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1、商住楼加层续建工程抗震与加固设计探讨 关键词：商住楼，抗震加固设计 1工程概况 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5.5m,2层层高3.8m,3至顶层层高3m,总高度27.45m。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1.2m。总建筑面积约3100m2。首层柱结构见图1。 商住楼加层续建工程抗震与加固设计探讨 关键词：商住楼，抗震加固设计 1工程概况 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5.5m,2层层高3.8m,3至顶层层高3m,总高度
2、27.45m。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1.2m。总建筑面积约3100m2。首层柱结构见图1。 图1原首层柱结构图 该工程于2007年1月完成设计工作,2007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25.6～27.5MPa(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30.45m,属高层建筑设计范畴。 显然,直接加层势必造成建筑结
3、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》(JGJ3-2002)(以下简称《高规》)及《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)(以下简称《抗规》)的要求,从而确定需加固的结构构件；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。 2房屋直接加层的结构受力特性分析 2.1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。
4、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。 2.2计算结果 (1)地基基础 加层后各柱柱底内力较原设计均有提高,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
5、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0.91,最大值为1.29；2层部分框架柱轴压比超限,最大值为0.99。说明加层后1、2层柱承载力不
6、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1.4556s,加层后为1.7694s。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。 表13种情况的柱轴压比计算结果 表23种情况的计算周期 表33种情况的楼层位移角 3加固设计 通过以上分析,可确定需加固的结构部位是首层柱、
7、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。 3.1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》(GB50367-2006)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。 图3梁加固立面图 3.2框架柱加固设计 框架柱除承载能力
8、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
