工程建設(shè)與設(shè)計(jì)某醫(yī)院結(jié)構(gòu)改造加固設(shè)計(jì)A Hospital Structure Reinforcement Design王昉(清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)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(diǎn)設(shè)防類建筑的結(jié)構(gòu)改造加固設(shè)計(jì)過(guò)程中,后續(xù)使用年服對(duì)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(duì)復(fù)核計(jì)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(jì)應(yīng)首先滿足結(jié)整體承載力規(guī)范要求,然后再針對(duì)單個(gè)構(gòu)件承載力進(jìn)行分析,文中介紹了加固設(shè)計(jì)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(diǎn)設(shè)防類建筑;后續(xù)設(shè)計(jì)使用年限( Keywords ]structural transformation andreinforcement; key fortification consntdesign use fixednumber of year【中圖分類號(hào)】TU246.1【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B【文章編號(hào)】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(jiǎn)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(jìn)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(jì)單位進(jìn)行改造加固設(shè)計(jì):3555m×176m。該項(xiàng)目于1979年完成施工圖設(shè)計(jì),1981年竣1)病房范圍擴(kuò)大至南側(cè)陽(yáng)臺(tái),在陽(yáng)臺(tái)邊側(cè)砌筑外墻;工。工程設(shè)計(jì)按照79系列規(guī)范,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。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(xiàn)[]的規(guī)定,建設(shè)單位委托專業(yè)機(jī)構(gòu)于2008年依據(jù)文獻(xiàn)[2]及中國(guó)煤化工靠性鑒定及抗震【作者簡(jiǎn)介】王防(1974~),男,北京人,一級(jí)注冊(cè)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(jì)與研究,(電子信箱)F0586@163.com。設(shè)計(jì);結(jié)構(gòu)滿足95鑒定標(biāo)準(zhǔn)第一級(jí)鑒定的要求,不需進(jìn)行第建筑與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)Architectura and Structural desi二級(jí)鑒定。檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)一些結(jié)構(gòu)受損現(xiàn)象:僅個(gè)別預(yù)制梁柱節(jié)性能良好,滿足后續(xù)使用要求;同時(shí)還要做到節(jié)省造價(jià)、便于點(diǎn)處現(xiàn)澆混凝土有少量開裂或局部剝落,鋼筋無(wú)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(guò)梁柱節(jié)戶外陽(yáng)臺(tái)樓板出現(xiàn)斷筋及混凝土開裂。點(diǎn)處現(xiàn)澆混凝土及預(yù)制板上部30mm厚整澆層來(lái)保證。加固鑒定結(jié)論:本建筑安全性等級(jí)為B級(jí),結(jié)構(gòu)整體抗震承載設(shè)計(jì)中首先減小因外界振動(dòng)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(gè)別構(gòu)件需進(jìn)行加固處理。力下降的情況發(fā)生,故嚴(yán)格控制對(duì)原結(jié)構(gòu)混凝土的剔鑿數(shù)量3復(fù)核計(jì)算及不可在梁柱節(jié)點(diǎn)處進(jìn)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(xiàn)4第403條的規(guī)定,本建筑為重點(diǎn)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(jì)時(shí)95鑒定標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)廢制定加固方案時(shí)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(duì)本建筑的特點(diǎn),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(duì)比要性相一致;且耐久性較好,造價(jià)較低,耐火性能優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu)。抗震能力針對(duì)重點(diǎn)設(shè)防類的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)由于預(yù)制板以橫向梁、剪力墻為支點(diǎn)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(qiáng)構(gòu)造按第624條95鑒定標(biāo)準(zhǔn)比89規(guī)范低05度無(wú)明確要求剪力墻加厚不會(huì)減小預(yù)制板擱置長(zhǎng)度。增大截面法不足之處由于檢測(cè)鑒定早于09鑒定標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行,故加固設(shè)計(jì)之前是增加自重、施工周期長(zhǎng)、減小部分使用面積。粘鋼加固法的把實(shí)際檢測(cè)結(jié)果與09鑒定標(biāo)準(zhǔn)條文逐條對(duì)比發(fā)現(xiàn)本建筑滿優(yōu)缺點(diǎn)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(jí)鑒定的要求。經(jīng)過(guò)與建筑單位協(xié)商確定蝕防火涂料的費(fèi)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(duì)本建筑進(jìn)行復(fù)核計(jì)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(jìn)入墻體兩端框架柱內(nèi)定的抗震措施對(duì)本建筑進(jìn)行加固設(shè)計(jì)與文呢是吻合的。