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1、浅谈某教学楼工程加固加层改造设计 摘要:随着国民经济快速发展,人们对生产生活条件的要求逐步提高，对现有建筑结构的鉴定和加固也日益增多。文章结合某学校框架结构工程的加固改造设计实例，对加层设计后新旧结构之间的连接节点作了设计探讨。关键词:建筑工程；加固改造；设计 1工程概况 某教学楼工程位广东东莞,建于XX年,为现浇混凝土框架结构,无地下室,地上3层,层高分别为、、,总建筑面积2300m2,上人屋面。建筑物基础采用钢筋混凝土独立基础,埋置深度2m,落至粉质粘土层,承载力特征值为190kn/m2。由
2、于使用功能的改变,要求在原结构上加盖2层作为学生活动中心与舞蹈教室,XX年对该食堂进行加固改造与加层设计,加层部分层高为。 2原结构安全验算及加层方案选取 沉降观测与地基承载力验算 该建筑物地基比较均匀,经沉降观测点观测到的沉降数据和竣工时的数据对比发现变化不大,地基已趋于稳定,未发现不均匀沉降的情况。 工程竣工至今9年时间,粉质黏土地基趋于密实,其地耐力按有关资料能提高20%～30%,但由于加设两层后,经验算,部分基础的地基承载力仍有不足,需要采取加固措施。 构件承载力验算 对原结构用s
3、atwe有限元软件进行抗震整体计算分析,并结合构造进行综合评价,对结构基础、梁、柱、板等构件进行验算,发现原结构有如下特点: 1)梁、板承载力较为富余,加层对其影响相对较小。 2)a,b轴线上各柱轴压比较小,有加荷的潜力,框架柱b2～b4、c2～c5轴压比较大,若加荷,轴压比很可能超限。 3)a,b轴线上各柱下独立基础的设计富余量很大,b2～b4、c2～c5柱下独立基础设计富余量相对较小。 4)结构不能直接进行加层,必须对旧结构先加固后方能加层。 加层方案选取 按照经济、安全、适用的原则,
4、在加层设计中应有效利用原结构的设计的富余量,充分发挥原有构件的潜力。经过综合分析采用钢筋混凝土框架结构作为加层部分的结构形式,其优点为能与原结构相同并很好地进行连接,造价低,更加符合学生食堂的使用要求。 3加固设计方法 框架柱的加固设计 框架柱b2～b4、c2～c5,设计富余量比较小,加层后轴压比超限,在7度多遇地震下抗震能力不足,需要进行加固处理。由于食堂空间比较大,无空间限制,故选择采用”增大柱截面加固法”来进行加固处理。经计算需对1～3层的框架柱b2～b4、c2～c5进行加固处理。现以c2
5、柱的设计加固方法作详细介绍。 首先在原钢筋混凝土柱的外围增加主筋和箍筋,再浇注混凝土,使原柱尺寸增加至600mm×600mm,经过加固后的c2柱剖面图如图1所示。运用satwe软件对加层前后结构进行模拟,得底层c2柱各内力参数如表1所示。 由表1看出,经过加固加层后,框架柱的各项指标均达到规范要求,柱的受压、受弯、受剪承载力以及刚度得到全面提高。 使用该加固方法经济可靠、简便易行,达到了预期的要求。施工过程中,采用增大柱截面法对柱进行加固应注意以下要点: 1)为保证新旧混凝土充分结合,需在结合
6、面上开凿出6mm左右的凹凸槽并将表面清洗干净,再在上面刷一层纯水泥。 2)新增的纵向钢筋也需按照规范要求进行锚固,以保证其有效传力。 3)梁柱交接处加入箍筋钻孔时可能对原结构产生影响,故应按照等体积配箍率的原则将其换算成粗而稀的钢筋。 柱下独立基础加固 结构基础采用现浇混凝土独立基础,经验算,加层后框架柱b2～b4、c2～c5柱下独立基础抗弯剪能力略有不足,其余基础则能满足规范要求。地基土质较弱,加层后,地基的承载能力不够,需对框架柱b2～b4、c2～c5柱下独立基础进行扩展以减小地基承受的作
7、用力,经研究决定采用植筋加固补强法加大基础截面进行改造加固。加固c2柱下独立基础如图2所示。 可以看出,采用植筋加固扩大基础截面面积的方法一定程度上减少了基底压力,且对原结构无损伤,经济效益与社会效益显著,达到了预先的加固目的。 施工过程中,采用植筋加固补强法应注意以下要点: 1)按规范要求对钢筋进行锚固,锚固前应进行清孔,以保证达到设计的粘结强度。 2)钻孔前要用仪器对原结构中的钢筋位置进行测定,以免钻孔造成对原结构的损坏。 3)植筋施工完毕后需进行拉拔试验,检验其抗拔力是否达到设计要求。
8、 其他部分改造加固措施 1)减轻上部加层结构重量,采取以轻质保温材料陶粒土空心砖作为填充墙材料的措施。 2)减轻下部结构的重量,采取加大原结构门窗开洞面积的方法。 3)加强新旧结构交接处连接的可靠度。 4)梁、板承载力有富余无需特别加固,只需剔除原结构屋面防水层。 新旧结构连接处做法 由于原柱没有足够长的钢筋来进行焊接,经研究决定在原屋面上加做一条500mm×500mm的圈梁,把原结构屋面梁凿开,将其与圈梁钢筋进行焊接,再将加层柱钢筋及圈梁
