某综合楼抗震加固改造设计.pdf

2 0 1 0 年8 月 A u g u s t2 0 1 0 2 1 世纪建筑材料 2 l C E N I U R YB U I L D I N GM A T E R I A I S 第2 卷第4 期 V 0 1 2N o 4 某综合楼抗震加固改造设计 孙兰学1 曹明利29 张治庆2 1 2 7 4 0 0 0 山东省菏泽市 2 2 5 0 1 0 1 山东省济南市 山东菏泽市规划建筑设计院 山东同圆设计集团有限公司 摘要 结合工程实例 通过计算分析 加层改造后原结构形式不能满足现行抗震规范的要求 本文介绍结构体系由框架结构改为 框架一抗震墙结构的可行性和部分构件的加固方法 并提出在抗震加固改造工程中的其他一些注意事项 关键词 抗震加固 框架结构 框架抗震墙结构 基础加固 外粘型钢 可靠性鉴定 设计使用年限 中图分类号 P 3 1 5 9 T U 2 4 3 T U 3 5 2 T U 4 3 5 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 3 1 3 2 4 2 0 l O 0 伽0 5 8 0 4 1 工程概况 某综合楼建于1 9 9 4 年 建筑物总长4 7 6 4m 总宽 1 9 2 4m 总高 含机房 水箱间 3 6 6m 原设计主楼为 8 层框架结构 各层层高如下 1 2 层层高4 2m 3 层 层高3 9m 4 7 层层高3 3m 8 层层高4 2r n 局部 突出的机房层层高3 3m 水箱间层高3 6m 由于历 史原因 该工程仅建至2 层顶板并交付使用 3 层柱 予留插筋并用混凝土保护 原设计建筑功能主要是以 办公为主的综合楼 现改建为培训中心并在已建建 筑物基础上建至八层 改建后各层层高如下 l 2 层层 高4 2 m 不变 3 7 层层高3 3 m 8 层层高4 2m 局部 突出的机房层层高3 6m 水箱间层高4 2m 因原建 筑是按8 9 规范设计 本改造是按2 0 0 1 年规范设计 经重新计算原结构形式许多地方不能满足现行规范 抗震要求 因此在设计时增加了部分抗震墙 改为框 架一抗震墙结构 原基础形式为柱下独立基础 重新 设计时进行复核并采取了加固措施 2 结构计算分析 工程位于山东省某市区 抗震设防烈度7 度 基 本地震加速度0 1 5g 第一组 I I 类建筑场地 框架抗 震等级为三级 原建筑混凝土墙主要集中在建筑左 收稿日期 2 0 1 0 0 7 0 5 侧电梯井位置 为混凝土构造墙 经对原设计采用 P K P M 系列多层及高层建筑结构空间有限元分析与 设计软件 2 0 0 7 年8 月版S A T W E 进行复核计算 计 算结果不满足新版规范要求 已建的一二层梁柱有多 处超筋等 为改善抗震性能 在保持左侧原有电梯井 处混凝土抗震墙不变的情况下 在建筑物右侧楼梯间 处增加纵横向混凝土抗震墙 计算结果较为理想 增 加剪力墙前后的弹性整体计算分析结果对比详见表 1 2 表l改造前后弹性整体计算周期分析结果对比 框架结构 改造前 框架一剪力墙结构 改造后 振型号周期 平动扭转周期 平动扭转 s系数 系数s 系数系数 11 7 9 5 70 6 50 3 51 0 6 8 31 o o0 0 0 21 4 3 5 10 9 90 0 10 9 1 4 70 9 30 0 7 3O 9 4 6 9 O 5 70 4 30 6 9 7 00 2 60 7 4 40 6 0 3 0O 6 2 0 3 8 0 4 9 9 00 0 01 0 0 50 4 5 1 00 9 90 0 10 4 7 7 00 1 60 8 4 6 0 3 6 5 60 6 3 0 3 70 3 4 4 80 9 90 0 1 7 0 2 7 2 10 4 00 6 0O 3 3 0 2O 1 40 8 6 从计算结果及结构整体空间震动简图分析 改造 前 