商住楼加层续建工程抗震与加固设计探讨

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1、商住楼加层续建工程抗震与加固设计探讨商住楼加层续建工程抗震与加固设计探讨摘要：本文根据商住楼加层续建工程的实利，对首层柱混凝土强度不足等情况进行抗震加固设计，重点介绍抗震加固设计中遇到的问题和解决的方法。　　　　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,2层层高,3至顶层层高3m,总高度。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。总建筑面积约3100m2。首层柱结构见图1。　　该工程于XX年1月完成设计工作,XX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不

2、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～(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,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-XX)(以下简称《高规》)及《建筑抗震设计规范》(GB50011-XX)(以下简称《抗规》)的要求,从而确定需加固的结构

3、构件；进而对已建部分结构进行加固设计,最后,验算加固后的加层结构模型是否满足现行规范的各项要求。　　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。　　计算结果　　(1)地基基础　　加层后各柱柱底内力较

4、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值Ra=5800kN。经验算,桩基承载力满足加层要求。　　(2)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

5、足要求。　　(3)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,最大值为；2层部分框架柱轴压比超限,最大值为。说明加层后1、2层柱承载力不足,延性不能满足规范要求。　　(4)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,加层后为。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。

6、　　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。　　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1、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-XX)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。　　框架柱加固设计

7、　　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+)[2](1)　　式中fcc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；

8、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=,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。　　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)推导出等刚