某中学图书楼抗震鉴定及加固设计

目前我国中小学校舍中存在很多砌体与混凝土柱混合承重的房屋,对这类房屋的抗震鉴定及加固设计应重视其结构布置的合理性。本文结合工程实例,通过对某中学图书楼的抗震鉴定,阐述了该工程存在的典型问题,并对加固方法进行了分析,确定了合理的加固设计方案,可为其他同类工程提供参考。

地基不均匀沉降对框架结构影响的试验研究

地基不均匀沉降会引起框架结构产生附加内力,造成构件开裂甚至破坏。通过3跨框架结构的模型试验,研究框架结构在边柱沉降和中柱沉降两种工况下构件的开裂和破坏规律,提出地基不均匀沉降的限值。在边柱沉降的试验中,裂缝主要出现在边柱梁柱节点腋部、中柱梁柱节点顶部和中跨梁跨中顶部等部位,最终以边柱梁柱节点处裂缝贯通标志着构件的破坏。梁的转角正切达到1/250时,开始出现裂缝;梁的转角正切达到1/50时,构件达到承载力极限状态。中柱沉降的试验中,裂缝主要出现在边跨梁靠近边柱端上部、中跨梁跨中下部和中跨梁靠近节点端下部等,最终以中跨梁上部混凝土压酥标志着构件的破坏。梁的转角正切达到1/1250时,开始出现裂缝;梁的转角正切达到1/40时,构件达到承载力极限状态,试验结果与数值分析结果相吻合。

济南商埠区历史建筑地下增层工程设计与施工

利用微型钢管桩托换支撑既有建筑,下方开挖土方施工地下室是一种既有建筑地下增层的有效方法。但随着钢管四周土方的开挖,钢管稳定性会降低。文章对位于济南商埠区的济南某医院地下增层工程进行了设计,并对钢管稳定性的保证措施进行了研究。结果表明:每向下开挖一定深度需在钢管间设置拉结支撑杆件,钢管两侧挖土的高差应控制在1.5 m之内,以减少钢管承担的土压力;钢管桩插入钻孔后,需要在孔壁与钢管间高压注浆,形成对钢管的约束和嵌固;钢管的计算长度系数应根据桩顶的约束情况、桩身露出地面的自由长度、桩的入土长度、桩侧和桩底的土质等条件综合确定;钢管受压稳定性系数为0.814,压应力为46.4 N/mm2,远小于强度设计值215 N/mm2。

地基不均匀沉降对框架结构影响的有限元分析

利用ANSYS有限元程序分析某三层框架中柱柱脚不同沉降量作用下上部结构产生附加内力的规律。首先,定义"solid65"实体单元建立框架三维整体模型,分析的结果可以供子模型施加切割边界自由度约束时调用。其次,建立精密划分单元的三跨框架梁子模型。从梁纵向钢筋的应力分析结果可以看出,随着中间柱脚处沉降变形的增大,框架梁边柱支座处上部钢筋和中柱支座位置下部钢筋的应力明显增大,而且边柱支座处上部钢筋应力增加更快。中间柱脚处沉降变形达到0.03 m,梁的转角约为1/250时,边柱支座上部钢筋应力超过屈服强度,造成构件的破坏。框架梁裂缝最初出现在边柱支座的上部与中间柱支座的下部;随着中间柱脚处沉降的增加,边柱支座上部与中间柱支座下部的裂缝不断扩展和增大,而且中间跨梁跨中的下部也出现了裂缝。

既有建筑地下增层托换梁受剪试验研究

既有建筑地下增层时,需要设置托换梁将上部竖向构件的荷载向桩基础传递,该托换梁为内置H型钢的双梁式深受弯构件。为研究托换梁受剪承载力,设计了6个试件,进行对比试验。试验结果表明:6个梁均表现为剪压破坏形态;内置H型钢的钢筋混凝土托换梁比未置H型钢相同截面形式与配筋数量的钢筋混凝土托换梁的受剪极限荷载提高约36.3%;双截面钢筋混凝土托换梁的受剪承载力与相同截面和配筋数量的单截面钢筋混凝土梁相当;支座与梁柱节点连线处的箍筋和型钢在抗剪中起了主要作用,而支座处与梁柱节点附近的箍筋和型钢起次要作用;双截面托换梁同一截面的内肢箍筋比外肢箍筋承担更多剪力。最后,基于试验结果,建立了托换梁受剪承载力计算公式,并对托换梁受剪承载力计算结果和试验结果进行了对比。结果表明,未置H型钢的普通钢筋混凝土梁计算结果和试验结果吻合较好;对于内置型钢的梁,受剪承载力计算结果和试验结果平均相差百分比为18.4%,但计算结果均小于试验结果,偏安全。

