南方某市建筑加固设计

2018-02-14孙兆阳

建材与装饰 2018年28期

孙兆阳

（中国中元国际工程有限公司北京 100089）

1 导言

近十几年来，中国建筑行业蓬勃发展，不计其数的高楼大厦拔地而起，国人正在经历着一次居舍以旧换新的浩大工程。与此同时，很多老旧建筑虽然年代久远，但是其本身结构仍然完好，尚具有一定的使用价值。将既有建筑重新改造，是对能源的充分利用，具有生态文明建设的深刻意义。下文中则以一工程实例介绍某市建筑加固的初步设计。

2 项目概况

项目位于中国南方某市。抗震设防烈度：6度0.05g，地震分组为第三组，场地土类别：II类。场地内无液化土和湿陷性土；地下水水位较高，为正负0标高下1.0m。基本风压：0.40kN/m2。

建筑为一座高层建筑，地上7层，1层、2层层高为4.9m，3层至7层层高均为3.9m，建筑总高29.3m；建筑含一层地下室，地下室层高5.4m。柱网9.0m×9.0m，原设计混凝土标号：C35。结构体系为框架结构，基础类型为桩基础。该建筑尚处于设计使用年限中（50年），原建筑使用功能为厂房，改造后建筑使用功能为办公楼，室内使用空间主要为办公室、会议室、活动室等，地下室为车库，本次改造中不含地下室，使用功能因而未改变。

3 设计过程

3.1 准备工作

根据《混凝土结构加固设计规范》在结构加固前，应根据建筑物种类，对建筑进行可靠性鉴定和抗震鉴定。上述工作在初步设计阶段前已经预先完成，不再详述。

本项目中，需要确定建筑使用年限，对于加固类的建筑，其使用年限常规设计为30年，对应结构重要性系数为1.0，本次设计采用30年使用年限。本项目原建筑为厂房，抗震设防类别为丙类，改造后为办公楼，抗震设防类别为丙类，框架结构的抗震等级未改变。本设计的内容应含有：对承载力不足的构件（板、梁、柱、基础）进行加固，对结构进行抗震验算复核。

3.2 荷载取值

建筑原使用功能为厂房，楼地面及天花仅简单抹灰，无隔墙布置，原板面活荷载取值为3.0kN/m2。改造后建筑为办公楼，楼地面和天花板增加地砖、吊顶等装修材料，使用区域增加很多隔墙用于分隔办公区域，板面活荷载取值主要为2.0kN/m2。由上所述，虽改造后楼面活荷载减小，但因各层均室内装修和隔墙增加，整体的恒荷载增加很多，原构件的承载力可能已经无法满足改造后要求，故必须对各层平面及整体进行验算，并采取相应加固措施。

3.3 梁板设计

梁板设计属于结构局部加固。在计算过程中，将竣工图中的结构构件信息完成输入到计算模型中，同时输入改造后荷载，计算梁板配筋。计算结果显示，部分楼板和梁承载力已不能满足设计要求，应进行加固设计。本设计中梁板加固采用了两种方法：增大截面法，粘贴碳纤维法。

增大截面法主要用于需要大幅度提高承载力的混凝土构件。设计中，部分次梁与主梁因为局部房间隔墙较多，原设计已经远远不能满足承载要求，对于这部分梁，设计采用了增大截面加固法。增大截面加固法，对梁截面进行增大，受力钢筋重新布置。计算时，将增大后截面输入到整体计算模型中，使其满足承载力和配筋率的要求，增大后截面与原截面的差值就是新增截面的数值。具体设计内容为，部分梁下部加高200mm，部分梁下部加高150mm，新增下部钢筋植筋到主梁或柱中，下部钢筋按弯矩图包络设计，不全部植入原混凝土中，避免原构件开洞较多、植筋过密等不利情况。

粘贴碳纤维法用于对结构承载力提升需求不高的混凝土构件。粘贴碳纤维主要用于梁板抗弯承载力加固。粘贴碳纤维法对梁板结构破坏小，施工方便，外观上对结构影响微乎其微，相比于其他加固方法对于提高梁板抗弯承载力具有明显优势。计算时，对于楼板，将承载力不足的楼板板底双向设置碳纤维，根据碳纤维净截面面积计算出楼板加固后承载力，使其满足改造后承载力要求；对于梁，将梁底通长铺设碳纤维，计算出加固后的梁承载力，使其满足改造后承载力要求，部分梁根据需要增加碳纤维的层数，以增大承载力提高的幅度。

3.4 柱设计

柱属于结构的竖向构件，整体荷载的增加对柱尤其是底层柱影响十分巨大，本建筑处于低烈度区，下层柱截面大部分由轴压比控制，荷载增大后大部分下层柱轴压比已经不能满足《建筑抗震设计规范》中的要求，因此应对柱进行加固设计。降低柱轴压比最简单且最直接的方法只有增大截面法。设计时，先将增大后柱截面代入模型进行计算，复核柱轴压比，确保柱轴压比满足规范限制要求，然后确定柱增大后截面。经设计，首层和二层柱截面长宽各边均增加80mm，浇筑材料为C45高强灌浆料。