浅谈大跨度柱子加固设计（word8页）

1、浅谈大跨度柱子加固设计郑燕娥中国美术学院风景建筑设计研究院 浙江 杭州 310000【摘要】针对杭州市某小学体艺馆柱子加固设计处理，取三种计算模型进行分析比较，提出了室内篮球场大跨度柱子原有结构设计的纰漏并对柱子重新截面配筋设计、施工处理；解决了房子交付之前的结构安全问题。【关键词】柱子配筋计算、柱子加固一、工程概况本工程位于杭州市余杭区仓前街道，地上2层，一层层高5.4米，二层为室内篮球场，层高约7.6米；地下一层，层高4.7米。其中地下室（含人防）建筑面积：4490平方米，地上2382平方米；本工程采用框架结构，屋顶采用网架结构，结构抗震设防烈度为6度（0.05g）；抗震设防分类为乙类建筑

2、，抗震等级为三级，建筑场地类为类，设计特征周期为0.45s；结构安全等级为二级；地基基础设计等级为乙级；基本风压0.45KN/。11.700标高处结构平面布置图建筑剖面图二、原有结构计算分析 原先设定大跨度KZ1从5.250到地下室截面为600600，5.250标高以上改为500550的钢筋混凝土柱子；经复核，原有结构计算模型主要存在以下两点错误： 1、对所有楼层强制采用刚性楼板假定，因房屋屋顶是网架结构，非结构刚性板，故不能对其假定为刚性板，这样对计算结果影响较大。刚性楼板假定是总信息中的重要参数之一，它的变化直接影响整体计算结果的合理性。刚性楼板假定其含义是假定楼板平面内刚度无限大，平面外

3、刚度为零。使结构在每层板内只有3个公共自由度，即两个平移自由度dx、dy和一个绕竖轴扭转自由度z，在板内的每个节点的独立自由度也只有3个；使电算的效率大大提高，程序的运用范围越来越广泛。刚性楼板假定认定平面外刚度为零，忽略了楼面梁的有效翼缘对平面外刚度的贡献，使结构总刚度偏小，周期加长，吸引的地震作用小，不安全,对目前设计中的绝大多数工程的楼面都能符合刚性楼板的假定。但对于复杂楼板，如不规则楼面，狭长、环形楼面，大开洞楼面及屋面非现浇、板厚为0、板柱结构、厚板转换层结构等，其楼板面内的变形会使楼层中各抗侧构件位移和内力发生较大的变化，特别是抗侧刚度较小构件的位移和内力会加大，若仍用刚性楼板假定

4、来计算分析，其计算结果会不真实，且无法保证其结果的可靠性，必须采用弹性楼板的计算方法。 2、荷载输入方式有误，模型在8.400标高处增设了一个标准层，柱子上有纯悬挑外梁，程序认为标准层设置对柱子的偏心弯矩起了一定的约束作用。一般情况下只要输入楼板上的恒载和活载，注意楼板恒载应包括楼板自重（钩选了自动计算楼板自重的除外）。程序会自动将楼面荷载传导至梁上，因此梁上一般只要输入上面一层的填充墙自重作为恒载，所有梁柱的自重都不需要输入，程序会自动计算。对于柱子，一般不用输入荷载，所有梁传来的荷载会自动倒算到柱子上。 以上是一般情况，要注意按实际情况输入荷载。比如说梁上没有填充墙，但是有一个比较重的设备

5、，那么就不用输入梁的恒载，但要按设备的实际作用力输入梁上活载。再比如柱子在中部受到一个水平力，例如设置了一个雨篷斜拉杆拉在柱子上，那么就要输入柱子的活载。本工程亦是特殊情况，柱子存在纯悬挑梁，纯悬挑梁上有次梁搁置，次梁上面再是砌砖墙，如果按照加设标准层建立了楼板，程序会考虑这一情况的弯矩与网架所产生的弯矩可以相互之间抵消一部分，而并没有考虑施工中网架先按照，墙体后砌这一最不利荷载组合。 原有结构计算模型柱子计算参数如下： 地震荷载作用无偏心-5%偏心+5%偏心最大层间位移角X方向1/16361/15741/1603Y方向1/15691/14511/1394层间位移比最大值X方向1.031.05

6、1.07Y方向1.201.291.21周期T11.1996扭转系数0.01T3/T1=0.88T21.1740扭转系数0.02T31.0659扭转系数0.97风荷载作用X方向Y方向最大层间位移角1/22081/1207层间位移比最大值1.021.26原模型各项指标见下表1原柱配筋 原有结构计算模型通过计算是缘于上述错误假定，现对计算模型修改了三种方案进行比较，以确定最优方案。三、修改结构计算模型方案a、取消对所有楼层强制采用刚性楼板假定，先柱子截面不去改变，标准层按照原先设定不变，计算柱结果如下： b、取消对所有楼层强制采用刚性楼板假定，先柱子截面不去改变，层高按照7.6米设计，荷载按照柱节点

7、荷载输入，把原有柱上的纯悬挑梁荷载转化为柱节点竖向力和弯矩各项指标参数详见下表2地震荷载作用无偏心-5%偏心+5%偏心最大层间位移角X方向1/5961/5921/601Y方向1/4371/4361/438层间位移比最大值X方向2.062.132.04Y方向2.222.132.34周期T11.9915扭转系数0.66T3/T1=0.69T21.8837扭转系数0.87T31.3898扭转系数1.0风荷载作用X方向Y方向最大层间位移角1/20871/497层间位移比最大值1.932.1 c、取消对所有楼层强制采用刚性楼板假定，柱子截面从地下室到顶均为700750，层高按照7.6米设计，荷载按照柱节

8、点荷载输入，把原有柱上的纯悬挑梁荷载转化为柱节点竖向力和弯矩各项指标参数详见下表3地震荷载作用无偏心-5%偏心+5%偏心最大层间位移角X方向1/10501/10251/1035Y方向1/8081/8021/807层间位移比最大值X方向1.431.411.45Y方向1.51.511.49周期T11.6317扭转系数0.12T3/T1=0.74T21.4943扭转系数0.23T31.2179扭转系数1.0风荷载作用X方向Y方向最大层间位移角1/22381/1100层间位移比最大值1.451.5四、结论及施工处理 由上面3个模型分析结果可知,模型a、b柱子配筋均不能满足配筋要求，方案a刚性楼板的假定

9、对柱子影响很大，设标准层由直接导荷对柱子计算长度及刚度与约束，而方案b荷载采用柱节点荷载输入，把原有柱上的纯悬挑梁荷载转化为柱节点竖向力和弯矩，故方案b柱配筋比方案a更大。修改结构计算模型c的计算参数和结构更为合理，考虑到现场施工柱子已经基本浇筑完毕，拆除重做的费用很高，故我们采用后加固的办法处理这6颗柱子。根据 HYPERLINK /lemma/ShowInnerLink.htm?lemmaId=312915&ss_c=ssc.citiao.link t _blank 混凝土结构加固构造图集，现对柱子加固做法修改如下:参考文献： 1混凝土结构设计规范（GB50010-2002）2STAWE多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件PKPM2010版用户手册 3 HYPERLINK /lemma/ShowInnerLink.htm?lemmaId=312915&ss_c=ssc.citiao.link t _blank 混凝土结构加固构造(13G311-1)