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1、摘要随着社会经济的逐渐繁盛，人们的需求不断提升，各种类型的建筑物数量也在随之增加。从发达国家建筑业的发展规律中我们可以总结出近代建筑业发展的三个主要时期：首先是大规模新建时期。此时期的领导者是为了使其经济大萧条得到复苏的美国，随着第二次世界大战的结束，世界各国为满足人们的生产生活的需求其建筑业均进入到了大规模的大兴土木阶段，然而，这个阶段建筑的建设标准远比不上现如今的各种规范与标准。第二个阶段的最大特征在于新建与维修改造并举，值此期间，主要通过两种途径来满足社会发展及人们日新月异的需求：一是不断建设新的建筑，二是对现有按低标准建造的建筑进行维修、加固和改造。此后，随着社会的逐步发展，人们生活水
2、平进一步的提高，因结构老化、管理使用不当等原因导致的房屋安全性问题逐渐引起了对居住环境要求越来越高的现代人的关注。但考虑到拆迁时所涉及的昂贵费用和对正常生活以及环境的严重影响，对结构按照新规范新标准进行补强、加固和现代化改造，投资少、影响小、见效快，经济效益与社会效益均不容小觑。以此为诱因，在建筑业的发展的第三个阶段，重心逐渐演变为维修加固与现代化改造。本文首先总结加固中各种加固方法以及在加固中应用的各种条件，对高层结构进行加固鉴定，根据现实中混凝土强度很低的情况，在本文中针对性的研究混凝土剪力墙结构在剪力墙强度严重不足的情况下进行置换加固方法，通过对实际工程的加固实例进行验算，再将模型进一步
3、简化，将不同因素加入并进行有限元模拟，对现行加固方式优缺点进行总结，引出抽条分期置换的研究意义。以PKPM软件为工具对结构的内力进行计算,对置换构件的受力、承载能力进行计算分析，得出鉴定结论。采用ABAQUS有限元软件进行数值模拟，对己有加固方案进行验算。简化模型，研究不同置换宽度对结构的影响将几种方案进行对比，提出抽条分期置换法的建议。20世纪40年代，“结构安全性”的论文由Freudenthal A.M发表，结构可靠性的研究由此拉开序幕。1996年，Anne S. Kiremidjian和Ajay Singhal对框架结构在地震作用下引起的损伤进行评估。这便是建筑抗震性能研究的开始，199
4、7年，JunKanda et.al.将抗震安全性的结构方法进行了研究。结构可靠性总原则对建筑加固中的使用措施、评估程序进行了阐述。但此时这些研究并没有拓展到整体建筑结构，只是对构件进行研究。1.2.2国内研究现状全书敬（2014）用SP, HTML脚本重点分析了工业厂房的结构。使用VBscript语言和Macromedia dreamweaver软件分析了厂房信息，质量参数。对厂房进行了初步鉴定，接下来再是高级鉴定。在初步鉴定中如果发现鉴定结果不佳，或者涉及到其它的特殊情况时，再引入相应的高级鉴定。不论是哪一种鉴定，都是由专业人士来进行，这种方法的动测部分是利用建筑物不同位置处放的传感器进行参
5、数收集。再以人机交互的方式进行检测鉴定。尤其是模糊综合评判时，其可靠性较高。宇文兴伟（2014）研究结构检测鉴定加固理论，对使用年限进行鉴定。结合鉴定结果选择相关的处理方式，处理方式有两种，第一种是拆掉重新建造，第二种是加固之后进行相应的维修。在研究中，其重点是对回弹法在混凝土环境下的数据进行分析，把砖与砂浆强度纳入了鉴定因素里。研究了混凝土板墙加固法，以及粘贴碳纤维加固法，为今后的建筑物加固维修技术提供了新思路。阎亮（2014）的研究立足于电算软件，他把实际检测到的参数进行建模，导入结构承载力之后，软件得出抗力与作用相关数据。接下来，把这些数据进行鉴定评级，以耐久性与使用年限作为评级标准，结
