【摘要】隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國的建筑業(yè)也逐漸邁向房屋維修、改造加固邁進，我國有很多相對成熟的加固技術(shù)并應(yīng)用于實踐，但是，在保證技術(shù)性可靠的同時，仍需要考慮人力、財力等經(jīng)濟因素，因此，本文結(jié)合抗連續(xù)性倒塌理論與設(shè)計方法，闡述防連續(xù)倒塌技術(shù)中的線性靜力拆除構(gòu)件法在加固中的應(yīng)用的理論，應(yīng)用于實際工程來縮短工期節(jié)省造價。

【關(guān)鍵詞】經(jīng)濟因素；連續(xù)性倒塌；拆除構(gòu)件法；加固

1、背景

自第二次世界大戰(zhàn)以來，建筑業(yè)的發(fā)展史可大體分為以下三個階段，據(jù)相關(guān)資料研究表明，西方發(fā)達國家多年前已經(jīng)以第三階段為主要目標(biāo)，而就目前我國的發(fā)展現(xiàn)狀來看，仍然處于第二階段[1]。

相關(guān)資料顯示，西方發(fā)達國家在建筑物加固改造方面的工程規(guī)模逐年增加。根據(jù)建設(shè)部公布的資料可以看出，我國的建設(shè)也已經(jīng)脫離過去以新開發(fā)為主的階段，現(xiàn)處于新區(qū)開發(fā)與舊城治理改造相結(jié)合的階段。據(jù)統(tǒng)計，我國自“一五”至“十一五”期間，建筑的維修改造加固投資比例由之前的4.2%上升至37.4%，意味著我國正在從第二階段邁向第三階段，我國加固改造的工程總量將會持續(xù)增加。據(jù)美國勞工部2000年預(yù)測，即使到了下一世紀(jì)，舊房維修改造業(yè)仍然會是最受歡的行業(yè)之一。

2、我國加固方法的發(fā)展

我國自改革開放以來，大量新建建筑經(jīng)過幾十年的使用，都有不同程度的損傷和老化。我國從50年代起就開始了結(jié)構(gòu)加固處理，發(fā)展了多種技術(shù)并應(yīng)用于實踐，日漸成熟。就混凝土結(jié)構(gòu)而言，現(xiàn)行加固規(guī)范主要總結(jié)了我國成熟的加固技術(shù)可分為兩大類，分別是直接加固法和間接加固法，其中，直接加固法包括增大截面加固法、置換加固法、外粘型鋼加固法、粘貼鋼板加固法、粘貼纖維增強復(fù)合材料加固法；間接加固法包括增設(shè)支點加固法、外加預(yù)應(yīng)力加固法、改變傳力途徑加固法[2]。以上方法相對成熟，應(yīng)用面廣，但統(tǒng)一的缺點是造價較高。

3、抗連續(xù)倒塌設(shè)計方法在加固中的應(yīng)用

3.1抽柱托換技術(shù)

21世紀(jì)人類社會發(fā)展的主題是走持續(xù)發(fā)展道路，建設(shè)資源節(jié)約型，環(huán)境友好型社會。隨著我國建筑業(yè)的發(fā)展，在諸多因素下造成年久失修但經(jīng)過加固改造后能繼續(xù)使用的房屋已不需要拆除重建。采用房屋結(jié)構(gòu)托換技術(shù)進行房屋的加固改造只需要拆除部分柱或承重墻來進行失效柱或承重墻的加固或者房屋的功能轉(zhuǎn)換，而幾乎不影響結(jié)構(gòu)其余部分的正常使用，因此該技術(shù)被應(yīng)用到越來越多的房屋加固改造工程中。

山東建筑大學(xué)李安起等人結(jié)合工程實例，研究了某框架結(jié)構(gòu)抽柱托換，闡述了確定截面設(shè)計內(nèi)力計算的一些建議，探討了剪彎桿的位置、尺寸對肋板雜交結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力的影響[3]；喻云龍等人結(jié)合某地下車庫加固改造工程，利用腳手架和千斤頂配合的方式進行卸載，詳細介紹了混凝土柱的置換改造技術(shù)[4]；哈爾濱工業(yè)大學(xué)鄭文忠等介紹了大興安嶺森林防火指揮部兩種抽柱改造方案的設(shè)計思想及有關(guān)構(gòu)造做法.提出了在方案確定后施工過程中需要注意的問題。為類似工程的抽柱改造設(shè)計提供了參考[5]。

