采用PKPM软件进行结构加固设计

1、采用PKPM软件进行结构加固设计任思泽【摘要】现有建筑加固应遵循的原则是：结构安全、经济、有效、实用。合理利用PKPM结构计算软件对建筑结构加固进行有效分析并完成加固设计是这一原则的体现，本文中分别以单个构件加固、局部新增构件加固为例，结合本人的设计分析经验以供参考。 单个构件件加固 由由于现有有建筑局局部使用用功能发发生改变变，导致致现有建建筑仅某某个或某某几个结结构构件件设计承承载力不不满足后后续使用用要求，同同时又在在结构的的整体承承载能力力和抗震震能力范范围之内内。对于于这种情情况则只只需对单单个构件件进行结结构加固固即可。 设设计步骤骤： 收集该建建筑结构构施工图图。根据据施工图图中

2、结构构构件数数据建立立PKPPM简易（一一个结构构层）结结构分析析模型。为为分析局局部使用用功能改改变对同同层相邻邻结构构构件的影影响，分分析模型型应包含含使用功功能改变变区域相相邻至少少1个结构构跨度范范围内的的结构构构件。 输入该区区域原建建筑使用用结构荷荷载，完完善各项项计算参参数（材材料强度度参数设设置同施施工图说说明；由由于是局局部加固固计算，从从偏安全全考虑，各各项参数数原则上上不应考考虑折减减）。然后后在SATTWE计算模模块中进进行第一一次计算算，得出出计算结结果。最最后将模模型中所所有正截截面受弯弯构件计计算梁配配筋面积积与原结结构施工工图中梁梁实际配配筋面积积进行对对比：

3、如，则则应考虑虑计算中中是否有有荷载参参数出错错，或该该区域原原使用荷荷载已经经超出设设计承载载力要求求。说明明不再属属于单个个构件加加固，应应将其按按结构区区段加固固另行考考虑。 如0.99，则可可将本次次计算模模型直接接作为参参考模型型，进行行下一步步计算。 如0.9，则则应考虑虑计算中中是否有有荷载参参数出错错。如已已确认各各项计算算计算荷荷载参数数正确。方方可将本本次计算算模型作作为参考考模型，进进行下一一步计算算。其中：为原梁梁正截面面受弯抗抗拉实际际配筋面面积； 为第第一次参参考模型型计算时时，梁正正截面受受弯抗拉拉钢筋计计算面积积。 BA 保留参考考模型计计算结果果，然后后在参考

4、考模型中中将原结结构荷载载改为建建筑使用用功能改改变后的的结构使使用荷载载。在不不改变其其余参数数设置的的情况下下进行第第二次SATTWE计算，得得出计算算结果。将计算算模型中中框架柱柱轴压比比与参考考模型中中对应框框架柱轴轴压比进进行对比比分析。如如，可不不考虑使使用功能能改变对对建筑结结构竖向向作用力力的影响响；否则则应建立立多个结结构层分分析对下下层结构构的影响响。BA 将模型中中所有正正截面受受弯构件件计算梁梁配筋面面积与原原结构施施工图中中梁实际际配筋面面积进行行对比，再再结合结结构构件件特性选选取加固固方法：如所有构件件，则表示示该构件件使用荷荷载在原原构件设设计承载载力范围围之内

5、，不不需加固固。如模模型中边边跨梁构构件，则说说明本次次使用功功能改变变对相邻邻区域构构件影响响较大，则则应扩大大结构分分析模型型范围。如，该该梁跨高高比大于于4，且长期使使用的环环境温度度不高于于60，不处于于特殊环环境(如高温温、高湿湿、介质质侵蚀、放放射等)时，采采用碳纤纤维布的的方法对对其进行行加固。首先，采用用差值法法初步计计算加固固碳纤维维布有效效截面面面积。其次，采用用,计算出出梁加固固后混凝凝土受压压区高度度。然后，验算算加载后后该梁最最大正截截面弯矩矩作用力力。最后，将带带入混混凝土结结构加固固设计规规范（GB50367-2006）中第9.2.4条计算实际应粘贴碳纤维布截面面

