《浅谈外包钢加固的加两层钢框架结构的有限元模型的建立》-工学论文，科技论文-论文范文参考-科学狗论文网

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浅谈外包钢加固的加两层钢框架结构的有限元模型的建立

范文

蒲静

摘要：以实际工程为背景，在验证有限元分析的正确性的基础上，建立原有三层钢筋混凝土结构（YSC）模型，加两层钢框架结构（JLC）模型，外包钢加固的加两层钢框架结构（WBGJLC）模型，为后后面研究外包钢加固对加层结构的抗震性能的影响打好基础。

关键词：加两层钢框架;外包钢加固;抗震性能

1 绪论

土地作为城市化和城市建设的载体，支撑着每一项城市化过程和城市经济社会活动。随着全球经济加速发展，促使人们对建筑功能和居住条件要求的提高，住宅建筑需要较大的室内活动中心，商业建筑需要较大空间的会议室，而现有的低层和多层的建筑已不能满足人们的需求。如何开辟新的发展空间、地域范围和保护环境已成为各大都市可持续发展的必然要求。在这些疑问下出现在原有结构上加钢结构这一方法，有效的解决了以上问题。[1]

但是加层结构的上部结构和下部结构的刚度有着很大的差别，使得上部结构与下部结构的连接处成为薄弱层，[2]则需要对下部结构进行加固。对下部为钢筋混凝土结构的加固的方法有：加大截面加固法、外包钢加固法、碳纤维布加固法、外部粘钢加固法、预应力加固法、改变结构传力途径加固法、锚贴钢材加固法、增补受拉钢筋加固法。[3]本文将采用外包钢加固法对加两层钢框架结构进行加固。外包钢加固是在上部轻钢结构和下部结构的钢筋混凝土结构的连接层的梁柱节点核心区端500mm及柱端500mm范围内黏贴钢板，将梁端用角钢包住，并用钢板焊接将其拉结，然后使用粘钢胶将钢板与混凝土之间的空隙填满;节点柱则用焊接钢板与膨胀螺栓共同固定角钢，并使用粘钢胶将钢板与混凝土之间的空隙填满，如图1所示。运用ABAQUS有限元软件建立外包钢节点模型如图2。

2 有限元整體模型的建立

某办公楼长度为16.8m，宽度为7.2m，层高为3.6m。其结构平面布置图如图3所示。运用ABAQUS有限元软件建立原有三层钢筋混凝土结构模型（YSC），加两层钢框架结构模型（JLC），外包钢加固的加两层钢框架结构模型（WBGJLC）如图3。

本次模型分析中，混凝土本构关系采用塑性损伤模型;钢板和钢筋本构关系都采用其中的双线性随动强化模型。对于单元类型，混凝土、钢柱采用三维八节点减缩积分格式的实体单元（C3D8R）;钢筋采用三维2节点线性桁架单元（T3D2）;外包钢采用四节点减缩积分壳单元（S4R）。对于相互之间的作用，钢柱底板与混凝土柱之间的接触设置为绑定约束（Tie）;由于外包钢与混凝土之间是用粘钢胶连接，所以在本次模拟中将外包钢与混凝土柱和梁之间的接触设置也为绑定约束（Tie）;对钢筋使用嵌入区域约束（Embeded ergion）嵌入混凝土中，不考虑两者之间的粘结滑移。

构件截面尺寸见下表，其中，Z1、L1～L3 为原钢筋混凝土柱梁，GZ1、GL1～GL4为加层钢柱、钢梁。外包钢WB1～WB3厚度为2mm，外包角钢WBJG1～2为50mm×50mm，WBJG1长度为500mm，WBJG2长度为1000mm。

3 结语

外包钢加固法适用于不能过大增加混凝土结构构件截面尺寸，而又需要大幅度提高其承载力、增大其刚度和延性。一般用于钢筋混凝土承重构件等，尤其适用于加固大型和大跨度结构。这种方法的优点是受力可靠，工期短，现场工作少，施工方便;缺点是用钢量的增大而提高成本。

参考文献：

[1]王璇.混凝土结构顶部钢结构加层的参数分析[D].同济大学，2008.3.

[2]王维.建筑轻钢增层结构与既有结构共同作用分析[D].西安科技大学，2008.4.

[3]赵磊.钢筋混凝土框架加层改造中的加固方法及应用研究[D].西安科技大学，2009.

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