6、合这些因素，最后选定加固方案。综上所述，可知目前我国在建筑物的鉴定方面需要研究与探索的内容很多，而当下的鉴定与检测方法还仅停留在经验与主观的地步。在实际工作中，由于鉴定时难以找到建筑的原图纸，相关资料也难以搜集，这些都让我国的建筑物鉴定检测面临着更大的难度。2用PKPM进行内力验算2.1引言在分期抽条置换加固过程中，剪力墙的部分拆除和修补，会对周边的墙体造成不同程度的影响，一般认为此影响不至关重要，但是需要以计算结果为此观点提供数据支撑，同时为本论文研究单面墙体提供数据支撑，因此引入PKPM进行模拟计算，从另一个有限元角度，以计算结果出发,进行说明。2.2工程概况秦皇岛市某居民楼38#楼主体结
7、构为地下2层、地上33层框架剪力墙结构，建筑面积约29000 m2o该建筑地上16层1 -13xA-E区域施工时，采用冬季混凝土施工工艺。但施工过程中，局部混凝土遭遇冰冻，导致混凝土出现冻害。为经河北省建筑工程质量检测中心采用钻芯法检测现龄期混凝土强度。发现局部剪力墙受冻混凝土强度严重不足，再由河北省建筑科学研究院进行加固设计，设计如下：(1) 按照图纸要求测量放线，确定第一批次需要拆除的混凝土位置。(2) 拆除第一批次需要置换的混凝土。(3) 查看混凝土拆除后钢筋的变形情况，若变形较大时应补充相同直径的钢筋，钢筋端采用植筋方式锚固。(4) 清除混凝土表面的灰尘及杂质，涂刷界面剂，支模，浇筑混
8、凝土。(5) 混凝土养护，当混凝土强度达到25.0MPa时，拆除第二批需要置换的混凝土。(6) 采用相同方法浇筑第二批混凝土，拆除并浇筑第三批混凝土。经过加固组的论证，采取的加固方法为分批置换加固方法。以下图2-1是8-B*C墙体的加固图。图2-1 38#楼十六层8xB-C墙体置换顺序2.3混凝土强度的检测与评定混凝土强度检测对38#楼16层局部剪力墙受冻混凝土，采用钻芯法检测现龄期混凝土强度。表2-1现龄期混凝土强度序号检测部位混凝土强度换算值（MPa）_现龄期混凝土强度测点1测点2测点3推定值（MPa）1B-CX819.019.923.119.0注：混凝土设计强度等级为C30。检测结果显示
9、，8XB-C墙体构件混凝土强度不满足设计要求。针对以上检测结果，进行的结论是：混凝土剪力墙的混凝土强度小于20.0MPa,远小于强度设计值，因此剪力墙采用置换混凝土的方法进行加固。2.4结构建模过程分析PMCAD模块能实现结构工程的建模功能，给其他的模块提供荷载数据以及几何参数，方便其他模块在此基础上进行图形的设计和绘制。本验算以此模块为工具，按照实际工程中的拆除、修补顺序，进行结构建模，并绘制楼层平面图，完成整个结构的建模。结构荷载情况如下：2.4.1结构内力参数完成结构建模后，使用SATWE模块计算内力参数。计算时，考虑置换的荷载以竖向荷载为主。楼面荷载：(1)卧室、客厅、起居室一股房间的
10、做法10厚地砖20厚1:3干硬性水泥砂浆结合层50厚C 15细石混凝土垫层20厚挤塑聚苯板保温层10厚水泥砂浆找平现浇钢筋混凝土楼板(180厚)0.01 X 200.020 X 200.050 X 250J0.01 X 20程序自动计算吊顶或顶棚034-股房间的恒我:0.2+0.4+1.25+0. l+02+034=2.49kN/m(2)厨房、卫生间10厚地砖0.01 X 2020厚1:3干硬性水泥砂浆结合层0.020 X 200.050 X 250J020.01 X 20程序自动计算03450厚C 15细石混凝土垫层20厚挤塑聚苯板保温层1.5厚聚氨酯防水涂膜10厚水泥砂浆找平现浇钢筋混凝土
