办公楼加固改造设计

办公楼加固改造设计

据相关资料统计，老旧建筑加固改造比新建可节约投资50%左右，缩短工期

60%，收回投资得速度比新建快3倍~5倍。上世纪80年代及以前计算机结构分

析软件尚未广泛应用与普及，结构计算结果存在很多不足：结构计算模型简化近

乎理想状态（如：多层计算假定为无侧移刚架模型）、计算采用平面空间模型而非

三维空间模型、计算结果缺乏足够得可靠性与安全性；同时，这个时间修建得建筑

经过30年左右得使用，结构得耐久性已下降，使用功能也会发生改变。所以对这

类建筑结构得加固改造就是必要得。

1、工程概况

**公司办公楼*占地3766.22平方米，建筑呈“L”型布局，总建筑面积12570

平方米，初始设计为7层框架结构，1989年建成5层框架结构投入使用，1994年增

加3层，该房屋为8层钢筋混凝土框架结构，为L形布置，在拐角处设有变形健。

，如・来红明的值浇&均为ino・其它搐层会Rh

2.也*H尺寸&示为该虾岛笈吸下柱尺小共£楼笈余同.

图片1、3办公楼结构平面示意图（各层类似）

本办公楼自修建至今已使用27年，历经不同得得业主使用，建筑得办公使用

功能总体没有变化，但多次得装修改造造成了部分梁、板、柱构件不同程度得损

伤，本次装修改造得原则也就是不改变办公楼得使用功能，局部个别房间为满足

现行国家相关规范得要求改造成卫生间与设备用房；在经历了5J2汶川地震、4、

20芦山地震都未对其进行加固改造。本次加固改造设计为保证在石续使用年限

内得可靠性、安全性，根据《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2013）得规定，

本工程结构加固后得后续使用年限为30年（简称A类建筑）。

2、加固设计得所遇问题及解决

业主提供得原始资料缺失较多，仅有初始设计得7层建筑各专业得图纸与本

工程得抗震鉴定报告。1994年得加层结构图、第一次修建按5层修建得结构图、

本工程两次施工得竣工图以及期间几次装修改造图均没有。针对此问题，又委托

检测单位对本工程进行全面得检测——广5层以现场检测复核原结构图为准，二

次修建得6、7、8三层以现场检测得数据作为复原本工程结构模型依据。通过上

述处理，基本准确完整将把加固设计模型建立起来。

3、本工程结构抗震鉴定及安全性鉴定结论

3、1、现场检测结论

1、①楼面梁存在局部混凝土脱落，纵筋、箍筋外露锈蚀；局部混凝土脱落，

纵筋、箍筋外露锈蚀；出屋面构架挑梁底部箍筋锈胀，梁体表面渗水、霉变，部分

梁底，箱筋锈胀；水箱抬梁底部钢筋外露锈蚀严重；部分搂（屋）面梁近支座处梁侧

面面层开裂，最大裂缝宽在0、/0、2mm间。②楼面板个别区域板跨中，并存在错

动现象；现浇板存在个别钢筋外露，钢筋被局部截断现象，现象较普遍。③房屋外

装饰条存在损伤或缺失现象；部分墙面及吊点存在渗水现象。

2、混凝土柱强度推定值介于24、3MPa~40、9MPa间；混凝土梁强度推定值介

于25、8MPa~36、OMPa间；混凝土板强度推定值介于29、0MPa~39、7MPa间。

3、混凝土柱碳化深度在6、0mnT6、5mm间；混凝土架碳化深度在6、0mm~6、

5mm间；混凝土板碳化深度在6、5mm~7、0mm间。碳化深度小于保护层厚度，钢筋

处于混凝土碱性保护中。

4、办公楼X向无明显倾斜规律;Y向无明显倾斜规律,倾斜率整体满足规范

要求。

3、2、抗震鉴定结论

办公楼结构构造有多处不符合抗震要求，部分房间存在钢筋露筋、锈蚀;填充

墙与混凝土梁、柱存在竖向或水平裂缝；个别混凝土梁近支座处梁侧存在混凝土

竖向裂缝；填充墙拉结筋设置；各楼层综合能力抗震指数均大于1、0,综合抗震能

力满足A类房屋要求，但部分抗震构造措施不满足要求，部分楼层框架柱轴压比

超限，部分柱配筋不满足抗震承载力要求，部分框架梁配筋不满足抗震承载力要

求，应采取措施进行抗翼加固处理。

3、3、安全性鉴定结论

办公楼地基基础为Bu级，上部承重结构为Cu级，围护系统结构为Cu级。根

据地基基础与上部承重结构得评定结果，按其中较低等级确定，该建筑鉴定单元

得安全性评级为Csu级，安全性不符合该标准对Asu级得要求，显著影响整体承载

力。

3、4、相关建议

1、对轴压比超限处得框架柱进行加固处理。

2、对混凝土柱及梁抗震承载力不满足要求得构件进行加固处理。

3、对出现裂缝及露筋锈蚀得混凝土构件采取措施进行处理。

4、对穿管、钢筋截断、钢筋外露锈蚀得混凝土板采取措施进行处理。

5、应综合考虑该房屋后期装修改造得影响，并结合本报告，对该房屋进行整

体复核验算及加固改造设计，未经设计许可或技术鉴定，不得随意增加荷

载。

4、本工程结构加固设计

4、1、设计荷载

1、活荷载取值：

根据《建筑结构可靠度设计统一标准》得规定——活荷载标准值为设计基准

期内活荷载最大分布得某一分位值。《建筑结构荷载规范》自GBJ9-87版起就规

定在楼面得活荷载标准值取值在调查与统计得基础上，考虑荷载随时间与空间得

变异性，进而采用了概率统计模型，持续性活荷载与临时性活荷载统一采用等时

段得平稳二项随机过程概率模型,假定（设计基准期T=50年）:

