工程建設(shè)與設(shè)計某醫(yī)院結(jié)構(gòu)改造加固設(shè)計A Hospital Structure Reinforcement Design王昉(清華大學(xué)建筑設(shè)計研究院有限公司,北京10004)WANG Fang(Architectural Design and Research Institute of Tsinghua University Co Ltd, Beijing 100084, China)【摘要】重點設(shè)防類建筑的結(jié)構(gòu)改造加固設(shè)計過程中,后續(xù)使用年服對地震影響系數(shù)(α)及抗震措施均有相應(yīng)的折減系數(shù),其對復(fù)核計算中地震力效應(yīng)及選取加固方案均有相應(yīng)影響,加固設(shè)計應(yīng)首先滿足結(jié)整體承載力規(guī)范要求,然后再針對單個構(gòu)件承載力進行分析,文中介紹了加固設(shè)計涉及的增大截面法、外粘型鋼法等加固方法Abstract IThe structure ofkey fortification class building renovation and design process, use fixed number ofyear subsequent to theearthquakeinfluencecoefficient (a max )and aseismatic measures all have corresponding reduction factor, the check computation ofseismic force effect andreinforcing scheme are selected corresponding effect. Reinforcement design should first meet and overall capacity meet the specificationrequirements, and then on a single component bearing capacity is analyzed. This paper introduces the reinforcement design of enlarged crosssection method, the method ofsticking steel strengtheningmethods, etc【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)改造及加固;重點設(shè)防類建筑;后續(xù)設(shè)計使用年限( Keywords ]structural transformation andreinforcement; key fortification consntdesign use fixednumber of year【中圖分類號】TU246.1【文獻標(biāo)志碼】B【文章編號】10079467(2014)01-0058-031工程概況制板沿縱向鋪設(shè),縱向剪力墻與預(yù)制板之間有50mm寬現(xiàn)澆某中醫(yī)院病房樓(簡稱本建筑)位于北京市西城區(qū),地下1帶。2009年,建設(shè)單位因如下建筑功能及相關(guān)使用荷載進行層,地上8層(層高均為36m),建筑高度294m,平面尺寸為修改,委托設(shè)計單位進行改造加固設(shè)計:3555m×176m。該項目于1979年完成施工圖設(shè)計,1981年竣1)病房范圍擴大至南側(cè)陽臺,在陽臺邊側(cè)砌筑外墻;工。工程設(shè)計按照79系列規(guī)范,結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限為50a,按2)8層樓面及屋頂活荷載標(biāo)準(zhǔn)值改為4kNm2抗震設(shè)防烈度8度進行抗震設(shè)計。結(jié)構(gòu)形式為裝配整體式鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)僅首層樓板以下(含首層樓板)2技術(shù)鑒定剪力墻采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土;基礎(chǔ)形式為梁板式筏板基礎(chǔ)。預(yù)根據(jù)文獻[]的規(guī)定,建設(shè)單位委托專業(yè)機構(gòu)于2008年依據(jù)文獻[2]及中國煤化工靠性鑒定及抗震【作者簡介】王防(1974~),男,北京人,一級注冊結(jié)構(gòu)工程師,從事鑒定。鑒定結(jié)HCNMHG數(shù)量符合原結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與研究,(電子信箱)F0586@163.com。設(shè)計;結(jié)構(gòu)滿足95鑒定標(biāo)準(zhǔn)第一級鑒定的要求,不需進行第建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計Architectura and Structural desi二級鑒定。