6、积，并根据梁截面尺寸和市场材料提供信息选择碳纤维布加固宽度和层数。其中：为考虑虑二次受受力碳纤纤维布强强度折减减系数； 为加加固碳纤纤维布有有效截面面面积； 为原原钢筋强强度设计计值； 为加加载后第第二次计计算时，梁梁正截面面受弯抗抗拉钢筋筋计算面面积； 、为原梁梁正截面面受弯抗抗拉、抗抗压实际际配筋面面积； 为碳碳纤维布布抗拉强强度设计计值； 为加加载后第第二次计计算时，梁梁正截面面最大弯弯矩值； 为原原梁混凝凝土抗压压强度设设计值； 、分别为为矩形截截面梁的的宽度和和高度； 为加加固前截截面有效效高度； 为纵纵向受压压钢筋合合力点至至截面近近边的距距离。如，长长期使用用的环境境温度不不高于

7、60，不处于于特殊环环境(如高温温、高湿湿、介质质侵蚀、放放射等)，且不不宜采用用碳纤维维布加固固时，采采用可粘粘贴钢板板的方法法对其进进行加固固。首先，采用用差值法法初步计计算加固固钢板有有效截面面面积。其次，采用用,计算出出梁加固固后混凝凝土受压压区高度度。然后，验算算加载后后该梁最最大正截截面弯矩矩作用力力。最后，根据据、梁截截面尺寸寸和市场场材料供供应情况况选取加加固钢板板厚度及及宽度。其中：为考虑虑二次受受力钢板板强度折折减系数数； 为加加固钢板板截面面面积； 为原原钢筋强强度设计计值； 为加加载后第第二次计计算时，梁梁正截面面受弯抗抗拉钢筋筋计算面面积； 、为原梁梁正截面面受弯抗抗

8、拉、抗抗压实际际配筋面面积； 为加加固钢板板抗拉强强度设计计值； 为加加载后第第二次计计算时，梁梁正截面面最大弯弯矩值； 为原原梁混凝凝土抗压压强度设设计值； 、分别为为矩形截截面梁的的宽度和和高度； 为加加固前截截面有效效高度； 为纵纵向受压压钢筋合合力点至至截面近近边的距距离。如，且且不宜采采用粘贴贴碳纤维维和钢板板的方法法加固；或。则该该梁宜采采用梁底底加大截截面的方方法进行行加固处处理（新新增混凝凝土强度度比原构构件强度度提高一一个等级级）。首先，采用用差值法法初步计计算新增增钢筋有有效截面面面积。其次，采用用，计算算出梁计计算出梁梁加固后后混凝土土受压区区高度。然后，验算算加载后后该

9、梁最最大正截截面弯矩矩作用力力。最后，根据据、梁截截面尺寸寸和市场场材料供供应情况况选取加加固梁截截面配筋筋。其中：为新增增钢筋强强度利用用折减系系数； 为新新增受拉拉钢筋截截面面积积； 为原原钢筋强强度设计计值； 为加加载后第第二次计计算时，梁梁正截面面受弯抗抗拉钢筋筋计算面面积； 、为原梁梁正截面面受弯抗抗拉、抗抗压实际际配筋面面积； 为新新增钢筋筋强度设设计值； 为加加载后第第二次计计算时，梁梁正截面面最大弯弯矩值； 为原原梁混凝凝土抗压压强度设设计值； 、分别为为加固前前矩形截截面梁的的宽度和和有效截截面高度度； 为加加固后梁梁截面有有效高度度； 为纵纵向受压压钢筋合合力点至至截面近近

10、边的距距离。 如果在第第二次SATTWE计算结结果出现现超配筋筋现行，则则需在第第二次计计算模型型中将该该构件截截面尺寸寸加大。然然后再其其余计算算参数不不变的情情况下在在SATTWE计算模模块中进进行第三三次计算算。【实例】：成都某某购物中中心财务务办公室室重要设设备放置置位置结结构加固固工程概况：该购物物中心为为地下1层，地地上6+1层框框架结构构，建于于20001年，建建筑面积积达266000平方米米。现需需在原结结构五层层某两根根主梁（图1中梁A、梁B）上分别放置1个和9个重要设备，单个设备最大使用荷载达20kN（设备自重10kN，最大使用活载10kN）。由于缺乏原结构设计计算数据，受

11、设备加载直接影响的结构构件为一般构件且占整个建筑中同类结构构件的比例非常小，因此不便于也没必要对整个建筑结构进行抗震鉴定分析。本次加固亦属于构件加固，同时，不改变现有建筑结构的抗震设防等级、构造以及后续使用年限等。 设计计步骤：根据施工图图中结构构构件数数据建立立PKPPM简易结结构分析析模型。 图1 某购购物中心心结构加加载区域域简易分析析模型根据建筑该该区域原原使用功功能，输输入结构构使用荷荷载，并并完善各各项计算算参数后后，在然然后在SATTWE计算模模块中进进行第一一次计算算，得出出计算结结果。然然后将各梁正正截面受受弯构件件计算梁梁配筋面面积与对应原结结构施工工图中梁梁实际配配筋面积

