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關鍵詞：商住樓，抗震加固設計

1工程概況

某商住樓為8層建筑,其中1、2層為商場,2層以上為住宅。1層高5.5m,2層層高3.8m,3至頂層層高3m,總高度27.45m。建筑結構為鋼筋混凝土框架結構,人工挖孔樁基礎,一柱一樁,樁徑均為1.2m。總建筑面積約3100m2。首層柱結構見圖1。

圖1原首層柱結構圖

該工程于2007年1月完成設計工作,2007年3月份開工,在三層梁樓板混凝土施工完畢時,發現首層柱混凝土強度不足。經現場無損檢測和抽芯試驗,首層柱(樁頂標高～建筑2層梁底標高范圍)混凝土強度測試值為25.6～27.5MPa(原設計為C35)。

與此同時,建設單位提出加建一層的要求。增加一層后,房屋總高度變為30.45m,屬高層建筑設計范疇。

顯然,直接加層勢必造成建筑結構的安全隱患,后繼施工前,必須對已建部分進行加固處理。處理方法：首先,分析在已建結構上直接加層的結構模型的受力特性,特別需要判別其是否滿足《高層混凝土結構技術規程》(JGJ3-2002)(以下簡稱《高規》)及《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)(以下簡稱《抗規》)的要求,從而確定需加固的結構構件；進而對已建部分結構進行加固設計,最后,驗算加固后的加層結構模型是否滿足現行規范的各項要求。

2房屋直接加層的結構受力特性分析

2.1直接加層的結構計算模型

原設計采用PKPM系列工程軟件SATWAE進行內力分析和配筋計算。為模擬基于首層柱混凝土強度不足情況下,直接加層后建筑結構的受力特性,直接加層的結構模型是在原設計模型的基礎上,項在紡建種設福方察要臥求扛的晌加計層程部叉位看相量應恒增習加飽一屑個垃結改構活層問。假根賀據委柱旨混慕凝景土襯強志度速檢斧測算報津告汁,杏改尼首倉層全柱題混晉凝廁土齡強敗度嗓等敘級位為左C第2礎5疼,去按蹦《絮高芒規議》屑進居行室設左計糧,顆振砍型盼數詳取萌2美4窯個碗(亂原犧設比計粒取攏2帆1宵個宋)京,凝其截余圍參稍數偷同錦原檢設川計厲。

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賺千表23種情況的計算周期

表33種情況的樓層位移角

3加固設計

通過以上分析,可確定需加固的結構部位是首層柱、個別2層柱、結構1、2層部分框架梁,且加固施工的時機,應選擇在現時樓面活荷載(甚至建筑裝修恒載)尚未形成的有利時期。

3.1框架梁的加固設計

采用外粘貼鋼板加固法,既可增加梁的承載力和剛度,又可減少對室內使用空間的影響。考慮到結構1、2層框架梁加固前并未承受樓面荷載,此時應力水平指標很低,故不考慮應力滯后的影響,按《混凝土結構加固設計規范》(GB50367-2006)進行加固設計。同時,通過驗算,應防止加固后的梁出現“強彎弱剪”現象。部分框架梁加固圖見圖3所示。

圖3梁加固立面圖

3.2框架柱加固設計

框架柱除承載能力不足外,其x向抗側力剛度也不足。結合建筑室內使用空間要求,采用增大截面法加固。角柱沿x、y兩個方向增大截面尺寸,中柱、邊柱沿x向(柱短邊)增大截面尺寸。加固用混凝土強度等級C30,HRB335級鋼筋,加固所需鋼筋用量,按加層后所需鋼筋總量減去原設計鋼筋用量確定。在新舊混凝土結合面,后錨抗剪短筋以增強新舊混凝土的協同作用。新舊混凝土組合截面的混凝土強度按式(1)折算:

fcc=1/2(fc0+0.9fc)[2](1)

式中fcc為新舊混凝土組合截面的混凝土軸心抗壓強度設計值；fc0為舊混凝土軸心抗壓強度設計值；fc為新混凝土軸心抗壓強度設計值。

求得新舊混凝土組合截面的fcc=12.39MPa,電算錄入時按C25強度等級。首層框架柱加固后的截面尺寸見圖5,部分柱加固圖見圖6～圖9所示。

圖5加固后首層柱結構圖

圖6柱加固立面圖

4加固后加層的結構驗算

加固后加層的結構電算模型,首層、2層柱截面按加固后的尺寸錄入,加固后的框架梁截面尺寸,根據剛度等效的原則,由式(2)、式(3)推導出等剛度的混凝土梁截面尺寸計算公式(式4)[2,3],按換算截面尺寸錄入。未加固的梁、柱按原尺寸,其余計算參數同直接加層的結構模型。加固后加層結構的電算結果見表1～表3。

圖7柱加固基礎節點圖

圖8柱加固中間層節點圖

圖9柱加固節點平面圖

EI=Ec0Ic0+0.5EaAaa2a(2)

EI=1/12Ec0?bh3(3)

(4)

式中,EI為加固后的截面剛度近似值；Ec0和Ea分別為原構件混凝土和加固用鋼材的彈性模量；Ic0為原構件截面慣性矩；Aa為加固構件一側外粘鋼材截面面積；aa為受拉與受壓兩側鋼材截面形心之間的距離；b0為加固前梁的截面寬度；h0為加固前梁的截面高度；b為等剛度換算后梁的截面寬度,取b=b0；h為等剛度換算后梁的截面高度。

從表1～3中可以看出,加固后加層結構的自振周期有所降低,x方向地震作用下的層間位移角和柱的軸壓比均能滿足規范要求。另外,加固后的周期比、剪重比、剛重比(未列出)等均符合規范要求。

5結語

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