建筑物水平掏土纠倾法孔周土体受力状态分析

研究单个和多个掏土孔在开挖时和开挖完成后的孔周土体受力状态,结果表明在土体承载力范围内,塑性区半径与掏土孔半径基本呈线性关系,两者比值为2~3;掏土孔孔深方向塑性区影响范围为建筑物前约0.25 m至建筑物中间位置;随掏土孔开挖深度增加,孔周压力发生移动,从掏土孔孔顶转移至孔侧位置,出现土拱效应;对粉质粘土,当掏土孔间距设置为其半径的4~6倍时,孔间土体大部分出现塑性破坏现象,可认定相邻掏土孔孔周土体塑性区贯通,即孔间土体塌陷。

某炼钢厂老厂房的结构鉴定及加固处理

对20世纪60年代建造的某炼钢厂老厂房进行结构安全检测鉴定,混凝土柱、屋架、托架及屋面板等存在顺筋裂缝,混凝土脱落、钢筋锈蚀,柱间支撑及屋盖支撑存在较多缺陷且设置不足,存在较大安全隐患。结合震害经验确定加固设计方案,对混凝土下柱采用外包钢套及加大截面综合法进行加固,对混凝土上柱、屋架及托架采用钢构套加固,混凝土屋面板更换为钢屋面板,完善抗震构造措施,取得了较好的加固效果。

微生物沉积碳酸钙修复混凝土裂缝的现场试验

利用微生物的酶化作用诱导碳酸钙沉积来修复混凝土裂缝是地下室防渗堵漏的新途径.为推广和检验这项技术,将其应用于某地下室裂缝防渗堵漏工程,提出并采用4项措施:(1)在水平缝外侧做灌浆槽,既保持一定液面高度以维持灌浆压力,又防止菌液和营养盐渗入土中;(2)设计斜向灌注孔,控制竖缝的微生物灌浆质量;(3)在裂缝表面交替涂刷菌液和营养盐溶液;(4)用PVC管向裂缝外土壤实施微生物灌浆.通过注水试验、雨后观察、超声波检测和地质雷达检测等方法对4种堵漏措施的效果进行了检验和评价,结果显示修复效果较好.

锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳性能

为合理评估既有锈损混凝土桥梁的剩余疲劳寿命,对8根模拟锈蚀钢筋混凝土梁进行了高周疲劳试验,研究和探讨了锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳性能。结果表明:交变荷载作用下试件的斜裂纹出现并迅速发展成主裂缝;模拟锈蚀钢筋混凝土梁多在端部发生剪切疲劳破坏;试件的挠度发展、裂缝分布与破坏形态密切相关;随循环次数增加,锈蚀主筋的最大、最小应力不断增长,应力幅值基本不变;混凝土的最大、最小压应变快速增长,应变幅值平稳增长;试件的疲劳寿命具有较大的离散性;同等条件下,模拟锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳寿命往往比锈蚀钢筋的轴向拉伸疲劳寿命长。

火灾作用下预应力型钢混凝土简支梁承载性能试验研究

进行了两根足尺预应力型钢混凝土简支梁在火灾高温和竖向恒定加载耦合作用下的耐火性能试验,分析了试验梁的温度场分布规律、竖向变形特点和承载性能劣化过程。通过在试验梁端部预设压力传感器,实测了升温过程中梁端部预压力与升温时间的关系曲线。试验结果表明,预压力对火灾高温作用较为敏感,当标准升温100 min时预压力已降至初始预压力的一半,试验中一根梁出现了侧向弯曲变形。因此,对于预应力混凝土结构,火灾高温作用下应考虑构件可能的侧向变形影响。

