南京颐和路办公楼结构分析与加固改造

南京颐和路办公楼结构分析与加固改造

1市场结构及加固内容分析南京益和路居民区是民国时期著名的外国外交官和军事官员遗址。其整体建筑造型美观，具有重大的民国时期特点。这是南京的一个重要保护群体。每个建筑的建筑风格不同。其中一栋公馆为民国时期某要员的别墅,解放后为南京军区接管。虽历经多年的沧桑,其结构未受到严重的破损。该公馆结构为砖木结构,由主楼和附楼组成,主楼纵向长约18m,横向近22m,共三层,层高4m;附楼纵向长约16m,横向10m,共两层,层高4m。主、附楼均采用纵横墙承重,承重墙厚度一般为240mm,墙体材料为粘土实心砖,以粘土石灰砂浆砌筑。楼面为木檩条,铺设木地板。房屋部分设混凝土梁和过梁,未设圈梁和构造柱。屋面构造为三角形木屋架,基础采用条形砖基础。该房屋由于年代久远,缺乏维修和防护,加上业主想使其改作办公楼,因此,楼面需增加使用荷载。为保证办公楼的安全使用,故需对该公馆进行加固改造。据现场观察,主楼砖块及砂浆质量较好,不需进行墙体加固;附楼砖块及砂浆质量较差,需进行墙体加固。主楼和附楼的立面图见图1、图2;主楼加固平面示意图见图3;附楼加固平面示意图见图4。2全球加固和重建计划2.1环梁梁端加固建筑物外观有一定的保护价值,故加固改造时尽量不对建筑物外立面作改动,如需改动,也要在加固改造结束后恢复其原来面貌。(1)主楼1层在轴线④-⑥和轴线(A)-(B)处开门洞,且上部增设雨篷,故需设一道环梁,承受两层墙体及部分楼面荷载作用。环梁采用双梁加固法,为减小其扭矩,需设一道新浇梁挑住环梁。(2)主楼1层在轴线②和轴线(D)-(F)处需拆除承重墙。由于上部是两层承重墙,且2、3层楼面使用荷载加大,对加固梁的荷载作用较大,故采用双梁承重,梁端设扶壁柱。(3)主楼在2层西端有两榀木梁,断面仅300mm高,已明显挠曲。由于其上部将改作办公室,使用荷载加大,需进行加固。(4)附楼外墙,由于砖块和砂浆的质量较差,需对其进行加固。(5)由于附楼结构整体性较差,需增设扶壁柱和圈梁,且要满足建筑物美观要求。(6)附楼轴线B1部分,由于增大空间,需拆除1层和2层的墙体,包括顶部山墙。2.2墙体抗震加固(1)主楼1层在轴线④-⑥和轴线(A)-(B)处环梁JGL5的加固设计简图,见图5。为保证双梁的整体性,每隔500mm加一道拉梁。(2)主楼1层在轴线②和轴线(D)-(F)处采用双梁加柱进行拆墙,见图6。为保证双梁的共同工作,每隔500mm加一道拉梁;为保证扶壁柱与老墙的可靠连接,每隔1000mm设一道混凝土楔块。(3)主楼2层西端两榀木梁下加木枋,以增高木梁断面,木枋与原梁用结构胶粘在一起,然后采用外包角钢进行加固。为防止局部承压破坏,梁端设500mm宽的混凝土垫块,见图7。(4)对附楼墙体主要采用双面钢筋网加固,以提高其承载力及刚度,墙段抗震承载力增强公式可按式(1)计算:式中,ηpij为第i层墙段j的增强系数;η0为墙段的基准增强系数,从抗震加固规程给出的表格中查得;two为原墙体厚度;fVE为原墙体的抗剪强度设计值。东南大学结构实验室派员对附楼砖砌体进行原砖墙双剪法测试,共取六个测点,得出原墙体的抗剪强度设计值为0.06MPa。考虑构造要求,双面钢筋网选用Ф4@200×200,用Ф6“S”形穿墙钢筋拉接;单面钢筋网用锚入墙内的Ф6钢筋拉接,间距1m,呈梅花状布置。采用M10水泥砂浆抹面,厚度为40mm。门窗洞口处为防止开裂,在洞口角部放置Ф6斜向钢筋。经计算,双面钢筋网加固墙体抗震承载力提高至原墙体的2.96倍;单面钢筋网加固墙体抗震承载力提高至原墙体的1.49倍。墙体加固图见图8。(5)附楼在满足使用及美观要求的前提下,应尽量满足结构抗震构造要求。因此,对附楼每隔一段距离增设一道内扶壁柱,内扶壁柱与老墙体采用混凝土楔块连接;在4m标高和8m标高处各设一道环向暗圈梁,断面320mm×400mm。加固图见图9。(6)附楼轴线B1部分1层、2层及山墙墙体需拆除,采用内框架承重,顶部新设圆木三角形屋架,底部设一道基础梁,见图10。3钢筋混凝土梁(1)主楼拆墙加梁,第一步局部拆除柱处墙,然后作柱基及钢筋混凝土柱;第二步做加固双梁,梁压满墙,柱与墙用混凝土楔块拉结;第三步在梁柱混凝土强度达设计强度70%以上方可拆墙。(2)新加钢筋混凝土梁,梁端在墙上凿洞,下部扩大加梁垫;梁端放在原有梁上时,将梁上下钢筋植入原梁内大于15d,原梁与新梁连结处应凿毛。(3)附楼拆墙加梁,先对原有楼板及屋面进行可靠支撑后,拆除整面墙体,然后新增钢筋混凝土柱、梁。(4)埋入混凝土梁中的木构件应做防腐处理。(5)木梁采用钢结构加固,加固完毕后,刷防锈漆二度。(6)采用微膨胀混凝土,强度等级为C30。石子粒径不大于20mm,新老混凝土交界面,应对原构件清理至密实部位,并将表面凿毛,同时应除去浮渣、尘土,并清洗干净。(7)对附楼外墙墙体加固完后,将仿原瓷砖贴上去,恢复其原来面貌。4提高结构抗侧力(1)为保证加固效果,新加混凝土采用微膨胀混凝土,新老结构结合面处应妥善处理,以保证新老结构的可靠连接,保证力的可靠传递;(2)需综合考虑拆墙改造对结构整体性和相关受力构件的影响;(4)对木梁采用