由于剪力墙集中布置在建筑物左侧电梯井位置 在地震力作用下 吸收较多的地震能量 因此第一周 期虽为平动周期 但扭转效应相当明显 且周期较 长 最大位移角1 4 0 8 不满足规范最大位移角1 5 5 0 第2 卷第4 期 孙兰学 等 某综合楼抗震加固改造设计5 9 的要求 说明建筑物较柔 刚度较差 最大层间位移与 层问位移的比值大于规范规定的不应大于1 5 的要 求 说明原结构平面扭转极不规则 因此建筑物的抗 震性能较差 框架承担的地震倾覆力矩大于5 0 根 据规范要求 结构形式认为仍是框架结构 为此 在 已建两层的情况下 为改善建筑物的抗震性能 满足 新版规范的计算要求 在建筑物右侧增加纵横向抗震 墙 增加抗震墙后 建筑物的第一扭转周期与第一平 动周期的比值为0 6 5 满足规范要求的不大于0 9 的 规定 地震力作用下最大层间位移角为1 1 2 6 2 满足 不应大于1 1 8 0 0 的要求 位移比为1 4 9 满足不应大 于1 5 的要求 但已经超过了1 2 倍的限值 属于扭转 不规则 根据抗震规范的要求 在计算中若计及扭转 的影响位移比限值可以为1 5 增加抗震墙后 除突 出屋面的机房 电梯间外 框架承担的地震倾覆力矩 小于5 0 根据规范要求 结构形式已形成了框架一 抗震墙结构 抗震墙抗震等级为二级 框架抗震等级 为三级 表2 改造前后弹性整体计算位移分析结果对比 工况徽淼糍篡篙 y 双向地 框架结构 震力作用 4 9 3 31 4 3 9l 7 8 y 一5 偶 改造前 然偏心地5 2 9 3 1 4 0 81 8 1 震力作用 y 双向地 框架一剪力震力作用 2 4 2 41 1 3 5 2l 4 5 墙结构 改y 5 偶 造后 然偏心地2 4 0 41 1 2 6 21 4 9 震力作用 3基础及1 2 层墙柱加固处理 3 1 基础采用扩大托换加固法 由于工程增加多道抗震墙 并且上部房间功能调 整 柱底荷载与原设计有较大的变化 除个别柱基满 足外 大部分基础及新加抗震墙下基础均应采取加固 处理 本工程加固方法采用基础扩大托换加固法 对 墙下条基为双面扩宽 对柱下独立基础采用沿基础底 面整个周边扩大加固 为使基础下扩大部分的地基土能很好地参 J n r 作 在扩大部分的地基上铺1 0 0 厚的碎石 并仔细夯 实 以提高该部分的地基承载力 为使加固的混凝土 外套与原有基础紧密牢固结合 应将原基础凿毛和刷 洗干净 并隔一定距离设置钢筋锚杆 见图1 l 一1 图1 柱基周边扩大加固 3 2 后加抗震墙与原框架的连接构造 由于一二层框架已经存在 为了保证后加抗震墙 的连续性 并能将地震力及其他荷载有效传递到基 础 抗震墙的水平钢筋与柱侧面采取化学植筋方式 竖向钢筋从原框架梁侧面穿过连续布置 梁侧面凿除 5 0 厚并不得破坏原框架梁钢筋 节点用细石混凝土 浇捣密实 见图2 3 3 框架柱采用外粘型钢加固设计 对原建筑物中计算不满足规范的框架柱采用外 粘型钢加固设计 该加固方法的优点是 构件尺寸增 2 l 世纪建筑材料 2 0 1 0 V 一 接板凿滑 楼板标高 I 弋 幸 原楼板l 原框架粱侧面苗除大于5 0 茛堵体竖向钢筋垂直贯通 堑堑煎墨整 一 圈2 新加剪力墙芽楼板大祥 加不多 但其承载力和延性却可大幅度提高 有利于 提高结构的抗震性能 设计时应注意以下两点 一是 外粘型钢加固柱的正截面承载力可以按整截面计算 但对外包型钢的强度设计值应乘以折减系数 混凝 土结构加固设计规范规定 外包角钢的折减系数为 0 9 抗震验算时不折减 二是由于外粘型钢加固中的 表面保护砂浆 或后浇混凝土 在极限状态下有可能 先剥落 因此 在加固计算中略去表面保护砂浆 或后 浇混凝土 的作用 见图3 3 4 原建筑物的楼板采用预应力空心板 为改善建 筑物的抗震性能 除新加楼层采用整体现浇板外 对 原有楼层在预应力空心板顶增加钢筋混凝土整浇层 圈3 框架柱外粘型钢加固 4 其他注意问题 转下页 