中国航空规划设计研究总院有限公司葛家琪获国家专利权
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龙图腾网获悉中国航空规划设计研究总院有限公司申请的专利一种砖石质文物建筑结构性能提升方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116696105B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-24发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310644668.9,技术领域涉及:E04G23/02;该发明授权一种砖石质文物建筑结构性能提升方法是由葛家琪;王明珠;赵亚硕;张玲;刘金泰;邹宏;朱鸿钧设计研发完成,并于2023-06-01向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种砖石质文物建筑结构性能提升方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种砖石质文物建筑结构性能提升方法,包括以下步骤:步骤一,抗震性能评估,预估产生的最大层间位移值D;步骤二,抗震结构的初步搭建,布置内支撑框架和外拉索的安装位置;步骤三,内支撑框架设计,对截面进行设计计算;步骤四,对内支撑框架验证计算,计算应力比限值Rlim it;步骤五,外拉索设计,外拉索设置两根,直径d不超过20mm;步骤六,抗震结构的仿真分析计算,搭建有限元模型;步骤七,仿真分析计算结果后处理,将最大层间位移dmax与最大层间位移值D进行对比。该方法在不破坏原有文物建筑的情况下提高了其抗震能力,有效降低结构在地震作用下的位移,且不改变原结构的传力路径,增强建构的稳定性,应用前景广。
本发明授权一种砖石质文物建筑结构性能提升方法在权利要求书中公布了:1.一种砖石质文物建筑结构性能提升方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤一,抗震性能评估,对现有的所述砖石质文物建筑中的砖石建筑墙体(1)的强度进行评估,并预估砖石质文物建筑在地震情况下产生的最大层间位移值D; 所述砖石质文物建筑包括砖石建筑墙体(1)和设置在砖石建筑墙体(1)上的屋面(2),所述砖石建筑墙体(1)包括建筑外墙(10)和设置在建筑外墙(10)内的楼板(11),所述楼板(11)将砖石建筑墙体(1)分隔为至少两层,在砖石建筑墙体(1)上设置多个门(12)和窗户(13); 步骤二,抗震结构的初步搭建,根据砖石质文物建筑的传力路径,布置内支撑框架(3)和外拉索(4)的安装位置,其中内支撑框架(3)设置在砖石质文物建筑内、外拉索(4)对应内支撑框架(3)拉结在砖石质文物建筑外; 所述内支撑框架(3)包括竖向钢支柱(30)、第一横向钢梁(31)和第二横向钢梁(32),所述竖向钢支柱(30)贴合在建筑外墙(10)内表面上,所述第一横向钢梁(31)一端固定安装在竖向钢支柱(30)上,第一横向钢梁(31)贴合设置在所述楼板(11)底部,第一横向钢梁(31)的另一端底部设置支撑柱(33);所述第二横向钢梁(32)贴合设置在所述屋面(2)底部上,第二横向钢梁(32)的两端均固定设置在竖向钢支柱(30)上;在相邻两竖向钢支柱(30)之间设置纵向钢梁(34),纵向钢梁(34)的顶面贴合在楼板(11)或屋面(2)底部上,纵向钢梁(34)的侧面贴合在建筑外墙(10)内壁; 步骤三,内支撑框架(3)设计,根据砖石建筑墙体(1)的砂浆强度退化程度估算内支撑框架(3)的竖向荷载与水平荷载,依据内支撑框架(3)所承受的竖向荷载与水平荷载对竖向钢支柱(30)、第一横向钢梁(31)和第二横向钢梁(32)的截面进行设计计算; 步骤四,对内支撑框架(3)验证计算,分别计算得出竖向钢支柱(30)、第一横向钢梁(31)和第二横向钢梁(32)的应力比限值R limit ;当R limit 的值在0.7~0.9范围内时,表明竖向钢支柱(30)、第一横向钢梁(31)或第二横向钢梁(32)的截面设计符合设计要求;当R limit 0.9时,表明竖向钢支柱(30)、第一横向钢梁(31)或第二横向钢梁(32)的截面尺寸选择较小,需要增大其截面尺寸;当R limit <0.7时,表明竖向钢支柱(30)、第一横向钢梁(31)或第二横向钢梁(32)的截面尺寸选择偏大,需要减小其截面尺寸; 步骤五,外拉索(4)设计,拉索(42)设置两根,拉索(42)直径d不超过20mm,拉索(42)预应力T值的选取不超过其破断力的40%; 所述外拉索(4)包括多根钢拉杆(40)、多个扣件(41)和两根拉索(42),两根所述拉索(42)贴合设置在砖石建筑墙体(1)外表面、通过多个所述扣件(41)平行间隔设置,所述扣件(41)通过贯穿设置在所述建筑外墙(10)内的拉杆(40)与所述竖向钢支柱(30)相连接,两根所述拉索(42)分别设置在屋面(2)底部和房檐下侧;外拉索(4)与内支撑框架(3)对砖石质文物建筑形成抱箍作用、实现内撑外压的紧固效果; 步骤六,抗震结构的仿真分析计算,根据砖石质文物建筑的结构和抗震结构搭建有限元模型,将组成砖石建筑墙体(1)的砌块间设置为摩擦接触;将竖向钢支柱(30)与建筑外墙(10)间、第一横向钢梁(31)与楼板(11)间和第二横向钢梁(32)与屋面(2)间均设置为摩擦接触;对搭建的有限元模型施加三条地震波,进行响应计算并提起抗震结构的最大层间位移d max; 步骤七,仿真分析计算结果后处理,将抗震结构的最大层间位移d max与最大层间位移值D进行对比,当d maxD时,设计满足要求;当d max≥D时,先观察有限元模型中的砖石建筑墙体(1)是否向外发生倾斜,如果砖石建筑墙体(1)向外发生倾斜,调节外拉索(4)的预应力、重复仿真至砖石建筑墙体(1)不倾斜,如果砖石建筑墙体(1)不向外发生倾斜,修改内支撑框架(3)的截面形状或外拉索(4)的安装位置、用于增加结构的稳定性,重复仿真计算与修改直至设计满足要求。
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