扶余金太子钓鱼楼结构冻害机理分析及加固

来源: www.sblunwen.com 作者:vicky 发布时间:2015-07-14 18:15 论文字数:30187字
论文编号: sb2015071223184813400 论文地区:中国 论文语言:中文 论文类型:硕士毕业论文 论文价格: 150
本文是建筑论文,本文通过钓鱼楼工程实际发生的冻害现象以及有限元软件的理论分析,针对日后建造在水中的框架结构等非宽长建筑物的设计。
第 1 章 绪论

1.1 课题的工程背景
金太子钓鱼楼位于吉林省松原扶余县的石碑水库,是建造在湖中的一层框架结构楼台,建筑面积 1600m2,是集钓鱼、观赏于一身的景观建筑。该结构始建于2009 年秋,在2013年初春融冰后发现结构整体朝向岸边发生倾斜,部分梁柱节点发生破坏,有的甚至破坏十分严重。经初步调查,2012年冬水库结冰后进行过冰下注水,且该建筑在进行结构设计时未考虑冰的水平冰压力的作用。恰逢2012年冬季异常寒冷,致使水结冰后产生的水平冰胀力过大而使结构发生了冰推破坏。目前,因为该钓鱼楼的结构形式特殊,针对该类型结构无相应的冰压力计算方法,致使结构上冰压力的大小及作用机理未能明确,加固方案迟迟未能确定。如今,因部分框架柱倾斜程度过大,结构随时有倾覆的危险。为防止框架柱的进一步倾斜甚至结构整体倒塌,平行于岸边的每根框架柱用脚手架作为斜撑支撑于护坡。现该楼台已封闭,为避免造成人员意外伤亡,无关人员严禁靠近。

1.2 课题的研究意义
本课题来源于生产实践。首先,该课题的研究可以解决该工程的实际问题,使建筑的结构功能完整,可继续使用;其次,该问题的解决能避免潜在的钓鱼楼突然垮塌造成的巨大经济损失和可能的人员伤亡;再次,国内外对静冰压力的研究大多集中在大坝、护坡等连续宽长建筑物,该研究对日后建造在水中的框架结构等非宽长建筑物的设计以及相应规范的制定具有一定的借鉴与指导意义。

第 2 章 钓鱼楼工程概况及冻害资料收集

2.1钓鱼楼整体结构
钓鱼楼工程的整体结构示意图如图2-1 所示。结构的平面形状为半圆形,依据“箭在弦上”的理念进行设计。东西(弓弦)跨度142.48m,南北跨度69m。工程采用混凝土预制桩基础,单桩承载力特征值为 210kN;框架柱截面尺寸400×400mm,柱高 3.55m;楼板厚 120mm;框架柱、框架梁、楼板的混凝土强度等级均为C30。该弓形结构的“弓弦”部分靠近湖岸,且与湖岸平行;“弓臂”部分朝向湖心。


2.2钓鱼楼工程冻害现象
2013 年初春融冰后,发现结构整体朝向湖岸发生倾斜,部分梁柱节点位置出现裂缝,特别是“弓弦”两端的节点破坏十分严重,有混凝土脱落、露筋的现象;结构整体靠近湖岸一侧“弓弦”部分的框架柱倾斜程度较为明显;楼面部分位置面砖突起,高低不平。为了防止框架柱及结构整体的进一步倾斜已知发生倒塌危险,现已用钢管作为斜撑支撑于护坡上。结构破坏现象如图 2-2所示。


第 3 章 钓鱼楼工程冻害原因分析..............11
3.1 静冰压力影响分析.................11
3.2 未留设伸缩缝影响分析.........................12
第 4 章 冰层静冰压力分析.....................15
4.1 静冰压力计算方法综述.......................15
第 5 章 有限元数值模拟分析.....................23
5.1 软件简介.....................23

第 6 章 钓鱼楼工程纠倾加固设计

建筑物纠倾加固工程的设计是一项复杂的工作,必须在全面考虑各种因素的基础上进行分析,找到病害原因,做到“对症下药”;同时,重视纠倾方法的灵活运用和加固方案的优化,有效地进行防复倾加固。对特殊性岩土地区、地震区的建筑物以及复杂建筑物,尚应针对其复杂性采取有效措施。

6.1 纠倾加固设计原则
在对钓鱼楼工程结构病害检测分析和鉴定评估的基础上,按照技术经济条件和使用要求,有针对性地制定方案,是加固方案设计的重要内容。纠倾加固工程设计与施工时,应把握全局,按照协调、平稳、安全、可控、环保的原则进行。
建筑物纠倾加固工程设计应符合以下要求
1.全面剖析冻害发生的原因。
结构设计之初未考虑水平静冰压力的存在,是钓鱼楼工程冻害发生的最主要原因。其次,结构未按照规范要求合理的留设温度缝以及平面布置不合理也是冻害发生的重要因素。加固就是通过技术手段消除或抵抗上述冻害影响因素对结构的作用。
2.了解加固的目标要求与方法选取。
针对该钓鱼楼工程,加固的目标要求是在保证结构功能的正常发挥及整体美观性不受影响的前提下,对已破坏的部位进行加固补强,使其可以继续使用。纠倾加固方法的选择应根据钓鱼楼的倾斜原因、倾斜量、裂损情况、整体刚度、工程地质、环境条件和施工技术条件等,结合各种加固方法的适用范围、工作原理、施工程序等因素综合确定。

第 7 章 结论、建议与展望

7.1 本文结论
通过有限元软件与现场实测资料的综合分析,得出了如下的结论:
(1)静冰压力的作用是钓鱼楼工程发生破坏的最主要原因,结构体系不合理、未合理留设伸缩缝也是钓鱼楼冻害发生的重要原因;
(2)寒冷地区水中建筑的设计不能忽略静冰压力的影响,《水工建筑物抗冻设计规范》中静冰压力的取值方法对建造在水中的框架结构建筑不适用;
(3)北方寒冷地区水中框架结构建筑的设计,框架柱上受到的静冰压力应考虑框架柱两侧冰的影响,因而提出静冰压力宽度影响系数的概念。针对钓鱼楼工程,该系数的取值为 3.5。
参考文献(略)

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