11、楼板(180厚)吊顶或顶棚卫生间的恒我：0.2+0.4+1.25+0.1+0.2+0.2+034=2.69kN/nr,活荷我：楼层和屋面使用活荷我标准值（kN/n?）如下：上人屋面：2.0电梯机房、空调机房：7.0不上人屋面：0.5消防楼梯、公共楼梯.门厅：3.5考虑到房间内的轻质隔墙的荷载，因此实取恒荷载3.5 k N/m2 （不包括板自重），活荷载3.0kN/m2,楼梯间活荷载3.5kN/m2,电梯机房、空调机房：7.0kN/m2o2.4.2结构计算在用PMCAD模块进行建模提交计算后，模拟出结构在剪力墙置换过程中的应力变化，实际中，以轴压比反应工程中的可靠度，因此在此，提取出置换过程中的
12、轴压比的变化，进行对比分析。图2-4置换前各剪力墙的轴压比图2-5第一次拆除时各剪力墙的轴压比图2-6第一次修补时各剪力墙的轴压比图2-7第二次拆除时各男力墙的轴压比Ed图2-8第二次修补时各剪力墙的轴压比海 J图2-9第三次拆除时各剪力墙的轴压比图2-10第三次修补时各剪力墙的轴压比在置换中，工程中的某一剪力墙构件的局部施工，周围的构件的轴压比的变化在10%以内，认为对周围构件的影响较小，在接下来的模拟中，取单面墙体进行建模。在置换的各个阶段，统计出16层8XB-C墙体承受17层传下来的荷载如下（单位“KN”）：表2-2置换过程中8XB-C墙体受力变化楼层原状(KJD 拆 1 (EH)补 1
13、 (KN)拆 2 (KN)补 2 (EN)拆 3 (EH)补 3 (EN)163501296235023156366131393661经以上统计分析，在该墙体的施工过程中，墙体的刚度变化对周边及本身的影响较小，因此，我们以原状力施加在墙体上进行模拟。3用ABAQUS进行局部置换的验算与简化3.1 ABAQUS软件介绍本软件具有强大的非线性力学分析性能，因此受到广泛的欢迎。由于非线性分析对于建筑设计具有重要作用，其作用对于建筑设计师而言不言而喻。ABAQUS软件的功能体现在四个方面：首先是能实现结构中线性及非线性的力学问题分析；其次是结合结构材料、结构外形实现热传导分析功能；三是对结构的非线性力
14、学特性进行动态分析；最后是海洋项目的结构参数分析。由于其强大的非线性分析能力，ABAQUS软件在世界范围内的知名度都较高，目前己经发展出近六百种单元类型，方便用户的选择，还具有多种类型的材料模型，方便用户调用模型进行工程结构中材料力学性能的精准模拟。3.2材料的本构3.2.1混凝土的本构模型混凝土一直以来是最主要的土木工程材料之一，是由凝胶材料、颗粒状集料、水以及必要和的外加剂和掺合料等按一定比例配制的一种人工石材。具有抗压强度高，耐久性好等特点。目前，国内进行的混凝土结构设计，主要的依据是混凝土结构设计规范(GB500102010)。混凝土最基本的本构关系就是其受压应力-应变关系曲线和受拉应力-应变关系曲线41(附图8),可由混凝土结构设计规范来确定。混凝土结构设计规范(GB500102010)规定符合以下条件才能使用本构模型：一是混凝土强度区间满足C20等级至C80之间；其次是混凝土密度区间满足2200至2400kg/m3；三是加载速度正常，最后是湿度、温度正常。(1) 平均强度 参考混凝土结构设计规范(GB50010-2010),要求混凝土的抗压强度及抗拉强度的平均值fcm ftm按下式计算：力危扃/(1T 6455,)(3-1)/ (1-1645$c)(3-2)(2) 受压本构关系 对混凝土施加单轴拉力时，其应变曲线确定公式为：xx(3-3)Pc
