某水厂原脱水机房抗震分析及加固方案

李 威，陈 鹏

（1 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司，上海 200092；2 南京江北新区公共工程建设中心，江苏 南京 211800）

1 工程概况

某水厂原脱水机房（原氨库、氯库）于1994 年竣工，为单层房屋，建筑面积约为485m2，房屋平面形状为带缺口矩形，房屋总高度为7.30m，长方向约39.6m，宽为12.24m，室内外高差0.30m。该房屋主体结构为单层钢筋混凝土框架结构，屋面为预制板。原设计按7 度（0.10g）进行抗震设防，IV 类场地。混凝土等级为C25，框架柱主要截面尺寸为300mm×700mm、300mm×500mm。原设计框架为南北向单向布置，南北方向框架梁截面均为矩形。轴柱由于后期厂区改造过程中，为了增设侧面门洞，厂房将该柱截断。

2 结构体系、构造与现行抗震规范结果比较

根据现行国家标准及原设计有关图纸资料，从结构体系、连接构造、材料强度、配筋情况对该房屋原结构进行抗震构造分析，结果如表1 所示。

3 对目前结构运用现行规范验算结果

在运用中国建筑科学研究院编制的PKPM 系列软件，结合国家设计规范《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）、《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010，2015 年版）、《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010，2016 年版），对现状房屋按原设计进行计算复核。

3.1 结构整体验算结果

（1）结构水平位移。结构水平位移如表2 所示。

表1 抗震鉴定结论

表2 层间位移及位移角

（2）柱配筋典型验算。柱配筋典型验算结果如表3所示。

表3 柱配筋面积

（3）梁配筋验算。梁配筋验算结果如表4 所示。

表4 梁配筋面积

3.2 存在问题

（1）从结构整体体系与构造上来看，原设计框架为南北南向布置，东西方向较为薄弱，且东西方向连系梁均未设置箍筋加密。

（2）该房屋东西方向层间位移角不满足现行规范要求；框架柱东西方向实际配筋不满足计算要求；东西方向屋面连系梁实际配筋不满足计算要求；G-K 轴线、B-G 轴线框架梁正弯矩梁底配筋不满足计算要求。

4 加固方案

（1）由于断柱修复需要上下均进行可靠连接，断柱原主筋直径为22mm，原箍筋为直径为8mm，截断高度大约为2m。具体处理措施：断柱上部250mm 处，DQL处需凿毛原有混凝土，露出原框架柱主筋；DQL 钢筋不可凿断。选用不小于原主筋直径的钢筋与原断柱内主筋上下焊接，焊接单边焊缝尺寸8mm，焊接长度单边不小于10mm。最后利用细石混凝土浇筑，将原断柱修复。

（2）由于吊车荷载增加及采用现行规范复核后，部分框架梁正弯矩处配筋不满足要求，可采用粘钢法、碳纤维加固法进行加固。屋面框架梁28/B-G 计算配筋为2308，实际配筋为1963，相差大约345，差距较小，根据国家规范《混凝土结构加固设计规范》（GB 50367-2006）,矩形截面受弯构件的受拉面、受压面粘贴钢板进行加固，其正截面承载力应符合以下规定：

其中若受压面没有粘贴钢板，则可根据上式计算出混凝土受压区高度x，并计算出强度折减系数，然后代入公式可计算出受拉面粘贴钢板加固量。经过上述公式计算可得，-200mm×3mm 钢板即可满足。

（3）对于框架柱配筋不足、东西方向连系梁配筋不足的情况，本工程不考虑对框架柱、屋面连系梁进行主体结构改变，加固方式采用设置柱间支撑的方式。

经过讨论后，本工程柱间支撑做法为就国标图集进行改动，支撑设置于两跨之间，因为支撑可充当柱间抗侧力构建；斜撑间角度保持 90°左右，可以很好地将水平力分担至基础，亦可以有效地解决结构体系层间位移角不满足现行规范的情况。

5 结束语

设计方案均按照国家标准等有关规定进行设计，该改建方案已通过设计单位内部审核、有资质的外审单位审核，审核意见为合格。目前该项目已完成施工，正式投入使用，使用效果良好。