15d,豎向分布筋穿過(guò)墻兩側(cè)在樓層處的現(xiàn)澆帶;通過(guò)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(jì)使用年限/a30(見圖1);墻體兩側(cè)采用噴射等級(jí)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(yáng)臺(tái)加固32復(fù)核計(jì)算結(jié)果原結(jié)構(gòu)陽(yáng)臺(tái)(見圖1)通過(guò)外墻荷載及伸入屋內(nèi)1m范圍采用rKPM、 SATWE及理正工具箱進(jìn)行復(fù)核計(jì)算分析內(nèi)的樓面荷載來(lái)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(jí):二級(jí)、框架抗震等級(jí):三墻移至陽(yáng)臺(tái)外邊緣處并且將α00m髙差填平,故造成傾覆力級(jí)),地基承載力驗(yàn)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(jì)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(gè)構(gòu)件(如陽(yáng)臺(tái)樓板)的承載力滿足規(guī)墻水平分布筋計(jì)算配筋值超出原結(jié)構(gòu)實(shí)際配筋20%,1~5層部范要求。加固設(shè)計(jì)時(shí)曾考慮過(guò)以下2個(gè)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(jìn)入原結(jié)構(gòu)彎矩設(shè)計(jì)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(guó)煤化工制定加固改造方案時(shí)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(shí)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(lái)實(shí)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(jì)L=1.2原建筑外墻L=1.2H:樓板結(jié)構(gòu)標(biāo)高=10新增陽(yáng)臺(tái)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(yáng)臺(tái)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(yáng)臺(tái)剖面b方案A新陽(yáng)臺(tái)剖面增打混凝土增打混凝土c方案B:新陽(yáng)臺(tái)剖面地下室8層頂板標(biāo)高M(jìn)-(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(jìn)入原結(jié)構(gòu)15d墻體水平分布筋錨栓進(jìn)入原結(jié)構(gòu)15dH50×250X9x14墻體豎向分布筋錯(cuò)栓進(jìn)入原結(jié)構(gòu)1出梁頂標(biāo)高高強(qiáng)度摩擦型螺栓09d剪力墻加固詳圖e方案B新陽(yáng)臺(tái)計(jì)算簡(jiǎn)圖①10商強(qiáng)度林型螺栓四圖1剪力墻及陽(yáng)臺(tái)加固詳圖(單位:m)結(jié)構(gòu)承載力儲(chǔ)備較少(如結(jié)構(gòu)膠老化等)并與不可在梁柱節(jié)點(diǎn)MPa;聚合物砂漿(厚度30mm)等級(jí)為I級(jí),抗拉強(qiáng)度≥處進(jìn)行植筋的原則相悖。方案B改變了外挑陽(yáng)臺(tái)的傳力途徑,TMPa,抗壓強(qiáng)度≥55MPa;同時(shí),要求對(duì)混凝土基面進(jìn)行鑿毛陽(yáng)臺(tái)板荷載通過(guò)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(duì)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(jìn)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(duì)原5結(jié)語(yǔ)結(jié)構(gòu)預(yù)制梁柱連接點(diǎn)的破壞。經(jīng)過(guò)以上方案比選,陽(yáng)臺(tái)加固采工程經(jīng)過(guò)la的設(shè)計(jì)施工,2010年12月通過(guò)竣工驗(yàn)收并用方案B,鋼材釆用Q345B低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼(桿件截面交付使用,截止目前已運(yùn)營(yíng)3a,使用效果良好。結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)見圖1)。新增鋼結(jié)構(gòu)桿件通過(guò)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(shí)際承載力狀況,從概念設(shè)計(jì)接,采用機(jī)械錨栓將鋼板與框架柱固定連接,根據(jù)鋼構(gòu)件傳來(lái)角度提高原結(jié)構(gòu)整體承載力及抗側(cè)剛度;然后對(duì)單個(gè)構(gòu)件進(jìn)的拉力與剪力設(shè)計(jì)值計(jì)算鋼埋板所需機(jī)械錨栓數(shù)量。同時(shí)將框架柱表面剔鑿25mm深使鋼埋板嵌入原混凝土中,通過(guò)利行加固設(shè)計(jì)。通過(guò)方案比選找出比較經(jīng)濟(jì)和符合實(shí)際情況的加固方案,以便于節(jié)省造價(jià),節(jié)約資源;同時(shí)避免對(duì)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(xiàn)】采用高強(qiáng)鋼絲繩網(wǎng)片-聚合物砂漿外加層的加固方案來(lái)JB50367-2006混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)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(qiáng)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(guò)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(shí)加強(qiáng)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(guó)煤化工加固計(jì)算中依據(jù)文獻(xiàn)[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(qiáng)度鍍鋅鋼絞線,其抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值F=1050【收稿日期】2013-08-09