浅谈层次分析法在建筑结构加固方案选择中的运用-发表论文__58期

所属栏目：建筑设计论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:142

副标题#e#
　　浅谈层次分析法在建筑结构加固方案选择中的运用
　　桑健翔
　　天津市西青区房地产管理局天津西青300380
　　摘要：如何选择一个技术上可靠，经济上合理，其他方面可行的加固方案，是决策者面临的首要问题。在工程中由于方案选择不当而造成严重后果的事例屡见不鲜。本文在传统层次分析法的基础上进行改进，将模糊的信息进行量化，对多种加固方案进行优选评价。
　　关键词：层次分析法；改进；加固
　　一、建筑结构加固方法优化选型常用方法
　　1.1定性分析法
　　定性分析法就是根据经验对加固方案进行比选，从而判断出对于某一个特定的加固工程的一个或几个相对最佳的加固方案。这种方法需要有丰富的工程经验，充分了解各种加固型式的优缺点、适用范围以及加固相关的一切工程信息。
　　1.2经验加权评分法
　　对于A、B、C、D、E等几个加固方案，往往很难判断哪一个方案是更优越。各个方案有其各自的特点，对这些特点很难直接进行量化的比较，这给方案优选带来一定的困难，为了解决此问题，可采用比较方便的经验加权评分法。
　　经验加权评分法就是方案确定人根据自己的知识与经验和其它已知条件，从而确定工程可靠性、造价、施工难度、工期、环境影响等因素在每个方案中的重要胜，并且对之加以量化得分，再根据各指标的重要性赋予不同的权重，最后用该方案在各指标下的得分乘以权重再求和，得到该方案的最终得分。得分最高的方案就是所要最优或是相对最优的加固方案，从而横向比较出方案间的优劣程度。
　　这种评定方法所得到的评价结果的正确性主要取决于方案评审人评分的结果是否科学、准确与可靠。因此，在使用这一方法时，需要慎重加以考虑。
　　1.3层次分析法
　　结构工程加固系统是一个相当复杂的系统工程，影响因素众多，其设计必须满足安全性、经济性和可行性这三个基本要求，对于市区工程.环境保护及文明施工也是十分重要。层次分析法就是根据加固方案的基本要求选择指标，构造层次模型；通过确定评定原则构造判断矩阵；然后对层次单排序、总排序来评价加固方案的优劣性的方法。
　　二、改进的层次分析法
　　2.1层次分析法的不足
　　层次分析法是通过分析问题、建立层次分析模型、构造判断矩阵、层次单排序和层次总排序等步骤来计算各层次评价指标的相对权重以及各层次评价指标对总目标的组合权重，从而得出不同方案的综合评价排序。该方法有系统、灵活、简洁的优点。但通过长期的使用和分析，发现其存在一些缺点：
　　①评价指标体系的建立往往是在方案已经成型之后，这就产生了问题：到底该由谁来确定指标体系里的评价指标?从实例来看，一般情况下多为制作delphi专家调查表的人确定。这就隐含了一个矛盾：制作专家问讯表的人在专业上无法代替专家，但他先入为主的替专家确定了评价指标体系，专家仅能在他制定的框架之下做出判断，很难说这种判断的结果是完全反映了专家本人的意见。
　　②采用层次分析法对方案评价往往是在方案拟定之后，而方案的制定往往是分阶段的，如何更好的将层次分析法所得到的信息，阶段性的提供给方案的设计者。
　　③检验判断矩阵是否具有一致性非常困难。因为需要计算判断矩阵的最大特征根λmax。
　　④传统的层次分析法在建立判断矩阵时多采用1~9级标度，这种标度存在传递性差、判断矩阵与思维一致性不等价等缺点。
　　2.2层次分析法流程的改进
　　加固方案的设计一般可以分为①方案构思阶段②方案初步设计阶段③方案详细设计阶段，传统的层次分析法一般将方案的评价和比选放在③阶段之后。而笔者认为可以将层次分析法的几个步骤分开来，依次介入方案设计的三个阶段：
　　在方案设计的①阶段可以进行评价指标的初选，并将初选结果反馈给方案设计者。在方案设计的②阶段，根据设计的情况#p#副标题#e#最终确定指标构成，然后由专家确定各指标的权重，并将结果反馈给方案设计者。在方案设计的③阶段，获取各备选方案的详细信息，对各个方案的各项指标进行评价，确定评价值。最后由评价值和指标权重综合得到各备选方案的综合价值系数。