檢測中發(fā)現(xiàn)一些結(jié)構(gòu)受損現(xiàn)象:僅個別預(yù)制梁柱節(jié)性能良好,滿足后續(xù)使用要求;同時還要做到節(jié)省造價、便于點處現(xiàn)澆混凝土有少量開裂或局部剝落,鋼筋無露筋、腐蝕;施工。鑒于本建筑為裝配整體式結(jié)構(gòu),其整體性僅通過梁柱節(jié)戶外陽臺樓板出現(xiàn)斷筋及混凝土開裂。點處現(xiàn)澆混凝土及預(yù)制板上部30mm厚整澆層來保證。加固鑒定結(jié)論:本建筑安全性等級為B級,結(jié)構(gòu)整體抗震承載設(shè)計中首先減小因外界振動導(dǎo)致混凝土開裂而引起鋼筋握裹力滿足95鑒定標(biāo)準(zhǔn)的要求,但個別構(gòu)件需進行加固處理。力下降的情況發(fā)生,故嚴(yán)格控制對原結(jié)構(gòu)混凝土的剔鑿數(shù)量3復(fù)核計算及不可在梁柱節(jié)點處進行植筋或設(shè)置錨栓等后錨固作業(yè);其31新舊鑒定標(biāo)準(zhǔn)的差異及結(jié)構(gòu)后續(xù)使用年限次采取措施增加樓板整體性。按照文獻4第403條的規(guī)定,本建筑為重點設(shè)防類建筑42縱向剪力墻加固并且已使用近28a;結(jié)構(gòu)改造加固設(shè)計時95鑒定標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)廢制定加固方案時考慮了增大截面法及粘鋼加固法;增大止,取而代之的是09鑒定標(biāo)準(zhǔn)門。針對本建筑的特點,新鑒截面法可顯著增加結(jié)構(gòu)縱向剛度、剪力墻抗剪承載力及其所定標(biāo)準(zhǔn)的差異見表1。分配到的地震剪力,這與剪力墻作為第一道防線所體現(xiàn)的重表109鑒定標(biāo)準(zhǔn)與95鑒定標(biāo)準(zhǔn)差異對比要性相一致;且耐久性較好,造價較低,耐火性能優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu)?？拐鹉芰︶槍χ攸c設(shè)防類的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)同時由于預(yù)制板以橫向梁、剪力墻為支點沿縱向鋪設(shè),故縱向09鑒定標(biāo)準(zhǔn)按照30,40,50a確定加強構(gòu)造按第624條95鑒定標(biāo)準(zhǔn)比89規(guī)范低05度無明確要求剪力墻加厚不會減小預(yù)制板擱置長度。增大截面法不足之處由于檢測鑒定早于09鑒定標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行,故加固設(shè)計之前是增加自重、施工周期長、減小部分使用面積。粘鋼加固法的把實際檢測結(jié)果與09鑒定標(biāo)準(zhǔn)條文逐條對比發(fā)現(xiàn)本建筑滿優(yōu)缺點基本與前者相反,但存在結(jié)構(gòu)膠老化及增加鋼材防腐足其第61.5條第一級鑒定的要求。經(jīng)過與建筑單位協(xié)商確定蝕防火涂料的費用本結(jié)構(gòu)后續(xù)使用年限為30a,依據(jù)09鑒定標(biāo)準(zhǔn)第1.0.1條的規(guī)地下室~頂層縱向剪力墻兩側(cè)各增加50mm,新增墻體定,地震影響系數(shù)(an)及抗震措施均有相應(yīng)的折減系數(shù)(見分布筋為12根@l50mm(雙排雙向)。將原結(jié)構(gòu)表面人工鑿表2),故取"P=075”對本建筑進行復(fù)核計算及95鑒定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)毛,涂抹界面劑;墻體水平分布筋膠錨進入墻體兩端框架柱內(nèi)定的抗震措施對本建筑進行加固設(shè)計與文呢是吻合的。15d,豎向分布筋穿過墻兩側(cè)在樓層處的現(xiàn)澆帶;通過6根表2地震力影響系數(shù)及抗震措施影響系數(shù)@60m×600mm拉結(jié)筋將墻體分布筋與原墻體緊密連接設(shè)計使用年限/a30(見圖1);墻體兩側(cè)采用噴射等級C30混凝土增加截面。地震力影響系數(shù)B0.750.88抗震措施彩響系數(shù)0630.844.3外挑陽臺加固32復(fù)核計算結(jié)果原結(jié)構(gòu)陽臺(見圖1)通過外墻荷載及伸入屋內(nèi)1m范圍采用rKPM、 SATWE及理正工具箱進行復(fù)核計算分析內(nèi)的樓面荷載來抵抗外挑范圍的傾覆荷載;現(xiàn)在由于將原外89抗震規(guī)范冏、剪力墻抗震等級:二級、框架抗震等級:三墻移至陽臺外邊緣處并且將α00m髙差填平,故造成傾覆力級),地基承載力驗算符合規(guī)范要求,結(jié)構(gòu)整體抗震性能好,結(jié)矩遠(yuǎn)大于抗傾覆力矩。故加固設(shè)計需首先滿足外挑結(jié)構(gòu)的整構(gòu)的周期、位移比(角)滿足規(guī)范的要求;但是1-2層縱向剪力體穩(wěn)定,之后再確保單個構(gòu)件(如陽臺樓板)的承載力滿足規(guī)墻水平分布筋計算配筋值超出原結(jié)構(gòu)實際配筋20%,1~5層部范要求。加固設(shè)計時曾考慮過以下2個方案。