浅谈某工程加层改造设计

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CitiesandTownsConstructioninGuangxi浅谈某工程加层改造设计OnDesignforaStory-addingProject巫宗富•WuZongfu［摘要］通过工程实例，介绍加层改造工程的设计要点，以供借鉴。［关键词］加层改造工程；设计要点；设计验证［文章编号11672-7045(2010)09-0091-03冲图分类号1TU746.3［文献标识码］BAbstract:Thispaperdiscussesondesignanddesignverificationforstory-addingprojectbycase.Keywords：story-addingproject;design;designverificationI工程概况加的楼层与第二层相似：柱跨筋或两者兼施。14m,层高4.5m,建筑使用功能为然而，该加层工程却有一个按加层设计通常的方法，应便,某已建机关办公楼，按非震设汁，框架结构，共两层，底层层高4.2m,第二层层高4.5m；平而形状近似矩形，18.4m（长）x14.0m（宽）。底层纵向共四列柱,柱距依次为4m、4m、4m、4m、2.4m,柱跨依次为4m、6m、4m（见图1）。二层为大会议室，抽掉屮间两列柱，柱跨为14m（见图2）。基础为钢筋混凝土柱下条形基础，基底落在可塑性黏土上。该办公楼建成使用已冇10年。因业务需要，现要在原设计两层楼的基础上削加一层，增抗会议室及活动室（剖面图如图3所示）。加层结构设计仍按非抗震设计。2加层设计耍点先将原起坡屋面川炉渣热平，再按房间建筑功能要求砌筑砖墙；原有屋面梁板按新的荷载条件计算内力和配筋，不能满足强度和刚度要求的梁板构件，则必须作加固处理,即加大截面或增加配特殊的情况：办公楼二层会议室刚装修完不久，IL耗资较大。业主希望设计方既要设法加层第三层，同时乂不加固二层顶部梁板，以避免装修被破坏。另外，一层有设备用房，因设备沉重，搬动不故希望加固涉及的范围及加固的构件宜尽量减少。针对业主的要求，经过认真思索，反复衡，决定采収以下措施：（1）三层屋面板改作楼面板，収消炉渣垫坡方案，改用木龙骨垫坡上加木地板。这样三层楼而（原 CitiesandTownsConstructioninGuangxi虑，加层柱的受力纵筋要想完全锚入原冇框架节点是相当闲难的，加上加层柱与原冇柱在接触处碗的黏结也很难达到理想的状态，因此，加层柱与原有柱的交接点不宜设计成框架刚性节点，最好设计成饺接节点（见图5）。加层柱下端按饺接设计，较Z按刚屋面）恒载+活载约为:0.5kN/m'+2.0kN/mt扣除板自重），而原设计架空隔热上人屋面，恒载+活载约为:2.5kN/nu+1.5kN/m（扣除板自重），减轻荷重1.5kN/m'；另外，限制活动室的使用荷载不超过2.5kN/m:通过上述措施，使得改造后三层楼面的总荷载小于原设计总荷载，从而可做到三层楼板（即二层顶板）不加固。（2）三层内隔墙采用GRC轻质方法不能理想地解决问题，我们决定采用外挂磴墙板的方法，即将外墙做成钢筋伦墙，悬挂在新增的屋而梁上，通过新增屋而梁将荷载传到柱，再通过柱传至棊础。这样就避免了墙荷作用在原有屋而梁上，从而外墙下的原有屋面梁可不用加固。见图4）加层工程的结构计算模型，应最大限度地接近加层工程的真实受力情况。从施-匸的角度考性节点设计，虽然结构的超静处次数由3次减到1次，但仍属于超静定结构，仍有较好的抗变形能力。同时，加层框架结构无论是承受竖向荷载（如梁、板、柱自重及铺装等恒荷载及使用活荷载）还是水平荷载（如风荷载），加层柱底向下传递给原框架结构的只有竖向压力及水平向剪力，没有弯矩。因此，加层柱纵筋不锚入下端节点，而只与原屋面梁面受GRC图3建筑剖而图加层屋面1X/1悬挂善囁、、f、T耳有屋直I图4外挂殓墙板方案墙板，墙厚60mm,墙板可直接落在原屋面板上。由于外墙協具备防水、隔热及安全强度方面的功能要求，不宜采用轻质墙板C若采用砖墙，乂会因荷载增加过大，原结构梁配筋不足，必须加固改造,如此就会破坏二层的装修。鉴于常规 CitiesandTownsConstructioninGuangxi/硯魅严O/财縣斯A图5加层柱交接点设计图IF—fN图6加层柱饺接设il•产生的水平推力示总图力筋或原框架柱受力纵筋焊接，亦能满足节点连接处的力学耍求。如此可以较好地方便施工，降低施工的难度，从而提高加层结构整体质最的可靠性。加层柱下端按饺接设计，还需复核在竖向荷载作用下加层框架结构柱底产生的水平推力。水平推力可考虑由原框架梁而通长筋承受。若通长筋而积不足，则应增加补足。补足的通长面筋或与原框架梁支座而筋焊接，也可锚入加层框架柱底（见图6）o3加层设计验证通过以上对计算模型的假定、简化、荷载的限定，重新对房屋作整体结构计算。计算工况为对结构直接加层，既不改变原结构梁、柱截面尺寸，也不对梁、柱进行加固，将两层办公楼加层为三层框架，验算原设计是否仍能满足强制和变形要求。3.1地基基础原设计基础为柱下条形基础，加层后基础荷载增加20%,考基会有一定程度的压实，按工程所在地区设计经验，提高地基承载力20%左右是可行的。因此，地基的承载力基木满足耍求，基础面积不需加大，但基础梁板的配筋经验算不能满足要求，需加固。3.2框架柱计算结果表明，一层和二层框架柱的轴压比、柱纵筋、箍筋均能满足承载力耍求。说明原设计框架柱均为构造配筋，且有一定的安全富余，不需加固。3.3框架梁计算结果农明，三层梁板（原屋面梁板）抗弯、抗剪、抗扭均能满足承载力及变形耍求。由于三层楼板采取减荷描施，新增的轻质填充墙GRC墙板的荷重与减轻的楼面荷载（约1.5kN/m：）基本持平，加Z外墙悬挂式设计，使得三层梁板贞正实现了加层不加固。4结语与设计新工程相比，加层设计更具有挑战性，因为既要熟知原设计的各个细节，更要洞悉加层新増荷载后原冇各构件内力变化情况及受影响程度，从而使加固设计有的放矢。另外，加层加固设计第一位要考虑的仍是安全设计，在充分保证安全设计的前提下，经济设计才有真正的意义。参考文献11JGB50367—2006,混凝土结构加固设计规范［S］.［2］中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部.多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE用户手册及技术条件［Z2005.巫宗富，硕士，工程师，现任职于桂林市建筑设计研究院。收稿日期:2010-08-07虑到原有办公楼已使用多年，地