改扩建工程的安全要求

摘 要:在原有建筑基础上进行的改扩建工程,现役框架结构的安全问题一直都是工程考虑的重要问题。本文结合改扩建工程实际情况,系统性地运用理论知识分析了现役框架结构的可靠度,计算出其各个构件和整体框架结构的极限承载力的可靠性程度,确定荷载的概率分布、荷载效应组合的可靠性等级以及构件的安全等级。最后,结合中国国家博物馆的改扩建工程实例,对比分析现役框架结构的安全性,从而进一步了解如何对改扩建工程中现役框架结构的安全性进行精确评估。

关键词:现役框架结构 安全性分析 改扩建工程

中图分类号:TU7 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(a)-0080-01

Alterations of engineering safety requirements

Zhaojing

(Architectural Design & Research Institute fuxin 123000)

Abstract:The original building was carried out based on extension engineering,active safety frame the question has been the important problem in engineering.In this paper,combined with the actual situation of reconstruction and extension project,systematic use of theoretical knowledge of existing frame structure reliability,calculate the various components and the overall framework of the ultimate load of structure reliability,determine the probability distribution of load,load effect combination reliability level and component level of security.Finally,combined with China''s National Museum expansion project example,comparative analysis of existing frame structure security,so as to further the understanding of how to revise extend project of existing frame structure safety for accurate assessment.

Key words:The active frame structure;Safety analysis;Extension engineering

现役框架结构又称构架式结构,是指由梁和柱以刚接或者铰接的方式而构成的承重体系结构,来抵抗适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。可被设计成静定的三铰架或超静定的双铰架与无铰架框架。现役混凝土框架被广泛适用于住宅、学校及办公楼,也有根据需要对混凝土梁或板施加预应力,以适应较大的跨度;现役框架钢结构常用于大跨度的公共建筑,多层工业厂房和一些特殊用途的建筑物中,如剧场、体育馆、火车站、展览厅等。在改扩建工程中,需要根据构件材料的各项性能,框架设计结构以及构件组合的负载能力等情况进行综合分析,进而精确评估现役框架结构的安全性等级。

1 现役框架结构在改扩建工程中的安全情况

由于现役框架结构体系本身所固有的缺点,例如框架节点所受应力集中,框架结构的侧向刚度较小,若遇到强烈的地震,框架结构产生较大的水平位移,导致严重的非结构性破坏。现役框架结构式由承载力和刚度都较低的梁柱构成的杆系结构,当在改扩建工程中,如果建筑物高度大且层数多时,梁和柱受水平荷载作用产生的弯矩和整体侧移将逐渐增加,对建筑平面布置和空间处理造成困难,因而现役框架结构不适宜改建高层建筑。

2 现役框架结构在改扩建工程中的安全性分析

现役框架结构的安全性分析主要包括三个层次,分别是材料耐久性分析,构件可靠性分析和结构可靠性分析。

2.1 材料耐久性分析

为了满足材料标准耐久性设计要求,构件各部位的耐久性指数T应该大于或等于环境指数S。其中,耐久性指数T的评估是根据结构使用的材料、设计图式、现有施工条件等许多实际因素而来的,而环境指数S决定于待建结构所处环境条件和结构的使用年限。通常情况下,这些参数主要是依据经验,虽然取值的主观性偏大,但却是简单使用的方法。

2.2 构件可靠性分析

梁的可靠性要求:截面宽度不宜4,净跨与截面高度之比不宜

柱的可靠性要求:截面的宽度和高度,四级或不超过2层时不宜

3 结构可靠性分析

分析现役框架结构可靠度,必须考虑环境对现役框架结构的腐蚀作用和结构的疲劳损伤,需要综合材料力学、结构非线性分析和概率方法进行可靠度评估。计算结构可靠度的一种简单方法用公式表示为:

[σ]=σy/K σ=P/F

[σ]为许用应力;σy为材料的屈服极限;K为安全系数;σ为横截面的拉应力;P为杆承受的拉力或压力;F为杆的横截面积对于构件层次的寿命预测,大都采用模糊法、概率法、网络法、动态分析法来预测结构的寿命。现介绍现役框架结构寿命预测的基本方法,根据我国规范YBJ219—89采用结构的承载力理论,以一半主筋破坏为承载力丧失标志,有如下构件剩余寿命计算公式:

Tr=Tn—Ti

Tr表示结构剩余寿命;Tn表示预测构件寿命;Ti表示已经使用寿命。

3 中国国家博物馆改造的技术措施

该工程采用了“新馆嵌入老馆”的规划布局,在老馆的基础上加固跟加层,需要注意的关键技术措施有:从结构的承载力和延展性方面考虑,要保证建筑物的抗震能力需要提高结构承载力和增设减震措施,这就要对不满足要求的构件节点进行包箍筋加固;新增加层时,采取加大基础底面积进行加固补强;在适当位置增设钢筋混凝土剪力墙,使框架结构的刚度增加;用轻质墙体替换高大厚重的砖砌体填充墙,从而减小结构自重;增设消能减震支撑,提高整个结构的消能减震能力。框架采取增大截面积、粘碳纤维和部分粘钢板强负筋等加固方法。

参考文献

[1] 贡金鑫,仲伟秋,赵国藩.工程结构可靠性基本理论的发展和应用[J].建筑结构学报,2002.

[2] 赵国藩,金伟良,贡金鑫.结构可靠度理论[M]．北京中国建筑业山版社,2000.

[3] 徐培福,孙建超,黄世敏.中国国家博物馆改扩建工程结构总体设计[J］.建筑结构,2011．