分框架柱軸壓比大于規(guī)范限值15%,8層及屋頂新增荷載后的方案A:重新設(shè)置外挑板,將新增的鋼筋膠錨進入原結(jié)構(gòu)彎矩設(shè)計值大于原預(yù)制樓板的24%。4結(jié)構(gòu)改造方案方案B:框架柱外側(cè)設(shè)置三角形鋼架,鋼架之間設(shè)置平行外墻的鋼梁,在鋼梁與三角形鋼架上弦桿之間設(shè)置現(xiàn)澆鋼筋4.1總體原則混凝土樓板。中國煤化工制定加固改造方案時遵循如下原則:既要考慮建筑物的CNMHG方案A是,世態(tài)濃靠在原結(jié)構(gòu)上植實際情況,又要滿足目前的規(guī)范要求使加固后的建筑物抗震入的受拉鋼筋來實現(xiàn)其承載力狀態(tài),且力學(xué)模型為靜定結(jié)構(gòu);工程建設(shè)與設(shè)計L=1.2原建筑外墻L=1.2H:樓板結(jié)構(gòu)標(biāo)高=10新增陽臺上部鋼筋H:樓板結(jié)構(gòu)標(biāo)高0.10原結(jié)構(gòu)柱新增陽臺下部鋼筋原結(jié)構(gòu)梁原結(jié)構(gòu)梁原結(jié)構(gòu)梁原結(jié)構(gòu)柱a原陽臺剖面b方案A新陽臺剖面增打混凝土增打混凝土c方案B:新陽臺剖面地下室8層頂板標(biāo)高M-(厚度:20)P=60.64kN原混凝土剃鑿25深M-l(厚度:20)H-0原混凝土剃鑿25深墻體豎向分布筋錨栓進入原結(jié)構(gòu)15d墻體水平分布筋錨栓進入原結(jié)構(gòu)15dH50×250X9x14墻體豎向分布筋錯栓進入原結(jié)構(gòu)1出梁頂標(biāo)高高強度摩擦型螺栓09d剪力墻加固詳圖e方案B新陽臺計算簡圖①10商強度林型螺栓四圖1剪力墻及陽臺加固詳圖(單位:m)結(jié)構(gòu)承載力儲備較少(如結(jié)構(gòu)膠老化等)并與不可在梁柱節(jié)點MPa;聚合物砂漿(厚度30mm)等級為I級,抗拉強度≥處進行植筋的原則相悖。方案B改變了外挑陽臺的傳力途徑,TMPa,抗壓強度≥55MPa;同時,要求對混凝土基面進行鑿毛陽臺板荷載通過水平鋼梁及斜撐傳至框架柱,將純懸挑的靜處理,完全淸除原混凝土面裝飾層和劣質(zhì)層并且對外露的鋼定結(jié)構(gòu)改為類似桁架的超靜定結(jié)構(gòu);既顯著提髙了外挑結(jié)構(gòu)筋進行除銹及阻繡處理。承載力整體穩(wěn)定性減小原結(jié)構(gòu)邊梁的荷載,又避免了對原5結(jié)語結(jié)構(gòu)預(yù)制梁柱連接點的破壞。經(jīng)過以上方案比選,陽臺加固采工程經(jīng)過la的設(shè)計施工,2010年12月通過竣工驗收并用方案B,鋼材釆用Q345B低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼(桿件截面交付使用,截止目前已運營3a,使用效果良好。結(jié)構(gòu)加固設(shè)計見圖1)。新增鋼結(jié)構(gòu)桿件通過20mm厚的鋼埋板與框架柱連首先遵守現(xiàn)行規(guī)范、結(jié)合原結(jié)構(gòu)實際承載力狀況,從概念設(shè)計接,采用機械錨栓將鋼板與框架柱固定連接,根據(jù)鋼構(gòu)件傳來角度提高原結(jié)構(gòu)整體承載力及抗側(cè)剛度;然后對單個構(gòu)件進的拉力與剪力設(shè)計值計算鋼埋板所需機械錨栓數(shù)量。同時將框架柱表面剔鑿25mm深使鋼埋板嵌入原混凝土中,通過利行加固設(shè)計。通過方案比選找出比較經(jīng)濟和符合實際情況的加固方案,以便于節(jié)省造價,節(jié)約資源;同時避免對原結(jié)構(gòu)造用原混凝土自身抗剪能力達(dá)到增加鋼埋板的抗剪承載力。4.4預(yù)制樓板加固成二次破壞。【參考文獻】采用高強鋼絲繩網(wǎng)片-聚合物砂漿外加層的加固方案來JB50367-2006混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范[S]增加原預(yù)制樓板的抗彎承載力。此方案在板底先設(shè)置髙強鋼【2]GB50292-199民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)S]絞線并且將其通過固定板與預(yù)制板連接,然后涂抹30mm厚【3JGB50023-1995建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)[S]聚合物砂漿;在增加原預(yù)制樓板的抗彎承載力的同時加強了【4JGB50223-2008建筑抗霰設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)[S]原預(yù)制樓板整體性,避免了黏鋼加固法及粘貼纖維復(fù)合材中【51GB5003-200建抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)S結(jié)構(gòu)膠老化、在60m厚板肋上打植筋錨栓邊距不足等缺陷?！?lGBJ1-89中國煤化工加固計算中依據(jù)文獻[中P33-1式P332式及附錄P的規(guī)CNMHG定,在預(yù)制板(如YB57.2、1180mm寬)下部設(shè)置38根67mm+IwS高強度鍍鋅鋼絞線,其抗拉強度設(shè)計值F=1050【收稿日期】2013-08-09