商住楼加层续建工程抗震与加固设计探讨

1、商住楼加层续建工程抗震与加固设计探讨作者:日期:商住楼加层续建工程抗震与加固设计探讨700馭爾jSWH妣sonx700$00X750稱00J6000斗500关键词：商住楼，抗震加固设计1工程概况某商住楼为8层建筑，其中1、2层为商场,2层以上为住宅。1层高5.5m,2层层高3.8m,3至顶层层高3m,总高度27.45m。建筑结构为钢筋混凝土框架结构，人工挖孔桩基础，一柱一桩，桩径均为1.2m。总建筑面积约3100m2。首层柱结构见图1。5(10X70ftsnoxssoI图1原首层柱结构图该工程于2007年1月完成设计工作,2007年3月份开工，在三层梁楼板混凝土施工完毕时,发现首层柱混凝土强度

2、不足。经现场无损检测和抽芯试验，首层柱（桩顶标高建筑2层梁底标高范围）混凝土强度测试值为25.627.5MPa（原设计为C35）。与此同时，建设单位提出加建一层的要求。增加一层后，房屋总高度变为30.45m,属高层建筑设计范畴。显然，直接加层势必造成建筑结构的安全隐患，后继施工前，必须对已建部分进行加固处理。处理方法：首先，分析在已建结构上直接加层的结构模型的受力特性，特别需要判别其是否满足高层混凝土结构技术规程(JGJ3-2002)(以下简称高规)及建筑抗震设计规范(GB50011-2001)(以下简称抗规)的要求,从而确定需加固的结构构件；进而对已建部分结构进行加固设计，最后，验算加固后的

3、加层结构模型是否满足现行规范的各项要求。2房屋直接加层的结构受力特性分析2.1直接加层的结构计算模型原设计采用PKPM系列工程软件SATWAE进行内力分析和配筋计算。为模拟基于首层柱混凝土强度不足情况下，直接加层后建筑结构的受力特性，直接加层的结构模型是在原设计模型的基础上，在建设方要求的加层部位相应增加一个结构层。根据柱混凝土强度检测报告,改首层柱混凝土强度等级为C25,按高规进行设计，振型数取24个(原设计取21个)，其余参数同原设计。2.2计算结果地基基础加层后各柱柱底内力较原设计均有提高，柱底组合轴力最大提高幅值为659kN,最大组合柱底轴力为5600kN。原设计单桩竖向极限承载力特征

4、值Ra=5800kN。经验算，桩基承载力满足加层要求。框架梁计算结果表明，加层后,各层框架梁内力均有所增大，梁端弯矩、剪力普遍较原设计增大15%25%。其原因主要是加层后，建筑质量、建筑高度增加，导致风荷载、水平地震作用效应增大。但结构1、2层(对应建筑2、3层，即现场已施工楼层)仅6根框架梁显示超限信息，提取这两层未显示超限信息的框架梁原配筋量验算此时的梁内力，发觉仍有部分框架梁承载能力不能满足要求。框架柱框架柱轴压比计算结果见表1。首层所有柱轴压比、体积配箍率均超限。轴压比最小值为0.91,最大值为1.29;2层部分框架柱轴压比超限，最大值为0.99。说明加层后1、2层柱承载力不足，延性不

5、能满足规范要求。周期及层间位移加层前后周期计算结果如表2所示。加层前的结构最大周期为1.4556s,加层后为1.7694s。加层前后的结构前三阶振型均表现为x方向的平动，y方向的平动和扭转振动。直接加层后结构的周期比符合高规要求。直接加层前后的层间位移值见表3。由表3可知,结构加层后，在x方向地震作用下，结构层1的层间位移角不符合高规要求。表13种情况的柱轴压比计算结果结构层原结构4直接加0加固后加屋，。一&080*30阳圧0电氐75P0.58085P0SW10旳0一B8+3表23种情况的计算周期计算周期3原结构41,455彌137阳心1.2620直接加层心1.6792*31.533T*3加固

6、话加层“1.52261.4623+1.3321+表33种情况的楼层位移角结构层存原结构Q直接加层*加固后加层卢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强3门*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加固设计通过以上分析，可确定需加固的结构部位是首层柱、个别2层柱、结构1、2层部分框架梁，且加固施工的时机，应选择在现时楼面活荷载(甚至建筑装修恒载)尚未形成的有利时期。3.1框架梁的加固设计采用外粘贴钢板加固法，既可增加梁的承载力和刚度，又可减少对室内使用空间的影响。考虑到结构2层框架梁加固前并未承受楼面荷载，此时应力水平指标很低，故不考虑应力滞后的影响，按混凝土结构加固设计规范(GB50367-

8、2006)进行加固设计。同时，通过验算，应防止加固后的梁出现强弯弱剪”现象。部分框架梁加固图见图3所示。图3梁加固立面图3.2框架柱加固设计U5190H|130|3001框架柱除承载能力不足外，其x向抗侧力刚度也不足。结合建筑室内使用空间要求，采用增大截面法加固。角柱沿x、y两个方向增大截面尺寸，中柱、边柱沿x向(柱短边)增大截面尺寸。加固用混凝土强度等级C30,HRB335级钢筋，加固所需钢筋用量，按加层后所需钢筋总量减去原设计钢筋用量确定。在新旧混凝土结合面，后锚抗剪短筋以增强新旧混凝土的协同作用。新旧混凝土组合截面的混凝土强度按式(1)折算：fcc=1/2(fc0+0.9fc)2式中fc

9、c为新旧混凝土组合截面的混凝土轴心抗压强度设计值；fc0为旧混凝土轴心抗压强度设计值；fc为新混凝土轴心抗压强度设计值。求得新旧混凝土组合截面的fcc=12.39MPa,电算录入时按C25强度等级。首层框架柱加固后的截面尺寸见图5,部分柱加固图见图6图9所示。?onx7ood.,沛巧门71IIIX7(X)7(QX7(X1ftCM)X55(匚一rTGMOO顽冥面峠妙w6oc700X6501600X500图5加固后首层柱结构图4加固后加层的结构验算-I1LO图6柱加固立面图加固后加层的结构电算模型，首层、2层柱截面按加固后的尺寸录入，加固后的框架梁截面尺寸，根据刚度等效的原则，由式(2)、式(3)

10、推导岀等刚度的混凝土梁截面尺寸计算公式(式4)2,3,按换算截面尺寸录入。未加固的梁、柱按原尺寸，其余计算参数同直接加层的结构模型。加固后加层结构的电算结果见表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.加固郡份钢施淀利上jnt疔onf(M|iJtua竝塗!，丁图7柱加固基础节点图即同邯井柳筋混就土+J祕杆翔加觥褪上11/y踐板帖扎常遞J*/1:能衆槃/1_|!1叫徉斗严图8柱加固中间层节点图图9柱加固节点平面EI=Ec0lc0+0.5EaAaa2a(2)EI=1/12EcO?bh3(3)(4)式中,EI为加固后的截面刚度近似值；EcO和Ea分别为原构件混凝土和加固用钢材的弹性模量；IcO为原构件截面惯性矩；Aa为加固构件一侧外粘钢材截面面积；aa为受拉与受压两侧钢材截面形心之间的距离；bO为加固前梁的截面宽度；hO为加固前梁的截面高度；b为等刚度换算后梁的截面宽度，取b=bO；h为等刚度换算后梁的截面高度。从表13中可以看出，加固后加层结构的自振周期有所降低,x方向地震作用下的层间位移角和柱的轴压比均能满足规范要求。另外，加固后的周期比、剪重比、刚重比(未列岀)等均符合规范要求。5结语按本文的加固处理方法，