豎向構(gòu)件托換過程中的結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化分析

祝文畏,楊學(xué)林,王擎忠,張林波

(1.浙江省建筑設(shè)計(jì)研究院,浙江 杭州 310006；2.杭州圣基建筑特種工程有限公司,浙江 杭州 310007)

隨著人類社會的不斷進(jìn)步,人們對建筑物的安全性能、使用功能等各方面提出了越來越高的要求。然而,建筑物由于材料自然老化、累積損傷、環(huán)境侵蝕、自然災(zāi)害以及施工質(zhì)量等原因，又不可避免地出現(xiàn)大量問題,許多既有建筑物都面臨著改造與加固問題。

據(jù)統(tǒng)計(jì),我國目前既有建筑面積約達(dá)600億m2,同時(shí)每年新建16～20億m2,城市化進(jìn)程不斷加快[1]。由于地震、臺風(fēng)、火災(zāi)等災(zāi)害的影響以及規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工和使用等方面的原因,建筑損傷、破壞、傾斜等問題不斷出現(xiàn)。同時(shí),為了適應(yīng)人口增長和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,解決城市發(fā)展與古建筑保護(hù)、市政建設(shè)以及中心區(qū)域商業(yè)開發(fā)與既有建筑使用等之間的矛盾,均需要運(yùn)用糾傾、移位、托換、增層等建筑特種工程技術(shù)予以解決[2]。

1 約束釋放引起的結(jié)構(gòu)內(nèi)力調(diào)整分析

建筑物為了滿足承載力和使用功能的要求,一般都具有穩(wěn)定的基礎(chǔ)和較強(qiáng)的整體剛度。受重力荷載作用,在原有的約束條件下結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生內(nèi)力和變形。為了移動(dòng)建筑物,豎向構(gòu)件(柱或剪力墻)將進(jìn)行切斷,豎向構(gòu)件的底部約束釋放將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布。

圖1 豎向荷載作用下單層框架彎矩圖

圖2 彎矩變化示意圖

柱底截?cái)嗪?除部分柱腳采取限位措施外,柱底理論上僅有豎向受壓約束,而水平方向無約束。此時(shí),底層柱處于0彎矩狀態(tài),上述單層框架梁處于簡支狀態(tài)(圖3a)),梁的跨中彎矩比柱底簡支增加了66.7%,比原結(jié)構(gòu)增加了80.0%。……