自然锈蚀钢筋的疲劳试验

为科学预测并适当延长既有服役混凝土桥梁的使用寿命,在考虑锈蚀率和应力幅值影响的基础上,对在服役老化混凝土构件中截取的25根锈蚀钢筋试件进行了轴向拉伸疲劳试验.经统计回归分析,建立了考虑锈蚀率影响的轻度、中度、重度自然锈蚀钢筋疲劳曲线方程,探讨了轻度、中度、重度自然锈蚀钢筋疲劳寿命的退化规律,给出了50%保证率不同预期疲劳寿命下轻度、中度、重度自然锈蚀钢筋容许应力幅值的建议值,并与轻度、中度加速锈蚀钢筋容许应力幅值的建议值进行了对比.结果表明:轻度、中度、重度自然锈蚀钢筋的应力幅值与疲劳寿命均呈对数线性关系,但疲劳寿命急剧下降,且应力幅值越大其降低幅度越大.

高承台钢管桩受压稳定性的试验研究和数值分析

利用微型钢管桩进行基础托换是既有建筑物地下增层改造的有效方法。钢管桩的下端插入到混凝土桩头内,上端与托换承台相连,桩四周的土方开挖后稳定性降低,其受压极限承载力无法按现行规范求出。分别用1:2模型试验和非线性屈曲数值分析的方法得到了钢管桩顶部受压的应力分布和极限承载力,并进一步确定出其计算长度系数和受压稳定性系数。用模型试验求得钢管桩受压稳定性的计算长度系数为0.616,数值分析的结果为0.683,此时钢管处于底端固定、顶端铰接的约束状态。用数值分析得到的钢管桩受压极限承载力偏安全,可为工程设计提供参考。

单跨组合梁火灾变形性能研究

为研究整体结构中组合梁在火灾中的的变形性能,采用试验方法对2个组合梁进行研究,考虑组合梁在整体结构中所处位置的不同2种工况.试验中量测了炉温、组合梁沿截面高度不同测点的温度、组合梁的竖向变形.结果表明:在火灾试验过程中,组合梁同一截面存在较大的温度梯度,产生温度应力,而相邻构件的约束使得组合梁不能自由变形,以致组合梁的竖向变形在升温阶段就开始恢复,最后产生向上的变形;组合梁在整体结构中所处位置不同,其火灾变形性能也不同.整体结构中裸露的组合梁表现出很好的抗火性能.

土壤中微生物防渗封堵技术的试验研究

向土体中灌注营养液可生成新的化合物,由此降低土体的渗透系数,以达到防渗封堵的效果.在实验室中向粉土和回填土中灌注马铃薯液,土壤的渗透性均有显著降低:粉土的渗透系数降低了95%,回填土的渗透系数降低了88%.试验在低于20℃的环境下进行,但微生物仍能保持足够的活性,可达到封堵效果.向出现渗漏的地下车库墙外回填土内灌注马铃薯液,回填土的渗透系数降低了95%.现场试验气温达到30℃,更有利于微生物的生长和繁殖,封堵时间短,效果更好.

锈后无黏结钢筋混凝土梁的模拟疲劳试验与分析

根据6根模拟试验梁的疲劳试验结果,分析了钢筋严重锈蚀、黏结力基本丧失后钢筋混凝土梁的破坏形态、刚度及疲劳寿命退化.指出局部无黏结梁中钢筋的疲劳断裂位置都处有无黏结的分界面上;试验梁的刚度随跨中完全无黏结区段长度的增加而减小,荷载水平越高刚度退化越明显;试验梁中钢筋的应力范围是影响梁疲劳寿命的最主要因素;锈后钢筋混凝土梁疲劳寿命的降低主要是由钢筋的截面积减小和疲劳强度退化引起的,与黏结退化的关系不大,仅梁中钢筋最大应力的增大与黏结退化有关,且荷载水平越高黏结退化的影响越大;建议分析锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳寿命时认为黏结退化对的梁的疲劳寿命无显著影响.

