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【摘 要】本文围绕钢格构框架结构在既有建筑改造中的应用展开讨论,结合某地区既有改造项目,通过应用钢格构框架结构,在应用时制定完善的改造方案,并在方案内详细标注结构设计要点,以便提高既有建筑改造质量,为应用钢格构框架结构改造既有建筑提供参考依据.
【关键词】既有建筑;钢格构框架;建筑改造;应用
钢格构框架结构应用较为广泛,主要应用在既有改造建筑中,利用钢格构框架,可以提升既有建筑的支撑能力,改造过程较为简单,改造成本较低,并且可以提升既有建筑的抗震能力.因此,本文将重点针对钢格构架结构在既有建筑改造中的应用展开分析.
1.工程概况
以某地区文化小镇艺术中心项目为例,对该项目进行既有项目改造.该项目为2层建筑,2层使用混凝土框架作为结构,1层为砖混结构.对该项目进行改造,保证原有的层数不发生改变,建筑总面积为2600平方米.该项目所处地区情况如下：首先,抗震设防烈度为6度;其次,基本地震加速度为0.05g;第三,既有项目抗震设防为标准设防;第四,地区基本风压为每平方米0.45kN;第五,地面粗糙度为B类;第六,基本雪压为每平方米0.40kN.
2.改造方案
由于该建筑建设时间较长,结构内部出现严重的老化情况,已经无法满足日常的工作需要.对既有建筑进行改造时,需要制定改造方案,在改造方案内要求建筑的原有风貌不发生改变,只需拆除结构中楼板、填充墙等构件,尽量保留框架柱和梁.拆除结构中的楼板和填充墙,主要是楼板和填充墙只能承受自重,无法承载结构的荷载,为提升结构的荷载能力,在结构中设置全新的结构,结构中包含框架柱、梁等构件,从而形成钢格构框架结构.
对该既有建筑进行改造时,由于施工环境受到较多的限制,并且在改造时间较短,为提升改造质量,在内部架设双钢格构框架结构,在结构内组建成压型钢板和混凝土面层,一方面减少模板的使用,支模和拆模等工序减少,可以提升施工速度,另一方面在原有的混凝土柱结构相邻位置,通过设置钢柱,可以提高建筑内部空间的利用率.
在既有建筑内进行框架改造,需要在有限的空间内完成设备管线的穿梁施工的同时,还应保证建筑的净高满足使用需求,在架设钢柱和钢梁过程中,采用格构柱和格构梁,既能使设备管线穿梁施工在足够的空间内进行,还能提升框架结构整体的承载能力.
在该项目中使用的格构柱和格构梁,形状均为矩形,并且使用的肢件,均由四个不等边角钢制作.连接肢间的构件,是由横向缀条和斜向缀条组成,以此共同组建成框架结构.在使用格构柱作为结构的支撑柱体时,一般选用规格为740×250毫米的格构柱,肢件规格为140×90×10毫米,缀条规格为90×90×10毫米,肢件和缀条均由角钢组成.格构梁的规格为740×730毫米,肢件规格为125×125×12毫米,缀条规格为140×90×10毫米,肢件和缀条均由角钢组成.
3.结构设计要点
3、1整体模型计算
在既有建筑内使用格构柱和格构梁,格构柱和格构梁是由多个杆件组成,为获得杆件准确的承载能力,采用有限元软件SAP2000进行计算,在该软件内构建结构的模拟图形,在图形内计算模型的受力情况.计算的主要参数如下,包括T1、T2、Tt、X向有效质量系数、Y向有效质量系数、X向最大层间位移角、Y向最大层间位移角、X向底部总剪力、Y向底部总剪力以及建筑总重量,上述参数的计算结构如下,T1等于1.18s、T2等于1.02s、Tt等于1.02s、X向有效质量系数为94.39%、Y向有效质量系数为99.10%、X向最大層间位移角为1/538、Y向最大层间位移角为1/258、X向底部总剪力为553.42kN、Y向底部总剪力为423.06kN以及建筑总重量为15906.74kN.
通过整体模型计算,上述结构参数符合建设标准.此外在整体模型计算过程中,建立PKPM模块,对格构柱、格构梁等杆件的强度、变形等产生的模量进行计算,将计算结果与上述结果进行对比,两组数据未出现较大的差异.
3、2格构梁缀条的布置形式
使建筑内部的净高保持原有的状态,采用格构梁缀条的布置形式,有利于设备管线顺利穿过结构中的空格,设备管线包括水管管线、电缆管线等.但是应为暖通管线设置更大的空间,在管线穿过的区域,应调整竖向和斜向缀条的布置方式,使管线可以穿过缀条.通过调整缀条的布置方式,采用格构梁杆件布置方法,要求在杆件的布置区域内,需要减少斜向缀条的使用数量,使格构梁内产生较小的剪力.如果使用到宽度较大的管线,可以扩大竖向缀条间距.通过上述布置形式,一方面扩大管线穿过的空间,另一方面提升竖向缀条的受力能力.此外减少竖向缀条的受力,可以将X形缀条放置在空腹节段的顶面和底面,最终形成三维受力体系.
3、3格构梁柱节点
在整个格构框架中,格构梁和格构柱的连接位置,是承载轴力、弯矩以及剪力的连接点.轴力、弯矩以及剪力均来自结构,结构会将上述应力作用在格构梁和格构柱上,所以提升连接点的承载应力能力,可以增强结构的抗震性能.
根据既有建筑产生的应力情况,采用2种方案加强节点的承载能力：方案一,将钢板设置在每个节点的六个面上,使节点形成实腹结构,在实腹结构的支撑下,可以提升结构的承载能力;方案二,将X形缀条安装在节点的六个面上,可以进一步提升节点的承载能力,并且使结构刚度整体水平不断增强.通过对比施工速度、成本以及结构稳定性,最终选用方案二加强格构梁柱节点的承载能力.
3、4楼板对格构梁刚度的影响
楼板对格构梁刚度的影响体现在两个方面：首先,采用混凝土楼板和钢梁组合形式,会影响到钢梁的刚度,并且钢梁与混凝土楼板无法进行一次性浇筑,一旦受到应力的作用,会使钢梁与楼板发生相对位移,从而影响到混凝土楼板的质量;其次,使用栓钉连接钢梁和楼板,利用栓钉的剪切刚度,可以防止楼板和钢梁出现变形情况,避免楼板和钢梁出现不稳定等质量问题.
在钢格构梁使用过程中,充分考虑钢格构刚度,采用包络设计方法,准确计算出钢格构梁构件的承载能力,掌握钢格构梁的实际承载能力,可以减少结构应力对混凝土楼板的影响.在计算时,还应掌握混凝土楼板对钢格构产生的应力情况,将应力控制在合理的范围内,防止钢格构梁和柱的刚度出现问题.
结语：
综上所述,在既有建筑改造过程中,采用钢格构框架结构,可以保证既有结构的样式不发生改变,并且满足既有建筑的使用需求.此外应合理布置格构梁空间,使用的缀条可以为管线的布置提供更加充裕的空间.在格构梁和格构柱的连接位置,将X形缀条设置在连接位置,可以提升连接点的承载能力,使格构梁和格构柱连接更加稳定.
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总结：本文汇总,上文是一篇关于结构方面的大学硕士和本科毕业论文范文,可作为建筑相关论文开题报告写作参考和职称论文写作文献资料.
结构引用文献:
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