12、积进行对对比。得得出0.9，故可可将本次次计算模模型作为为参考模模型。图2. 某某购物中中心参考考模型中中梁、楼楼面荷载载平面图图在参考模型型中输入入新增重重要设备备使用荷荷载。在在不改变变其余参参数设置置的情况况下进行行第二次次SATTWE计算，得得出计算算结果。最最后将正正截面受受弯构件件计算梁梁配筋面面积与原原结构施施工图中中梁实际际配筋面面积进行行对比。发发现除梁梁B以外，其其余梁配配筋信息息满足，不需需加固。图3 某购购物中心心新增设设备荷载载平面图图梁B的加固固计算：已知条件：梁宽b=4450，梁高h=7700，梁跨l=882000mm，原梁梁混凝土土抗压强强度设计计值，原原梁钢筋

13、筋强度设设计值，原原梁底实实际配筋筋，原梁梁顶实际际配筋，加加固计算算梁底配配筋。由由于且处处于长期期温度不不应高于于60的正常使使用环境境，故选选择采用用梁底粘粘贴碳纤纤维布（取取）的方方法对其其进行加加固处理理。 首首先，采采用差值值法求的的加固碳碳纤维布布有效截截面面积积： 其次，计算算梁加固固后混凝凝土受压压区高度度： 然后，验验算加载载后该梁梁最大正正截面弯弯矩作用用力： ，满满足要求求。最后，根据据碳纤维维单层厚厚度，碳碳纤维弹弹性模量量，假设设梁底粘粘贴碳纤纤维布层层数。 计算碳碳纤维布布厚度折折减系数数: 计算粘粘贴碳纤纤维布宽宽度： ，取取碳布粘粘贴宽度度b=4450。结构局

14、部新新增构件件加固 由于现有有建筑平平、立面面发生改改变，在在现有建建筑结构构中新增增部分结结构构件件，导致致现有建建筑结构构局部区区域构件件荷载效效应发生生变化。对对于此种种情况应应对建筑筑结构进进行整体体承载能能力和抗抗震能力力进行验验算分析析，并确确定具体体加固方方案。设计步骤：收集该建筑筑原结构施施工图。根根据施工工图中结结构构件件数据，建立PKPPM整体体分析模模型（模模型中材材料强度度等参数数等应参参考该建建筑原结结构施工工图说明明）。为满足建筑筑平、立立面发生生改变需需求，在在PKPPM整体体模型中中对应位位置输入入新增结结构构件件。根据建筑使使用功能能要求，在在模型中中输入结结

15、构使用用荷载。在SATWWE计算模模块中进进行计算算，并得得出计算算结果。根根据计算算结果进进行分析析如下： 根据文本本文件输输出数据据，分析析结构局局部新增增构件后后，建筑筑整体抗抗震能力力是否满满足抗震震规范要要求。若若满足抗抗震要求求，则进进行下一一步分析析；若不不满足，则则通过调调整模型型中的构构件尺寸寸或改变变新增构构件布局局等方式式解决。在结构整体体满足抗抗震要求求的基础础上，查查看构件件配筋验验算简图图中是否否有超配配筋现象象。若无无超配筋筋现象直直接进行行下一步步分析；若有超超配筋现现象则应应通过调调整模型型中的构构件尺寸寸或改变变新增构构件布局局等方式式解决。查看构件配配筋验

16、算算简图中中新增构构件与原原结构构构件连接接处结构构配筋。如如配筋合合理，便便于通过过植筋达达到配筋筋要求，则则以此次次计算结结果为依依据选择择选择新新增构件件结构配配筋；如如配筋较较大，不不易通过过植筋达达到配筋筋要求时时，则减减小模型型中该处处节点负负弯矩调调幅系数数甚至将将该处节节点设为为铰连接接，然后后再次计计算得出出结论并并对其进进行重新新分析。新增构件与与原构件件连接处处植筋计计算。 已知连连接处设设计配筋筋计算面面积 ，连接接处设计计配置钢钢筋直径径和根数数。 根据混混凝土结结构加固固设计规规范（GB5503667-220066）中第第12.2.33条计算算植筋基基本锚固固深度： 计算钢钢筋最小小植筋深深度： 参考单个构构件加固固步骤第第1.4步，确确定原结结构梁构构件是否否