a.荷载出现得概率为P,不出现得概率为I—P;

h.荷载持续一次作用时间为T,则在准基期为荷载变动次数r=T/T;

c.荷载任意时点得概率分布函数就是相同得C

根据以上假定，T=10年，尸5次，出于分析上得方便，对活荷载分布函数采用

了极值I型分布函数：

F(x)=exp{-exp[-a(x-u)]1

其中：u:众值u=u-0、5772/a

a:尺度参数Q二口/2、4495a

口、。为分布函数得平均值与标准差。

二者根据Tukstra得组合原则，并按一定得分位值，得出楼面活荷载得标准

值9内)。但在结构加固时，由于结构已处于服役期，因此荷载基准期T=50年得

假定已不再适应，而应改成目标使用期T(t)=30年，根据上述理论得出30年得

荷载基准期内得活荷载标准值(Qk2)。参荷载规范得条文说明Qk2相当于0、95

Qk1o本次加固设计活荷载取值采用了现行《建筑结构荷载规范》得规定，未进行

折减，以保证建筑结构加固后得后续使用年限内得活荷载可靠度。

2、建筑恒载卸荷处理：

本工程自1989年建成已使用27年，并几经变更业主，各个使用单位根据自己

得喜好对本工程就进行过多次装修。原设计得建筑楼面为水磨石地面，现状为地

砖楼面，根据检测单位现场实测——建筑结构面以上得二次建筑装修层厚度有

100mm左右。为满足后续使用结构安全要求，也就是加固施工工艺对结构表面得

要求，对结构面层以上得二次装修层进行剔除卸荷处理；同时本次建筑房间分隔

增加墙体采用轻质隔墙板(不大于0、8kN/nr)或玻璃隔断；本次楼面装修采用：走

道、大厅及卫生间设计为地砖地面(荷载大小与原设计相当)，其余房间设计为地

毯地面。

现状计算模型及结果，不满足抗震验算部位:

结构空间振动模型图

结构加固前柱配筋超限图

4、2、加固设计

加固设计思路：鉴于本工程原设计时间在上世纪80年代，结构空间计算考虑

不足，造成结构侧向刚度偏弱，本次加固设计着重对框架梁、柱得结构整体加固,

重点对框架柱得加固——底层按混凝土加大截面处理，二层以上得加固部位采用

外包型钢加固，以保证结构得轴压比在0、90以下;在八层会议室两侧得框架柱为

单跨框架，尽管其各项构造指标均满足规范，为保证其安全度均进行外包型钢加

固处理（以避免其加固后得刚度相对于下一层突变，会议室两侧得框架柱自一层

加固至8层）；结构混凝土强度取现场实测值与原设计值得较小值，这样偏于安

全。原设计底部三层为梁、板、柱混凝土强度为300号，折算成现行规范得混凝

土强度为C28,三层以上部位混凝土构件混凝土强度为25号，折算成现行规范得

混凝土强度为C23O检测单位实际检测数据中只有3层有一个点低于原设计值。

①对轴压比超限处得框架柱采用加大界面法进行加固处理，因此类问题多

在底部产生，加上本建筑为上世纪90年修建就,侧向刚度偏弱，在下部尤为严重。

所以采用增大截面法加固设计不仅可以提高加固框架柱得承载能力，而且还可以

通过加大其截面刚度，改变其自震频率，使正常使用阶段得性能在某种程度上得

到改善。此加固方法施工简单，将原柱截面加宽160〜200mm。

②对承载力不满足要求得钢筋混凝土柱采取外包型钢法加固设计，其加固

特点就是被加固构件得截面与自重增加不大，基本不影响建筑空间尺寸，施工工

期较短。

③对承载能力不满足要求得钢筋混凝土梁采取粘贴钢板进行处理，粘钢加

因得主要特点就是被加因构件得截面与自重增加不大，基本不影响建筑效果，施

工作业队周边环境干扰小，可靠性高。

加固计算模型及加固部位：

4、3结构加固后分析结果

加固设计前、后得主要结果对比如下:

结构位移控制参数

加固设计前

作用方向XY

楼层最大层间位移与该楼层平均值得最大比值1、061、26

楼层层间最大位移与层高之比得最大值1/10631/781

加固设计后

作用方向XY

楼层最大层间位移与该楼层平均值得最大比值1、041、25

楼层层间最大位移与层高之比得最大值1/11151/801

最大轴压比：

加固设计前：1、14；加固设计后：0、80

楼层屈服强度系数（最不利前三位）

加固设计前

序号X向Y向

12、32、8

23、63、1

33、73、2

加固设计后

序号X向Y向

16、05、6

27、67、1

37、87、1

楼层抗震能力系数（最不利前三位）

加固设计前

序号X向Y向

11、41、4

21、61、5

32、32、1

加固设计后

序号X向Y向

13、9