3.2抗連續(xù)倒塌設(shè)計方法概述

自1968年英國Ronan Point公寓煤氣爆炸事故使工程界意識到建筑結(jié)構(gòu)的連續(xù)到他問題以來，相關(guān)研究在世界范圍內(nèi)逐漸展開，1995年Oklahoma洲Alfred P.Murrah聯(lián)邦政府大樓汽車炸彈襲擊事件和2001年紐約世界貿(mào)易中心大廈飛機撞擊事件對抗連續(xù)倒塌設(shè)計規(guī)范的頒布和修訂更是起到了巨大的推動作用。

線性靜力拆除構(gòu)件法最簡單，但需要引入經(jīng)驗性的修正系數(shù)，以考慮非線性因素和動力效應(yīng)的影響，現(xiàn)有的線性靜力拆除構(gòu)件法中（GSA，2003[6]；DOD，2010[7]）采用內(nèi)力折減系數(shù)（或需求能力比DCR）和動力放大系數(shù)分別考慮以上兩個因素的影響，以得到接近真實的結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌需求。靜力線性分析中，為了對結(jié)構(gòu)的倒塌面積和分步加以量化，GSA2003規(guī)定連續(xù)倒塌的破壞準(zhǔn)則為：規(guī)則結(jié)構(gòu)中，要求DCR≤2：不規(guī)則結(jié)構(gòu)中，要求DCR≤1.5。DCR定義如下：

其中，QUD為考慮荷載增大系數(shù)（LIF）為2.0時求得由于突發(fā)事件構(gòu)建或節(jié)點承受的彎矩、剪力或組合內(nèi)力等；QCE為構(gòu)件、連接或節(jié)點所能承受的極限彎矩、軸力、剪力或者組合內(nèi)力等；QUS為按（DL+0.25LL）荷載組合做線彈性分析求得由于突發(fā)事件構(gòu)件或節(jié)點承受的彎矩、軸力、剪力或者組合內(nèi)力等[6]。

靜力分析時，在失效柱的上部相鄰開間施加2（DL+0.25LL）的等效靜力荷載組合，其他部位施加（DL+0.25LL）的荷載組合。其中：“2”是考慮動力荷載效應(yīng)時的荷載增大系數(shù)LIF；DL為包含結(jié)構(gòu)自重的恒載標(biāo)準(zhǔn)值；LL為結(jié)構(gòu)的活載標(biāo)準(zhǔn)值。

3.3抗連續(xù)倒塌方法運用于置換技術(shù)

以鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)為例，若該結(jié)構(gòu)某柱失效，要求對其進行加固托換處理，則需要先拆除該柱，對其設(shè)置臨時支撐，來承擔(dān)上部荷載，以防止某些構(gòu)件承載力不足導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生不必要的損傷，上面所述的抽梁換柱方法大多施工繁瑣且所需造價高。實際工程中，臨時支撐容易造成浪費，現(xiàn)考慮通過有限元分析軟件，如PKPM、SAP2000、ABAQUS等建立分析模型，對其進行拆除構(gòu)件模擬實際工程中的柱子（或其他構(gòu)件）失效，并施加規(guī)范規(guī)定的等效靜力荷載組合，得到柱子失效后的計算內(nèi)力、變形及供需比（DCR），通過上述的破壞準(zhǔn)則以及《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的最大變形分析安全性。若安全，則可不設(shè)置臨時支撐，直接進行加固；若不安全，則分析需要多大的支撐可以滿足，再嚴(yán)格地按照《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)程》以及其他現(xiàn)行國家、地方、行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進行加固，以使工程得以正常使用。

結(jié)語：

目前文獻主要集中于具體的工程改造。有限元分析及試驗研究的文獻也在增多，理論研究較少。因此我們應(yīng)該致力于理論研究，努力為建設(shè)資源節(jié)約型，環(huán)境友好型社會奉獻出自己的一份力。