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1、浅谈某教学楼工程加固加层改造设计浅谈某教学楼工程加固加层改造设计摘要:随着国民经济快速发展,人们对生产生活条件的要求逐步提高，对现有建筑结构的鉴定和加固也日益增多。文章结合某学校框架结构工程的加固改造设计实例，对加层设计后新旧结构之间的连接节点作了设计探讨。关键词:建筑工程；加固改造；设计1 工程概况某教学楼工程位广东东莞,建于 XX 年,为现浇混凝土框架结构,无地下室,地上 3 层,层高分别为、 、,总建筑面积2300m2,上人屋面。建筑物基础采用钢筋混凝土独立基础,埋置深度 2m,落至粉质粘土层,承载力特征值为 190kn/m2。由于使用功能的改变,要求在原结构上加盖 2 层作为学生活动中
2、心与舞蹈教室,XX 年对该食堂进行加固改造与加层设计,加层部分层高为。2 原结构安全验算及加层方案选取沉降观测与地基承载力验算该建筑物地基比较均匀,经沉降观测点观测到的沉降数据和竣工时的数据对比发现变化不大,地基已趋于稳定,未发现不均匀沉降的情况。工程竣工至今 9 年时间,粉质黏土地基趋于密实,其地耐力按有关资料能提高 20%30%,但由于加设两层后,经验算,部分基础的地基承载力仍有不足,需要采取加固措施。构件承载力验算对原结构用 satwe 有限元软件进行抗震整体计算分析,并结合构造进行综合评价,对结构基础、梁、柱、板等构件进行验算,发现原结构有如下特点:1)梁、板承载力较为富余,加层对其影
3、响相对较小。2)a,b 轴线上各柱轴压比较小,有加荷的潜力,框架柱b2b4、c2c5 轴压比较大,若加荷,轴压比很可能超限。3)a,b 轴线上各柱下独立基础的设计富余量很大,b2b4、c2c5 柱下独立基础设计富余量相对较小。4)结构不能直接进行加层,必须对旧结构先加固后方能加层。加层方案选取按照经济、安全、适用的原则,在加层设计中应有效利用原结构的设计的富余量,充分发挥原有构件的潜力。经过综合分析采用钢筋混凝土框架结构作为加层部分的结构形式,其优点为能与原结构相同并很好地进行连接,造价低,更加符合学生食堂的使用要求。3 加固设计方法框架柱的加固设计框架柱 b2b4、c2c5,设计富余量比较小
4、,加层后轴压比超限,在 7 度多遇地震下抗震能力不足,需要进行加固处理。由于食堂空间比较大,无空间限制,故选择采用”增大柱截面加固法”来进行加固处理。经计算需对 13 层的框架柱 b2b4、c2c5 进行加固处理。现以 c2 柱的设计加固方法作详细介绍。首先在原钢筋混凝土柱的外围增加主筋和箍筋,再浇注混凝土,使原柱尺寸增加至 600mm600mm,经过加固后的 c2柱剖面图如图 1 所示。运用 satwe 软件对加层前后结构进行模拟,得底层 c2 柱各内力参数如表 1 所示。由表 1 看出,经过加固加层后,框架柱的各项指标均达到规范要求,柱的受压、受弯、受剪承载力以及刚度得到全面提高。使用该加
5、固方法经济可靠、简便易行,达到了预期的要求。施工过程中,采用增大柱截面法对柱进行加固应注意以下要点:1)为保证新旧混凝土充分结合,需在结合面上开凿出6mm 左右的凹凸槽并将表面清洗干净,再在上面刷一层纯水泥。2)新增的纵向钢筋也需按照规范要求进行锚固,以保证其有效传力。3)梁柱交接处加入箍筋钻孔时可能对原结构产生影响,故应按照等体积配箍率的原则将其换算成粗而稀的钢筋。柱下独立基础加固结构基础采用现浇混凝土独立基础,经验算,加层后框架柱 b2b4、c2c5 柱下独立基础抗弯剪能力略有不足,其余基础则能满足规范要求。地基土质较弱,加层后,地基的承载能力不够,需对框架柱 b2b4、c2c5 柱下独立
6、基础进行扩展以减小地基承受的作用力,经研究决定采用植筋加固补强法加大基础截面进行改造加固。加固 c2 柱下独立基础如图 2 所示。可以看出,采用植筋加固扩大基础截面面积的方法一定程度上减少了基底压力,且对原结构无损伤,经济效益与社会效益显著,达到了预先的加固目的。施工过程中,采用植筋加固补强法应注意以下要点:1)按规范要求对钢筋进行锚固,锚固前应进行清孔,以保证达到设计的粘结强度。2)钻孔前要用仪器对原结构中的钢筋位置进行测定,以免钻孔造成对原结构的损坏。3)植筋施工完毕后需进行拉拔试验,检验其抗拔力是否达到设计要求。其他部分改造加固措施1)减轻上部加层结构重量,采取以轻质保温材料陶粒土空心砖
7、作为填充墙材料的措施。2)减轻下部结构的重量,采取加大原结构门窗开洞面积的方法。3)加强新旧结构交接处连接的可靠度。4)梁、板承载力有富余无需特别加固,只需剔除原结构屋面防水层。新旧结构连接处做法由于原柱没有足够长的钢筋来进行焊接,经研究决定在原屋面上加做一条 500mm500mm 的圈梁,把原结构屋面梁凿开,将其与圈梁钢筋进行焊接,再将加层柱钢筋及圈梁钢筋与下层柱深入梁内的钢筋进行焊接。这样大圈梁就形成一道箍,也形成了一个支座将上下层柱进行有效连接,如图3 所示。这样很大成程度上提高了结构的整体性,使新旧结构的连接更为紧密。4 结构位移复核由于建筑物高度增加了,上部荷载也相应增大很多,为了确
8、保其安全性,需对结构在地震作用下的位移进行复核。由于新旧结构之间的连接牢靠,可不考虑连接处对整体结构的影响。用 satwe 进行模拟,得出加固加层前后结构沿 y 方向的位移与位移角的值。可以看出,结构虽然加高 2 层,但经加固后,y 方向顶层位移值为,最大位移角为 1/812,满足 gb50011-XX建筑抗震设计规范 (XX 版)弹性层间位移角及位移限制要求,加固后的部分楼层比原结构的安全性有所提高,加固方案起到了很好的效果。5 结束语在本工程中, 采用增大柱截面法加固全面提高框架柱的各项性能,施工易行,经济可靠，该方法起到了很好的效果,通过植筋加固扩大基础截面的方法有效提高基础的抗弯剪能力,减少基底压力,对原结构无损伤,具有良好的经济效益。参考文献1 叶增平，某教学楼加层改造前的鉴定与加固设计j工程抗震与加固改造，
