混凝土框架结构加层加固改造的探讨.docVIP

精品论文 参考文献 混凝土框架结构加层加固改造的探讨 【摘 要】近年来许多结构加固补强及加层技术不断涌现出来，国内外学者对建筑的加固改造及加层技术进行了大量的研究。本文结合工程实际，对混凝土框架结构加层加固改造方法进行探讨。 【关键词】混凝土框架结构；加层；加固改造 1 工程概况 原建筑层高：1 层为 5.4m，2 层为 4.8m，3 层为3.1m。主体结构形式为钢筋混凝土框架结构，楼屋盖采用现浇钢筋混凝土梁板式结构。由于原设计标准不详，经现场检测主要结构构件混凝土强度等级为 C25。主要结构构件的尺寸具体为：1）框架柱：1，2 层中柱、边柱截面均为 450mm times; 450mm；3 层边柱截面 350mm times; 350mm，中柱截面 450mm times; 450mm。2）框架梁：纵、横向框架梁截面均为 250mm times;550mm。原结构平面布置图如图 1 所示。原结构基础形式为大直径人工挖孔灌注井桩，持力层为中密卵石层，桩长约为 7m。 图 1 原结构平面布置图 2 原结构检测与鉴定 根据可靠性检测鉴定报告，该建筑地基基础可靠性评级为Ⅰ级，即尚不显著影响整体承载功能和使用功能，可能有极少数构件应在安全性或使用性方面采取措施。上部承重结构和围护结构的可靠性评级为Ⅲ级，即显著影响整体承载功能和使用功能，应采取措施，且可能有极少数构件必须立即采取措施。 根据《建筑抗震鉴定标准》（GB 50023—2009）［6］，该建筑后续使用年限宜为40年（简称 B类建筑）。根据邻近建筑的地质勘察报告，该建筑所处场地地质条件良好，Ⅱ类场地，属抗震有利地段。原结构采用桩基础，桩径为 900mm，桩端扩大头直径约为1 300mm。经计算桩基的承载能力满足现行相关规范的要求，且有一定富余。 上部结构抗震措施鉴定表明：该建筑抗震等级为一级（乙类设防），结构平面布置规则，竖向刚度不规则，现有框架梁、柱配筋绝大部分不满足要求。 上部结构抗震性能验算表明：结构弹性层间位移角、周期比、轴压比、楼层抗剪承载力比值等指标均不满足现行规范［5-8］要求，且部分指标超出现行规范［5-8］限值较多。原结构主要计算结果见表 1。 3 加固改造与加层设计 3.1 改造要求 根据建设单位的使用要求，拟将原 3 层建筑改造为主体 5 层、局部 6 层的建筑。改造后 1，2 层使用功能仍为综合商场，3，4 层使用功能为小型茶座、咖啡厅，5 层为办公用房，局部 6 层为设备用房。新增4，5 层层高均为3.3m，局部6 层层高为4.5m。新增电梯两部。 3.2 抗震加固设计 由于未改造前结构抗震性能已不满足现行规范［5-8］要求，加层前必须对原结构进行加固。根据检测鉴定结果，原框架梁、柱截面明显偏小，抗侧刚度远小于《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）［5］限值。本工程采用“外包钢板-增大构件截面-加设钢支撑”综合法对原结构进行加固，其优势在于：增大构件截面、加设钢支撑可以有效提高结构的抗侧刚度；外包钢板兼作模板；原低强度框架柱可作为加固后框架柱的芯柱，提高结构的延性；钢支撑与框架柱之间的连接节点易于处理，施工方便；同时增设钢支撑不用对基础进行额外处理。 框架柱通高范围增大截面且外包钢板，根据计算调整钢板厚度，柱新增部分采用无收缩灌浆料（强度不低于 C30），外包钢板采用 Q345 钢。框架梁在距柱边 1/3 跨度范围内增大截面且外包钢板，为降低造价，其他部位未外包钢板仅增大框架梁截面。根据计算结果，对未外包钢板部分框架梁进行配筋，新配钢筋与梁端钢板可靠焊接。1，2 层钢支撑均对称布置于结构的边榀，其中①/○A～○C轴和○11/○A～○C轴采用双向钢支撑○A/④～ ⑨轴和○D/④～⑨轴采用单向钢支撑。3 层及以上各层不布置钢支撑，钢支撑的布置方式除了满足《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）［5］附录 G的要求之外，还要尽量通过钢支撑的布置提高结构的抗侧刚度，并且调整结构刚度中心使其与结构质量中心重合，进而减小结构的扭转效应。钢支撑与框架梁、柱之间为铰接，严格控制型钢宽厚比和长细比。各层构件截面尺寸见表 2。 3.3 加层设计 考虑到基础原设计有一定富余量。若加固、加层后基础仍能满足现行规范［5-8］要求，可不对基础进行加固处理。这样既可以降低加固成本，亦可以避免基础加固对现有结构产生的不利影响。鉴于此，新增 4 层、5 层和局部