　　这样做的好处体现在：①专家了解各备选方案的由来，可以做出准确的评价。②专家意见阶段性的反馈可以对方案设计者起到指导作用。③评价指标由专家选择，最大程度的体现了专家的意志。
　　三、建筑结构梁、板的加固
　　混凝土梁、板构件是建筑工程中应用最为广泛的结构构件。在实际工程中梁、板等受弯构件的加固任务是较多的。梁、板类受弯构件因承载力不足的加固包括正截面加固和斜截面加固两方面的内容。引起这类构件承载力问题的原因很多，主要有施工质量不良、设计有误、使用不当、意外事故、改变用途和耐久性的终结等。
　　3.1混凝土梁、板承载力不足的原因及表现
　　梁、板承载力不足，是指梁、板的承载力不能满足预定的或新的使用要求，必须经过补强加固，才能保证构件的安全使用。承载力不足的外观表现是构件的挠度偏大，裂缝过多、过宽、过长，钢筋严重锈蚀或受压区混凝土有压碎迹象等。引起梁、板等受弯构件承载力不足的主要原因有以下几个方面。
　　（l）施工方面原因
　　钢筋少配或误配；截面尺寸不满足设计要求；施工中，材料使用不当或失误；混凝土强度等级不满足设计要求；施工工艺不按规范执行。
　　（2）设计方面原因
　　计算简图与梁、板实际受力情况不符合；荷载漏算、少算。
　　（3）使用方面原因
　　使用过程中严重超载；使用功能的改变；使用过程中擅自拆除或破坏承重构件且不进行加固处理。
　　（4）其他原因
　　地基的不均匀沉降，使梁产生附加应力；由于温度影响，使构件热胀冷缩产生附加应力；采用不成熟构件或构件形式带来的影响。例如，采用薄腹梁虽有不少优点，但是有一定数量的薄腹梁产生较严重的斜裂缝。当60%-80%的设计荷载作用于薄腹附近即出现斜裂缝，并呈枣核形迅速向上、向下开展；构件使用条件恶劣或保护层厚度不足引起构件耐久性不足导致钢筋严重锈蚀，甚至锈断，严重影响承载力。
　　引起承载力不足的原因，除上述例举外，还有钢筋锚固不足、搭接长度不够、焊接不牢，以及荷载的突然作用等等。
　　3.2混凝土梁、板加固的方法
　　（1）增大截面加固法
　　增大截面法，是指在原受力构件的单侧或双侧浇注一层混凝土来增大原混凝土构件的截面面积，同时加配一定数量的钢筋以达到提高原构件承载能力的方法。
　　增大截面法是一种传统的加固方法，其优点是：工艺简单，加固效果明显，适用面广泛；缺点是：现场湿作业工作量大，养护时间长，对生产和生活有一定的影响。同时由于加固时截面加大，故对建筑物的外形及房屋净空亦会带来一些影响。
　　增大截面法的加固效果与多种因素有关，如原结构在加固时的应力水平，新旧混凝土共同工作情况，结合面的构造处理，材料的性能；而加固时的施工工艺以及是否对原结构进行卸荷处理将直接影响到加固工作的成败。
　　（2）粘贴加固法
　　粘贴加固法是用粘结剂（结构胶）将钢板或其它高强材料（如碳纤维、玻璃纤维）粘在需要加固的部位，以提高构件的抗弯，抗剪承载能力，亦可提高构件的刚度和整体性。该方法始于上世纪60年代，它不仅用于建筑、同时也用于桥梁、公路的加固。
　　总的说来，增补筋相对于梁内原筋存在着应力滞后现象，它会使增补筋的屈服迟于梁内原筋，并且当增补筋屈服时梁出现较大的变形和裂缝。另外，在焊接点处原筋产生局部弯曲变形，这是由于增补筋相对于原筋存在着偏心距，同时增补筋的拉力差成了作用在焊点处原筋上的偏心力所致。而这一变形不仅加大了增补筋的应力滞后，而且原筋应力在焊接点两侧#p#副标题#e#呈不均匀性，这降低了原筋的利用率。对于一点，设计人员在选择加固方法时应予以充分的重视。
　　参考文献
　　[1]李惠强著。建筑结构诊断鉴定与加固修复。武汉：华中科技大学出版社，2002
　　[2]谭俊清。高层建筑结构优化设计的研究与软件开发。西安建筑科技大学硕士学位论文，2001
　　[3]李辉。基于遗传算法的模糊逻辑控制器优化及其应用研究。硕士学位论文，2003