混凝土框架结构加层加固改造的探讨

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1、混凝土框架结构加层加固改造的探讨【摘要】近年来许多结构加固补强及加层技术不断涌现出来，国内外学者对建筑的加固改造及加层技术进行了大量的研究。木文结合工程实际，对混凝土框架结构加层加固改造方法进行探讨。【关键词】混凝土框架结构；加层；加固改造1工程概况原建筑层高：1层为5.4m,2层为4.8m,3层为3.1m。主体结构形式为钢筋混凝土框架结构，楼屋盖采用现浇钢筋混凝土梁板式结构。由于原设计标准不详，经现场检测主要结构构件混凝土强度等级为C25。主要结构构件的尺寸只体为.•1）框架柱：1，2层中柱、边柱截面均为450mm×450mm；3层边柱截面350mm×

2、;350mm,中柱截面450mm×450mm。2）框架梁：纵、横向框架梁截面均为250mm×550mm。原结构平面布置图如图1所示。原结构基础形式为大直径人工挖孔灌注井桩，持力层为中密卵石层，桩长约为7m。图1原结构平面布置图2原结构检测与鉴定根据可靠性检测鉴定报告，该建筑地基基础可靠性评级为I级，即尚不显著影响整体承载功能和使用功能，可能有极少数构件应在安全性或使用性方面采取措施。上部承重结构和围护结构的可靠性评级为m级，即显著影响整体承载功能和使用功能，应采取措施，且可能有极少数构件必须立即采取措施。根据《建筑抗震鉴定标准》（GB50023—200

3、9）[6],该建筑后续使用年限宜为40年（简称B类建筑）。根据邻近建筑的地质勘察报告，该建筑所处场地地质条件良好，II类场地，属抗震有利地段。原结构采用桩基础，桩径为900mm,桩端扩大头直径约为1300mm。经计算桩基的承载能力满足现行相关规范的要求，JLL有一定富余。上部结构抗震措施鉴定表明：该建筑抗震等级为一级（乙类设防），结构平面布置规则，竖向刚度不规则，现奋框架梁、柱配筋绝大部分不满足要求。上部结构抗震性能验算表明：结构弹性层间位移角、周期比、轴压比、楼层抗剪承载力比值等指标均不满足现行规范［5-8］要求，i部分指标超出现行规范［5-8］限值较多。原结构主要计算结果

4、见表1。1加固改造与加层设计3.1改造要求根据建设单位的使用要求，拟将原3层建筑改造为主体5层、局部6层的建筑。改造后1,2层使用功能仍为综合商场，3,4层使用功能为小型茶座、咖啡厅，5层为办公用房，局部6层为设备用房。新增4,5层层高均为3.3m,局部6层层高为4.5m。新增电梯两部。3.2抗震加固设计由于未改造前结构抗震性能己不满足现行规范［5-8］要求，加层前必须对原结构进行加固。根据检测鉴定结果，原框架梁、柱截面明显偏小，抗侧刚度远小于《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）［5］限值。本工程采用“外包钢板-增大构件截面-加设钢支撑”综合法对原结构进行加固，艽

5、优势在于：增大构件截面、加设钢支撑可以有效提高结构的抗侧刚度；外包钢板兼作模板；原低强度框架柱可作为加固后框架柱的芯柱，提高结构的延性；钢支撑与框架柱之间的连接节点易于处理，施工方便；同吋增设钢支撑不用对基础进行额外处理。框架柱通高范围增大截面且外包钢板，根据计算调整钢板厚度，柱新增部分采用无收缩灌浆料（强度不低于C30）,外包钢板采用Q345钢。桐架梁在距柱边1/3跨度范围内增大截面且外包钢板，为降低造价，其他部位未外包钢板仅增大框架梁截面。根据计算结果，对未外包钢板部分框架梁进行配筋，新配钢筋与梁端钢板可靠焊接。1,2层钢支撑均对称布置于结构的边榀，其中①/OA〜OC轴和

6、O11/OA〜OC轴采用双向钢支撑OA/④〜⑨轴和OD/④〜⑨轴采用单向钢支撑。3层及以上各层不布置钢支撑，钢支撑的布置方式除了满足《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010)［5］附录G的要求之外，还要尽量通过钢支撑的布置提高结构的抗侧刚度，并且调整结构刚度中心使苏与结构质量中心重合，进而减小结构的扭转效应。钢支撑与框架梁、柱之间为铰接，严格控制型钢宽厚比和长细比。各层构件截面尺寸见表2。3.3加层设计考虑到基础原设计冇一定富余量。若加固、加层后基础仍能满足现行规范［5-8］要求，可不对基础进行加固处理。这样既可以降低加固成本，亦可以避免基础加固对现有结构产生的不利影响

7、。鉴于此，新增4层、5层和局部6层采用轻型钢框架结构。主要构件截面尺寸见表2。加固、加层后结构透视图如图2所示。图2加固、加层后结构透视图3.4加固、加层节点及构造设计加固、加层节点构造如图3所示。为保证原梁柱混凝土与新增梁柱混凝土及新增钢板之间能够协调工作，在外包钢板上间距600mm梅花形焊接栓钉，将原梁身、柱身抹灰层剔除后，在原柱身、梁身上间距600mm植入直径为8mm的螺纹钢筋。图3加固、加层节点构造示意图3.5加固、加层后抗震验算采用PKPM软件和MIDAS软件对结构进行计算分析。加固、加层后的