1、商住樓加層續(xù)建工程抗震與加固設(shè)計探討作者:日期:商住樓加層續(xù)建工程抗震與加固設(shè)計探討700馭爾jSWH妣sonx700$00X750稱00J6000斗500關(guān)鍵詞：商住樓，抗震加固設(shè)計1工程概況某商住樓為8層建筑，其中1、2層為商場,2層以上為住宅。1層高5.5m,2層層高3.8m,3至頂層層高3m,總高度27.45m。建筑結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，人工挖孔樁基礎(chǔ)，一柱一樁，樁徑均為1.2m。總建筑面積約3100m2。首層柱結(jié)構(gòu)見圖1。5(10X70ftsnoxssoI圖1原首層柱結(jié)構(gòu)圖該工程于2007年1月完成設(shè)計工作,2007年3月份開工，在三層梁樓板混凝土施工完畢時,發(fā)現(xiàn)首層柱混凝土強(qiáng)度

2、不足。經(jīng)現(xiàn)場無損檢測和抽芯試驗，首層柱（樁頂標(biāo)高建筑2層梁底標(biāo)高范圍）混凝土強(qiáng)度測試值為25.627.5MPa（原設(shè)計為C35）。與此同時，建設(shè)單位提出加建一層的要求。增加一層后，房屋總高度變?yōu)?0.45m,屬高層建筑設(shè)計范疇。顯然，直接加層勢必造成建筑結(jié)構(gòu)的安全隱患，后繼施工前，必須對已建部分進(jìn)行加固處理。處理方法：首先，分析在已建結(jié)構(gòu)上直接加層的結(jié)構(gòu)模型的受力特性，特別需要判別其是否滿足高層混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ3-2002)(以下簡稱高規(guī))及建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GB50011-2001)(以下簡稱抗規(guī))的要求,從而確定需加固的結(jié)構(gòu)構(gòu)件；進(jìn)而對已建部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固設(shè)計，最后，驗算加固后的

3、加層結(jié)構(gòu)模型是否滿足現(xiàn)行規(guī)范的各項要求。2房屋直接加層的結(jié)構(gòu)受力特性分析2.1直接加層的結(jié)構(gòu)計算模型原設(shè)計采用PKPM系列工程軟件SATWAE進(jìn)行內(nèi)力分析和配筋計算。為模擬基于首層柱混凝土強(qiáng)度不足情況下，直接加層后建筑結(jié)構(gòu)的受力特性，直接加層的結(jié)構(gòu)模型是在原設(shè)計模型的基礎(chǔ)上，在建設(shè)方要求的加層部位相應(yīng)增加一個結(jié)構(gòu)層。根據(jù)柱混凝土強(qiáng)度檢測報告,改首層柱混凝土強(qiáng)度等級為C25,按高規(guī)進(jìn)行設(shè)計，振型數(shù)取24個(原設(shè)計取21個)，其余參數(shù)同原設(shè)計。2.2計算結(jié)果地基基礎(chǔ)加層后各柱柱底內(nèi)力較原設(shè)計均有提高，柱底組合軸力最大提高幅值為659kN,最大組合柱底軸力為5600kN。原設(shè)計單樁豎向極限承載力特征

4、值Ra=5800kN。經(jīng)驗算，樁基承載力滿足加層要求?？蚣芰河嬎憬Y(jié)果表明，加層后,各層框架梁內(nèi)力均有所增大，梁端彎矩、剪力普遍較原設(shè)計增大15%25%。其原因主要是加層后，建筑質(zhì)量、建筑高度增加，導(dǎo)致風(fēng)荷載、水平地震作用效應(yīng)增大。但結(jié)構(gòu)1、2層(對應(yīng)建筑2、3層，即現(xiàn)場已施工樓層)僅6根框架梁顯示超限信息，提取這兩層未顯示超限信息的框架梁原配筋量驗算此時的梁內(nèi)力，發(fā)覺仍有部分框架梁承載能力不能滿足要求。框架柱框架柱軸壓比計算結(jié)果見表1。首層所有柱軸壓比、體積配箍率均超限。軸壓比最小值為0.91,最大值為1.29;2層部分框架柱軸壓比超限，最大值為0.99。說明加層后1、2層柱承載力不足，延性不

5、能滿足規(guī)范要求。周期及層間位移加層前后周期計算結(jié)果如表2所示。加層前的結(jié)構(gòu)最大周期為1.4556s,加層后為1.7694s。加層前后的結(jié)構(gòu)前三階振型均表現(xiàn)為x方向的平動，y方向的平動和扭轉(zhuǎn)振動。直接加層后結(jié)構(gòu)的周期比符合高規(guī)要求。直接加層前后的層間位移值見表3。由表3可知,結(jié)構(gòu)加層后，在x方向地震作用下，結(jié)構(gòu)層1的層間位移角不符合高規(guī)要求。表13種情況的柱軸壓比計算結(jié)果結(jié)構(gòu)層原結(jié)構(gòu)4直接加0加固后加屋，。一&080*30陽圧0電氐75P0.58085P0SW10旳0一B8+3表23種情況的計算周期計算周期3原結(jié)構(gòu)41,455彌137陽心1.2620直接加層心1.6792*31.533T*3加固