德州晶华集团高档汽车玻璃原片项目投产 7 月1 9 日上午 德州晶华集团高档汽车玻璃原 片项目投产仪式在德州市隆重举行 中国建材联合 会党委书记 常务副会长孙向远 中国建材联合会副 会长陈国庆 中国建材联合会副会长 山东省建筑材 料工业协会会长王福江 德州市委书记 市人大常委 会主任雷建国 市政协主席田玉茂 市人大常委会第 一副主任兰忠良 市总工会主席陈永华等领导出席仪 式并为项目投产仪式剪彩 晶华集团经营客户 供应 客户 项目建设单位和晶华集团干部员工共7 0 0 余人 参加了庆典 点火投产仪式上晶华集团党委书记 董事长田文 顺首先对项目投产做了简要介绍 2 0 1 0 年以来 晶华 集团把保持企业平稳较快发展作为首要任务 把加大 投入 大上项目作为根本途径 把结构调整和加快发 展方式转变作为主攻方向 提高企业核心竞争力 在 今年的 项目投产年 中 公司投资1 0 亿元先后建成 了汽车玻璃原片 晶彩陶瓷瓶 晶华药用玻璃三大项 目 项目全部投产后 年销售收入可达1 5 亿元 汽车 玻璃项目投产庆典的举行 标志着晶华 项目投产年 取得了阶段性成果 晶华集团在浮法一 二线成功运 营的基础上 于2 0 0 9 年4 月份拆除原来六机窑 淘汰 落后垂直引上工艺 新建了高档优质汽车玻璃原片项 目 该项目是一个循环经济综合利用项目 是德州市 重点项目之一 获得了国家政策和银行信贷的强力扶 持 该项目充分利用浮法一线 二线原有的公用设施 可节约投资7 0 0 0 万元 项目总投资3 6 亿元 冷端引 进德国格林斯巴赫公司的设备 产品定位为厚度 转下页 第2 卷第4 期孙兰学 等 某综合楼抗震加固改造设计6 1 接上页 4 1 原建筑物的可靠性鉴定 对原有建筑物的加层改造工程 首先应由具备检 测 鉴定资质的专业单位对原建筑物进行检测 鉴定 并对其作出正确评价 本工程在设计之前 由山东省 建筑工程质量监督检验测试中心对其进行了检测 鉴 定 并出具了 某某综合楼检测鉴定报告 为设计提供 了依据 4 2 设计使用年限的确定 本工程建于1 9 9 4 年 到目前为止使用已1 6 年时 间 根据混凝土结构加固设计规范的有关规定 加固 设计使用年限宜按3 0 年考虑 经与业主协商 改造 完成后 设计使用年限定为3 0 年 且与改造之前的使 用年限之和不超过5 0 年 到期后 若重新进行的可 靠性鉴定认为该结构工作正常 仍可继续延长其使用 年限 5结语 结合具体工程实例 探讨对工程加层改造抗震加 固的可行办法 本工程将原框架结构成功改造为框 架一抗震墙结构 结构形式更为合理 抗震性能更加 优越 另外 对抗震加固改造工程也提出了其他一些 注意事项 例如 对原结构应该首先检测鉴定 原结构 和改造完后的结构设计规范的不同时的处理 基础 框架柱 后加抗震墙的加固处理方法 结构设计使用 年限的确定等 参考文献 1 王赫 建筑工程事故处理手册 第二版 M 北京 中国建 筑工业出版社 1 9 9 8 2 刘大海等 建筑抗震构造手册 第二版 M 北京 中国建 筑工业出版社 2 0 0 6 3 G B5 0 0 11 2 0 0 1 建筑结构抗震设计规范 S 4 G BJ G J3 2 0 0 2 高层建筑混凝土结构技术规程 S 5 G B5 0 3 6 7 2 0 0 6 混凝土结构加固设计规范 S 作者简介孙兰学 一级注册结构工程师 工学学士 E m a il s l x d 6 0 8 9 s in a C O r n 下文略 接上页 1 6 6 r a m 高档优质汽车玻璃原片 年产量3 0 0 万重 箱 年新增销售收入3 6 亿元 利税6 0 0 0 万元 汽车 玻璃项目自去年4 月份开工以来 经过建设者一年的 顽强拼搏和日夜奋战 确保了项目的顺利投产达产 目前一级品率已达9 0 左右 产销两旺 供不应求 同时 公司利用现有浮法三条线的废气余热 配套建 设7 兆瓦余热电站 可降低成本2 0 0 0 余万