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建筑加固设计计算

第一道题.增大截面法加固1)设计资料:某梁截面b×h=300mm×650,原弯矩设计值342KN.M ,原配筋5φ22+1φ25,C25混凝土,现由于功能改变,弯矩设计值增大到500 KN.M ,用增大截面法进行加固。

拟将增大梁高度为800mm 。

原弯矩设计值为342KN.M ,为保守起见,计算的原弯矩标准值取为342/1.2=285KN.M (1.2为荷载分项系数)1150.80.4270.93000.0016110.0033 2.1100.0033b s y s cu s cuf E βξαεεε===⨯++++⨯⨯010011.60.6=.6-590s s h h εε⎛⎫=-⨯⨯ ⎪⎝⎭765(10.6)0.00111=0.0016,000100=0.001110.87ks s s M h A E ε==2)加固设计计算根据《混凝土结构加固设计规范》5.2.3()()0000122xx s y s y s M f A h f A h α≤-+-1000c y s s y sf bx f A f A αα=+解得21050mm s A >故配筋4φ20 (21256mm s A =),相应受压区高度为296mm<0327b h mm ξ=,此时弯矩承载力为526.3KN.M钢筋净距为73mm>25mm ,故满足要求。

本工程加固设计综合为:截面加大为300*800mm ,底部增加4φ20钢筋。

型钢加固设计:第二道题:轴力受压问题:1)设计基本资料:某框架底层中柱为轴心受压构件,柱计算高度H=5m ,截面尺寸500mm×600mm ,C25级混凝土,钢筋共配4φ20+4φ18,因设计时荷载取值漏项,使用中发现柱子有纵向裂缝,经核算后其承受的轴向荷载标准值,Fgk=146kN ,Fqk=3150kN 。

要求采用型钢加固设计计算。

2)加固结构设计计算N1=1.2 Fgk+1.4 Fqk=1.2×146+1.4×3150=4852.2KN 根据《混凝土结构设计规范》(2010版)表6.2.15L0/b=5000/500=10,稳定系数φ取为0.98 原柱极限承载力''0.9()c y s Nu f A f A ϕ=+=0.9×0.98×(11.9×500×600+300×2273)/1000=3750KN<N1不满足要求,必须加固,采用外粘型钢进行加固(Q235B )。

''10.9u a a a N N N f A ϕα=-='a A =64542mm角钢选用4L120×8,'a A =74242mm 。

横向缀板采用100×3@200/300,两者连接采用焊接连接,角钢与基础连接处缀板加密(加密区高度1200mm ),节点处加宽缀板加宽。

3)在施工角钢前,应先对纵向裂缝处理。

当裂缝深度小于3mm ,凿除混凝土,采用环氧树脂灌浆。

当裂缝深度大于3mm ,凿除混凝土,采用环氧树脂灌浆,并且贴碳纤维格栅(双向)。

第三道题:大偏心受压问题:1)设计资料:已知矩形截面柱,柱计算长度l0=5m ,截面尺寸500mm×400mm ,C25级混凝土,钢筋共配HRB335,每边4φ16,轴力设计值为600KN ,弯矩设计值为300KN.M (截面短方向),试进行型钢加固设计计算,保护层厚度取为25mm 。

'35s s a a mm ==fc=11.9N/mm2,fy=300 N/mm2。

2)加固工艺①用电动砂轮将原柱面打磨平整,四角磨出小圆角,并用钢丝刷毛,用压缩空气吹净。

②将已除锈加固角钢贴附于柱四周圆角并用夹卡紧。

③将缀板紧贴在原柱平面并焊牢。

④用丙酮插净型钢,用环氧树脂胶泥将型钢外边缘与混凝土表面交接处封闭,留出气孔,并在有利于灌浆处黏贴灌浆嘴,间距为2-3m 。

⑤待灌浆嘴牢固后,测试是否漏气,若无漏气,用0.2-0.4MPa 的压力将粘钢专用胶压入灌浆嘴。

⑥最后在加固面用1:2的水泥砂浆粉刷封闭。

3)加固设计计算结构计算只需计算最不利情况,即截面短边长方向。

原结构h0=365mm 。

10.0021b ycu scuf E βξεε=++=0.55假定为大偏心受压,0s σ=0y f '根据《混凝土结构加固设计规范》8.2.2条100000c y s s s a a a a a a N f bx f A A f A A ασαασ''''≤+-+- (8.2.2-1) a σ在此近似取为0s σ,a α=0.9可得,受压区高度X=100.8mm<00.55365200.7b h mm ξ=⨯=,并且X>2's a 故假设成立,为大偏心受压。