单向面内约束混凝土双向板抗火性能试验研究及数值分析

为了分析简支板受到单向面内约束作用下的火灾行为,对两块足尺混凝土双向板进行了面内荷载和竖向荷载共同作用下的火灾试验。研究了双向板在受火过程中沿板厚混凝土温度场分布规律、钢筋温度、板平面内外变形以及板角平面外约束力变化规律,并与相关试验进行对比。在此基础上,基于EC2和ASCE本构模型,编程对试验板温度场、变形行为和力学机理进行了数值分析。结果表明:当板受到单向面内约束作用时,其裂缝模式及变形规律与四边简支板明显不同,且易出现完整性破坏;板角裂缝分布情况对板角约束力有重要影响;本构模型对火灾下约束板的力学机理影响较大。

板式基础托换法开发地下空间施工过程的数值分析

板式基础托换法是应用在既有建筑物地下空间开发中的一种方法。它先施工拟建地下室的部分顶板,依靠板下土体支撑既有建筑物的荷载,同时开挖其余部分的土方。土方开挖后,再施工该区域的柱或墙等竖向构件以及底板;然后,依靠这部分底板支撑上部荷载,完成剩余的土方开挖和顶板、底板的施工。利用ANSYS建立三维有限元模型,分5个工况对托换施工过程进行分析,得到各部位柱脚的沉降规律:在土方开挖之前,中间部位柱脚的沉降大于周边部位的柱脚;土方开挖后,由于"卸载"作用中间部位柱脚出现明显的回弹,使得中间部位柱脚的沉降小于周边部位的柱脚。不均匀沉降值的大小和地基土的弹性模量以及上部结构是否加载有关。不均匀沉降产生的上部结构的附加弯矩可以通过建立二维有限元模型求出。

桩周土开挖状态下钢管桩稳定性研究

既有建筑物地下增层时,需利用桩基础支撑上部结构,才能开挖下面的土方。随着桩周土开挖,桩的稳定性会相应降低。设计一可拆卸式模型箱,开展大比尺钢管桩受压稳定性试验。试验结果表明,随着钢管桩开挖比的增加,桩周土对桩身的约束逐渐减弱,桩的极限荷载也逐渐降低。随着钢管桩回转半径的增大,桩的长细比减小,桩的极限承载力相应提高。随着钢管桩初始偏心距的增大,桩的极限荷载明显变小。设置水平支撑后,钢管桩的极限荷载明显提高,设置在桩身中部比设置在桩顶效果更明显。提高支撑刚度后,极限荷载进一步增加。考虑桩的受压稳定性影响因素,提出钢管桩受压极限承载力的计算方法。将文中提出的计算方法得到的桩身极限荷载与试验结果相比可知,其基本变化规律是一致的。轴心受压时,计算值与试验结果平均偏差为10%;偏心受压时,计算值与试验结果平均偏差为8%。

钢框架厂房火灾后的破坏形态

端部约束不同的构件在火灾中的破坏形态不同,研究整体结构构件在火灾中的破坏形态,可以为钢结构抗火研究与设计提供依据。某钢结构框架厂房发生火灾,大火历时3个多小时,火场最高温度达1000°C以上。火灾后,框架梁均有不同程度的破坏,钢梁端部下翼缘屈曲破坏较普遍;由于钢梁顶没有设置抗剪键,钢梁与顶部的混凝土现浇楼板脱开,火灾后残留有较大的挠屈变形;钢柱在火灾后未有明显的破坏现象,但有侧向变形产生。这些现象与实验室中标准试验的结果不同。

混凝土叠合箱网梁楼盖火灾中破坏形态的试验研究

混凝土叠合箱网梁楼盖是一种由预制"叠合箱"和后浇肋梁连接而成的梁板合一的新型箱形截面密肋空心楼盖,根据楼盖上方是否有现浇层,可分为明箱和暗箱两种形式。本文对两种形式的叠合箱网梁楼盖在火灾作用下的破坏形态进行了试验研究。结果表明:1明箱形式的叠合箱网梁楼盖在火灾作用下很快被烧穿,楼盖失去防火隔断能力,但仍具有较高的承载能力,能够承受作用在楼盖上的荷载;2暗箱形式叠合箱底板混凝土在火灾中很快产生爆裂脱落,楼盖表面由于现浇混凝土层的存在没有出现烧穿现象;3叠合箱底板混凝土爆裂后,楼盖结构形式变成井字梁结构;4楼盖在火灾中产生的变形较小。