商住楼加层续建工程抗震与加固设计探讨

1、商住楼加层层续建工工程抗震震与加固固设计探探讨关键词词：商住住楼，抗抗震加固固设计1工程概概况某商住住楼为8层建筑,其中1、2层为商商场,2层以上上为住宅宅。1层高5.55m,22层层高3.88m,33至顶层层层高3m,总高度27.45mm。建筑筑结构为为钢筋混混凝土框框架结构构,人工挖挖孔桩基基础,一柱一一桩,桩径均均为1.22m。总建建筑面积积约31000m22。首层层柱结构构见图1。图1原首层层柱结构构图该工程程于20007年1月完成成设计工工作,20007年3月份开开工,在三层层梁楼板板混凝土土施工完完毕时,发现首首层柱混混凝土强强度不足足。经现现场无损损检测和和抽芯试试验,首层柱(桩

2、顶标标高建建筑2层梁底底标高范范围)混凝土土强度测测试值为为25.627.5MPPa(原设计计为C355)。与与此同时时,建设单单位提出出加建一一层的要要求。增增加一层层后,房屋总总高度变变为30.45mm,属高层层建筑设设计范畴畴。显然,直接加加层势必必造成建建筑结构构的安全全隐患,后继施施工前,必须对对已建部部分进行行加固处处理。处处理方法法：首先先,分析在在已建结结构上直直接加层层的结构构模型的的受力特特性,特别需需要判别别其是否否满足高高层混凝凝土结构构技术规规程(JGGJ3-20002)(以下简简称高高规)及建建筑抗震震设计规规范(GBB500011-20001)(以下简简称抗抗规)

3、的要求,从而确确定需加加固的结结构构件件；进而而对已建建部分结结构进行行加固设设计,最后,验算加加固后的的加层结结构模型型是否满满足现行行规范的的各项要要求。2房屋直直接加层层的结构构受力特特性分析析2.1直接加加层的结结构计算算模型原设设计采用用PKPPM系列工工程软件件SATTWAEE进行内内力分析析和配筋筋计算。为为模拟基基于首层层柱混凝凝土强度度不足情情况下,直接加加层后建建筑结构构的受力力特性,直接加加层的结结构模型型是在原原设计模模型的基基础上,在建设设方要求求的加层层部位相相应增加加一个结结构层。根根据柱混混凝土强强度检测测报告,改首层层柱混凝凝土强度度等级为为C255,按高高规

4、进进行设计计,振型数数取24个(原设计计取21个),其余参参数同原原设计。2.2计算结果(1)地基基础加层后各柱柱底内力较原设计均有提高,柱底组合轴力最大提高幅值为659kN,最大组合柱底轴力为5600kN。原设计单桩竖向极限承载力特征值Ra=5800kN。经验算,桩基承载力满足加层要求。(2)框架梁计算结果表明,加层后,各层框架梁内力均有所增大,梁端弯矩、剪力普遍较原设计增大15%25%。其原因主要是加层后,建筑质量、建筑高度增加,导致风荷载、水平地震作用效应增大。但结构1、2层(对应建筑2、3层,即现场已施工楼层)仅6根框架梁显示超限信息,提取这两层未显示超限信息的框架梁原配筋量验算此时的

5、梁内力,发觉仍有部分框架梁承载能力不能满足要求。(3)框架柱框架柱轴压比计算结果见表1。首层所有柱轴压比、体积配箍率均超限。轴压比最小值为0.91,最大值为1.29；2层部分框架柱轴压比超限,最大值为0.99。说明加层后1、2层柱承载力不足,延性不能满足规范要求。(4)周期及层间位移加层前后周期计算结果如表2所示。加层前的结构最大周期为1.4556s,加层后为1.7694s。加层前后的结构前三阶振型均表现为x方向的平动,y方向的平动和扭转振动。直接加层后结构的周期比符合高规要求。直接加层前后的层间位移值见表3。由表3可知,结构加层后,在x方向地震作用下,结构层1的层间位移角不符合高规要求。表1

