老旧房屋屋顶加设大型水箱的结构性能,本论文可用于水箱论文范文参考下载，水箱相关论文写作参考研究。
水箱论文参考文献：
摘 要：一些老旧房屋由于使用功能提高,后期加设大型水箱,水箱重几吨到十几吨,这么重的水箱对30年楼龄的老旧房屋将产生不小的荷载.这些荷载对房屋的结构安全是否会造成影响,梁、板、柱、基础是否安全,文章以真实工程分析大型水箱对老旧房屋的结构性能影响.
关键词：老旧房屋；大型水箱；结构性能
在我国20世纪七八十年代城市规模无规划发展,一些医院、学校等单位建了很多楼房,且没有正规的规划批建,容积率很高.后来随着城市的不断发展,规划报批规范,容积率不能超过规定的要求,一些单位的老旧房屋即使使用功能、结构安全等不能满足现代的需要,也不能重建,因为一旦拆除,由于原有容积率太高也不能被批建,因此现在很多老旧房屋有加固、重装修、增加使用功能等需求.在学校、医院等宿舍因热水需求的加大,会在屋顶增加较多较大的水箱,如图1,一个水箱一般5-10吨重,一栋7层楼的宿舍一般需增加7-8个水箱,这么多的水箱对30年楼龄的老旧房屋将产生不小的荷载,这些荷载对房屋的结构安全是否会造成影响,本文以真实工程分析大型水箱对老旧房屋屋顶的结构性能影响.
一、工程介绍
本工程为广州某高校于1994年建设的一栋学生宿舍楼,共7层,层高3m,框架结构,标准层平面图如图2,因增加热水供应及消防供水需在屋顶增设总计50多吨重的水箱.
二、设计方案
本工程有两排纵向柱,每一排横向框架带两边悬挑梁,分别挑出阳台和洗手间,由于洗手间荷载比阳台大,故将水箱安排在靠近阳台一侧的柱,如图3.
水箱重心尽量靠近柱,减少对梁板的影响,特别是悬挑梁的影响.水箱吨位选择,柱尺寸400X500,C30混凝土由于碳化降低一级取C25,由于柱轴压比为0.8,比框架柱轴压比限制值0.85小0.05,故取小于0.05倍轴压比的吨位,, 6个热水水箱每个重为7吨,2个消防水箱8吨,水箱下安装钢架,使水箱荷载作用在每根梁距支座1/6处.
三、结构性能分析
应用SATWE软件对没有水箱荷载和有水箱荷载分别建模分析,就多种结构方案的轴压比、框架梁的弯矩和剪力、悬挑梁的弯矩和剪力、梁的配筋量分别进行分析,做到出加设水箱产生的荷载对房屋的影响,为实际工程提供参考.
(一)柱轴压比的影响
由于水箱的重心较接近柱的位置,因此水箱对柱的影响主要是轴压比的影响,通过两种情况建模分析,无水箱时柱的轴压比为0.8,有水箱时柱的轴压比为0.84,满足框架柱轴压比小于0.85的要求.
(二)框架梁内力及配筋的影响
与一根柱相连有四根梁：一根横向框架梁、两根纵向框架梁、一根悬挑梁,如图4,分别对横向框架梁、纵向框架梁、悬挑梁进行对比分析.如表1：
通过表1数据可以做到到以下结论：（1）由于纵向框架梁较短,水箱荷载作用点距跨中较近,而且纵向框架梁两点均作用水箱荷载,所产生的弯矩增量较大,增大1倍,剪力增加77%,说明水箱荷载对框架梁的内力影响很大.（2）悬挑梁的弯矩增大20%,剪力增大34%,说明水箱荷载对悬挑梁的内力影响很大.（3）从配筋量来说,由于梁的尺寸为200X500,顶层梁的内力较小,所以对于框架梁来说有无水箱荷载均取构造配筋,配筋量不变；对于悬挑梁由于荷载较大,已经按计算配筋,所以所配筋量也应相应增大.
工程建议,增设的水箱荷载对梁的内力影响很大,应核对梁的配筋量,对于顶层框架梁一般为构造配筋,水箱荷载一般不会影响梁的配筋量,而对于悬挑梁一般会影响梁的配筋量,因此工程中应避免悬挑梁承受增加的水箱荷载.
(三)柱内力及配筋的影响
顶层柱内力无水箱时N等于-242.4KN,M等于-1.8KN·m,单侧纵筋面积为7cm2,箍筋面积为1cm2.有水箱时N等于-325.4KN,M等于-1.8KN·m,单侧纵筋面积为7cm2,箍筋面积为1cm2.顶层柱轴力增加80KN,弯矩无影响,配筋量无影响.
底层柱内力无水箱时N等于-2060KN,M等于124KN·m,单侧纵筋面积为9cm2,箍筋面积为2.6cm2.有水箱时N等于-2150KN,M等于124.3KN·m,单侧纵筋面积为11cm2,箍筋面积为3.1cm2.顶层柱轴力增加90KN,弯矩无影响,纵筋配筋量增加22.2%,箍筋筋量增加19.3%.
工程建议,增设水箱荷载对柱的轴力增加,由于底层柱为小偏压柱,增加轴力对底层柱的配筋量有明显影响,工程中应核对底层柱纵筋和箍筋的配筋量.
(四)基础的影响
由于水箱吨位取柱轴向承载力的5%,因此增设的水箱荷载使基底压力增大5%,一般基础设计的安全系数不小于20%,因此基础可以不需核对承载力.
四、结语
在老舊房屋屋顶增设大型水箱一般可按照不大于柱0.05倍轴向承载力选取水箱吨位,并为水箱设计钢架支承,水箱荷载一般宜集中在柱中心,但不可使悬臂梁承受增加的水箱荷载.
水箱荷载一般对梁的内力会有较大影响,应核对梁的配筋,但由于顶层梁内力较小,一般是构造配筋,所以水箱荷载一般不会影响梁的配筋.
水箱荷载会增加柱的轴力,弯矩基本没有影响.由于顶层柱一般为大偏心受压柱,增加压力不会产生不利配筋,因此水箱荷载对顶层柱承载力一般不会有影响,而底层柱为小偏心受压柱,增加压力会产生不利配筋,因此应核对水箱荷载对底层柱承载力的影响.由于选取水箱荷载不超柱轴向承载力的5%,因此对基础来说一般是安全的.
参考文献：
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