6、話加層“1.52261.4623+1.3321+表33種情況的樓層位移角結(jié)構(gòu)層存原結(jié)構(gòu)Q直接加層*加固后加層盧X方向口丿方宵心X方向丿方向心X方向口丿方向口P1/32851/30031/2053/2557P8心1/32001/2強(qiáng)3門*230331Z25Q6*31Z1992*11/2187*31/2186*-1/2377l/lSSO-11/1Td1/15261/1旳3心1/15821/I6F6+31/13171/13O*31/11971/12985心1/1221-1/12541/11101/11191/10141/1077心1/10211/1039*1i/976P1/977P1/8921/93

7、2-P331/684旳5卩1Z668P1/6541ZTHP1/T96+11/?66+?1/6451/TOStJ1/72821/735I*31/57M1/T54*3L/526+31/6341/9573加固設(shè)計通過以上分析，可確定需加固的結(jié)構(gòu)部位是首層柱、個別2層柱、結(jié)構(gòu)1、2層部分框架梁，且加固施工的時機(jī)，應(yīng)選擇在現(xiàn)時樓面活荷載(甚至建筑裝修恒載)尚未形成的有利時期。3.1框架梁的加固設(shè)計采用外粘貼鋼板加固法，既可增加梁的承載力和剛度，又可減少對室內(nèi)使用空間的影響。考慮到結(jié)構(gòu)2層框架梁加固前并未承受樓面荷載，此時應(yīng)力水平指標(biāo)很低，故不考慮應(yīng)力滯后的影響，按混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范(GB50367-

8、2006)進(jìn)行加固設(shè)計。同時，通過驗算，應(yīng)防止加固后的梁出現(xiàn)強(qiáng)彎弱剪”現(xiàn)象。部分框架梁加固圖見圖3所示。圖3梁加固立面圖3.2框架柱加固設(shè)計U5190H|130|3001框架柱除承載能力不足外，其x向抗側(cè)力剛度也不足。結(jié)合建筑室內(nèi)使用空間要求，采用增大截面法加固。角柱沿x、y兩個方向增大截面尺寸，中柱、邊柱沿x向(柱短邊)增大截面尺寸。加固用混凝土強(qiáng)度等級C30,HRB335級鋼筋，加固所需鋼筋用量，按加層后所需鋼筋總量減去原設(shè)計鋼筋用量確定。在新舊混凝土結(jié)合面，后錨抗剪短筋以增強(qiáng)新舊混凝土的協(xié)同作用。新舊混凝土組合截面的混凝土強(qiáng)度按式(1)折算：fcc=1/2(fc0+0.9fc)2式中fc

9、c為新舊混凝土組合截面的混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值；fc0為舊混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值；fc為新混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值。求得新舊混凝土組合截面的fcc=12.39MPa,電算錄入時按C25強(qiáng)度等級。首層框架柱加固后的截面尺寸見圖5,部分柱加固圖見圖6圖9所示。?onx7ood.,沛巧門71IIIX7(X)7(QX7(X1ftCM)X55(匚一rTGMOO頑冥面峠妙w6oc700X6501600X500圖5加固后首層柱結(jié)構(gòu)圖4加固后加層的結(jié)構(gòu)驗算-I1LO圖6柱加固立面圖加固后加層的結(jié)構(gòu)電算模型，首層、2層柱截面按加固后的尺寸錄入，加固后的框架梁截面尺寸，根據(jù)剛度等效的原則，由式(2)、式(3)

10、推導(dǎo)岀等剛度的混凝土梁截面尺寸計算公式(式4)2,3,按換算截面尺寸錄入。未加固的梁、柱按原尺寸，其余計算參數(shù)同直接加層的結(jié)構(gòu)模型。加固后加層結(jié)構(gòu)的電算結(jié)果見表1表3MM土X新加柱地話=-0例-y-”L/牝空越.MM土X新加柱地話=-0例-y-”L/牝空越.加固郡份鋼施淀利上jnt疔onf(M|iJtua竝塗!，丁圖7柱加固基礎(chǔ)節(jié)點圖即同邯井柳筋混就土+J祕桿翔加觥褪上11/y踐板帖扎常遞J*/1:能衆(zhòng)槃/1_|!1叫徉斗嚴(yán)圖8柱加固中間層節(jié)點圖圖9柱加固節(jié)點平面EI=Ec0lc0+0.5EaAaa2a(2)EI=1/12EcO?bh3(3)(4)式中,EI為加固后的截面剛度近似值；EcO和Ea分別為原構(gòu)件混凝土和加固用鋼材的彈性模量；IcO為原構(gòu)件截面慣性矩；Aa為加固構(gòu)件一側(cè)外粘鋼材截面面積；aa為受拉與受壓兩側(cè)鋼材截面形心之間的距離；bO為加固前梁的截面寬度；hO為加固前梁的截面高度；b為等剛度換算后梁的截面寬度，取b=bO；h為等剛度換算后梁的截面高度。從表13中可以看出，加固后加層結(jié)構(gòu)的自振周期有所降低,x方向地震作用下的層間位移角和柱的軸壓比均能滿足規(guī)范要求。另外，加固后的周期比、剪重比、剛重比(未列岀)等均符合規(guī)范要求。5結(jié)語按本文的加固處理方法，