6、3种情况的柱轴压比计算结果表233种情况况的计算算周期表333种情况况的楼层层位移角角3加固固设计通过过以上分分析,可确定定需加固固的结构构部位是是首层柱柱、个别别2层柱、结结构1、2层部分分框架梁梁,且加固固施工的的时机,应选择择在现时时楼面活活荷载(甚至建建筑装修修恒载)尚未形形成的有有利时期期。3.1框架梁梁的加固固设计采用用外粘贴贴钢板加加固法,既可增增加梁的的承载力力和刚度度,又可减减少对室室内使用用空间的的影响。考考虑到结结构1、2层框架架梁加固固前并未未承受楼楼面荷载载,此时应应力水平平指标很很低,故不考考虑应力力滞后的的影响,按混混凝土结结构加固固设计规规范(GBB503367

7、-20006)进行加加固设计计。同时时,通过验验算,应防止止加固后后的梁出出现“强弯弱弱剪”现象。部部分框架架梁加固固图见图图3所示。图3梁加固固立面图图3.2框架柱柱加固设设计框架柱柱除承载载能力不不足外,其x向抗侧侧力刚度度也不足足。结合合建筑室室内使用用空间要要求,采用增增大截面面法加固固。角柱柱沿x、y两个方方向增大大截面尺尺寸,中柱、边边柱沿x向(柱短边)增大截截面尺寸寸。加固固用混凝凝土强度度等级C300,HRRB3335级钢筋,加固所所需钢筋筋用量,按加层层后所需需钢筋总总量减去去原设计计钢筋用用量确定定。在新新旧混凝凝土结合合面,后锚抗抗剪短筋筋以增强强新旧混混凝土的的协同作作

8、用。新新旧混凝凝土组合合截面的的混凝土土强度按按式(1)折算:fccc=1/2(ffc0+0.99fc)2(1)式式中fcc为新旧旧混凝土土组合截截面的混混凝土轴轴心抗压压强度设设计值；fc0为旧混混凝土轴轴心抗压压强度设设计值；fc为新混混凝土轴轴心抗压压强度设设计值。求得新旧混凝土组合截面的fcc=12.39MPa,电算录入时按C25强度等级。首层框架柱加固后的截面尺寸见图5,部分柱加固图见图6图9所示。图5加固后首层柱结构图 图6柱加固立面图4加固后加层的结构验算加固后加层的结构电算模型,首层、2层柱截面按加固后的尺寸录入,加固后的框架梁截面尺寸,根据刚度等效的原则,由式(2)、式(3)

9、推导出等刚度的混凝土梁截面尺寸计算公式(式4)2,3,按换算截面尺寸录入。未加固的梁、柱按原尺寸,其余计算参数同直接加层的结构模型。加固后加层结构的电算结果见表1表3。图7柱加固基础节点图 图8柱加固中间层节点图 图9柱加固节点平面图EI=Ec0Ic0+0.5EaAaa2a(2)EI=1/12Ec0bh3(3)(4)式中,EI为加固后的截面刚度近似值；Ec0和Ea分别为原构件混凝土和加固用钢材的弹性模量；Ic0为原构件截面惯性矩；Aa为加固构件一侧外粘钢材截面面积；aa为受拉与受压两侧钢材截面形心之间的距离；b0为加固前梁的截面宽度；h0为加固前梁的截面高度；b为等刚度换算后梁的截面宽度,取b=b0；h为等刚度换算后梁的截面高度。从表13中可以看出,加固后加层结构的自振周期有所降低,x方向地震作用下的层间位移角和柱的轴压比均能满足规范要求。另外,加固后的周期比、剪重比、刚重比(未列出)等均符合规范要求。5结语按本文的加固处理方法,该工程已于2007年9月完成加固施工,全部