()()()100000000002c y s ss s s a a a a a x Ne f bx h f A h a A a a f A h a ασα⎛⎫''''''≤-+-+-+- ⎪⎝⎭(8.2.2-2)根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)6.2.17条0400max(20,)22302i a h h M he e a e e a a N =+-=++-=++-=500+20+200-35=685mm 式 8.2.2-2 化为: 411KN.M=188.7KN.M+79.6KN.M+()0a a a a f A h a α'''- 采用Q235B 型钢加固,初定aa '=10mm 可得'a A =2126.8mm2,这是1边角钢的面积,单个角钢面积为1063.4mm2故采用4L100×8(单个角钢面积1536mm2)第四道题:贴钢板加固1)设计资料:某梁截面b×h=250mm×500,跨中最大弯矩设计值230KN.M (初始弯矩135 KN.M ),原配筋3φ25(受拉)+3φ16(受压),C25混凝土,现由于功能改变,弯矩设计值增大到500 KN.M ,是否需要加固。

解:ho=460mmfc=11.9N/mm2,fy=300 N/mm2。

''86.7y y s c f f A x mm f bα-==因此这个梁所能承受的弯矩为:'''00()()()211.920086.7300603(50040)3001464(500460)183.s c yo so yo so x M f bx h f A h a f A h h KN Mα=-+---=⨯⨯+⨯⨯--⨯⨯-=此值小于230kn.m ,故不满足要求,需要加固。

2)加固设计计算加固后受压区高度x1应满足:'''0011()()()2s c yo so yo so x M f bx h f A h a f A h h α=-+--- 解得方程 x1=124mm>2d=80mm 满足要求加固后'0.024()s te f fA bh b b h ραξ==+-,查表可得asp=1.17 0,000.001,0.002sp k sp cu s s M E A h αεξ===,,0(0.8/)7.8/cu cu sp sp sp sph x f E εεεψ--==当ψsp>1时,取为1。

根据下式:100000c sp sp sp y s y s spsp f bx f A f A f A f A αψ''''=-+- 可知:A SP =502mm23)当初始弯矩变为35KN.M ,求粘钢板面积Asp ?由上题可知0,000.00026,0.002sp ksp cu s s M E A h αεξ===,0(0.8/) 6.8/cu cu sp sp sp sph x f E εεεψ--==当ψsp>1时,取为1。

则此时加固后满足下式:100000c sp sp sp y s y s spsp f bx f A f A f A f A αψ''''=-+- '11.925012412153006033001473SP A ⨯⨯=⨯⨯-⨯+⨯可得Asp=502mm2由此可知,初始弯矩变化为35kn.M ,所需加固面积不变。

第五道题:预应力加固设计1)设计资料:已知矩形截面柱,柱长度L=5m ,梁间距1m , C20级混凝土,配筋5φ6@200,轴力设计值为600KN ,上板厚80mm ,由于设计失误,弯矩缺失53%,试对此柱进行加固,采用预应力法。

2)预应力拉杆的总截面计算:AS=141mm2, fc=11.9N/mm2,fy=300 N/mm2。

000200141, 2.9,65,0.045,=0.9759.61000y s c xf A f bx x mm h mm Y h ξ⨯======⨯故设计弯矩(0.5) 1.787.y s M f A h x KN m =-= 缺失弯矩53 2.021.10053M M KN m ∆==- 因此2,101132.p est py MA mm f h η∆≥=施工时的预应力控制:拉伸轴力增量:.1322002640P est y N A f N∆==⨯=()2/0.8200160,43p p py p N A f MPa MPaσβσ+∆≤=⨯==上式选2φ12,Ap=226mm2进行计算。

考虑应力损失σp ’=43+50MPa=93Mpa 则横向张拉长度:2(/240.8H L mm∆≤==第六道题:碳纤维加固1)设计资料:某T形梁截面b×h=250mm×600mm,跨中最大弯矩设计值330KN.M(初始弯矩80KN.M),原配筋2φ25(受拉)+2φ22(受压),C25混凝土,翼缘宽度和厚度分别为bf=600mm,hf=100mm,as=35mm。

若采用碳纤维加固,使用高强I级单向碳纤维布,计算该梁的正截面加固量Acf。

碳纤维厚度为0.167mm,Ecf=2.30MPA,fr=2300MPA, 2)首先验算是否需要加固:0091,520,(0.5)272.330.2y su y scf A xx mm h mm M f A h x KN m KN mf bα==-==-=<因此需要加固。

()297.330.2fc fhf b x b KN m KN mα-=<因此x>hf’此界面梁为第二类T形截面梁第一部分所受弯矩1()()173.2fc fhM f b b x h KN mα=--=加固后第二部分所受弯矩21157.M M M KN m=-=1202()()2c y SxM f bx h f A h hα=-+-代入数据后,方程可解的x=126mm加固后pte=0.0083查表的,αf=0.8,0.00088,0.0033()ff cus sMEA h aαεξ===-(0.8/)0.84cu cu fffh xεεεψε--==,当其取值小于1时,取为1。

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