某綜合樓現(xiàn)有結(jié)構(gòu)加層分析

董晉川

1 工程概況

某綜合樓為一棟帶1層地下室的4層建筑，該建筑采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑平面為“一”字形，坐西朝東，東西寬約11.7 m，南北長(zhǎng)約50.9 m，建筑面積約為1504.8 m2，建筑總高度為16.7 m，基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)，板厚700mm，設(shè)有鋼筋混凝土暗梁。投入使用至今已有10年，現(xiàn)根據(jù)實(shí)際需要，擬在現(xiàn)有4層建筑上增加1層。本文對(duì)該建筑現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)及加層鑒定分析，為該加層設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

2 結(jié)構(gòu)基本檢測(cè)結(jié)果

1)地基基礎(chǔ)情況。

地區(qū)抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.20g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。建筑場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅲ類(lèi)，場(chǎng)地土具有不同程度的液化特性，場(chǎng)地屬對(duì)建筑抗震不利地段，場(chǎng)地卓越周期東西為 0.33 s，南北為 0.33 s，垂直為 0.32 s。

基礎(chǔ):基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)，板厚700mm，設(shè)有鋼筋混凝土暗梁?；茁裆睿?.58 m?；炷猎O(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C25，鋼筋采用HPB235，HRB335，基礎(chǔ)下設(shè)100mm厚混凝土墊層。地基處理:墊層下夯砌300厚片石，20～40碎石加粗砂灌縫，平板振動(dòng)器振實(shí)。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，該建筑場(chǎng)地環(huán)境正常，地基基礎(chǔ)未見(jiàn)異常。

2)主要承重構(gòu)件裂縫情況檢測(cè)。

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，未發(fā)現(xiàn)混凝土梁、板、柱等主要承重構(gòu)件及填充墻體存在可見(jiàn)裂縫，亦未見(jiàn)其他構(gòu)件損傷。

3)結(jié)構(gòu)整體垂直度觀測(cè)。

采用全站儀對(duì)該結(jié)構(gòu)整體垂直度進(jìn)行觀測(cè)。觀測(cè)時(shí)，結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)取在4層屋頂，屋頂距離室外地面為16.7 m。

各頂點(diǎn)實(shí)測(cè)位移值均小于規(guī)范限值，且觀測(cè)結(jié)果無(wú)規(guī)律性。故可認(rèn)為現(xiàn)有結(jié)構(gòu)不存在不適于繼續(xù)承載的頂點(diǎn)側(cè)移。

3 結(jié)構(gòu)加層加固方案分析

3.1 現(xiàn)有結(jié)構(gòu)存在的主要問(wèn)題

1)結(jié)構(gòu)構(gòu)件混凝土原設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)偏低?，F(xiàn)場(chǎng)材料強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)構(gòu)顯示，結(jié)構(gòu)混凝土實(shí)際強(qiáng)度等級(jí)離散性較大，為保證一定的安全度，宜仍按照原設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算。

2)框架填充墻未按照原設(shè)計(jì)采用容重不大于11 kN/m3的粘土空心磚或空心砌塊，實(shí)際上采用了容重較大的燒結(jié)多孔磚。燒結(jié)多孔磚的平均容重為17 kN/m3，容重偏大，導(dǎo)致各層框架梁上恒荷載過(guò)大，底層柱軸力較大，柱軸壓比超限。整體結(jié)構(gòu)自重較大，進(jìn)而導(dǎo)致地震作用較大，對(duì)整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一系列的不利影響。

3)框架柱截面偏小，層高相對(duì)較高(特別是地上1層，層高為4.6 m)，經(jīng)計(jì)算在設(shè)防烈度地震作用下地上1層，2層結(jié)構(gòu)縱、橫兩向的地震彈性層間位移角過(guò)大。地震作用下，過(guò)大的彈性層間位移角將導(dǎo)致填充墻普遍開(kāi)裂，裝修層嚴(yán)重破壞。

4)由于結(jié)構(gòu)自重大，而柱混凝土強(qiáng)度偏低，經(jīng)計(jì)算底部?jī)蓪又妮S壓比超限。

5)經(jīng)計(jì)算，底部3層(含地下室)梁、柱構(gòu)件嚴(yán)重不滿(mǎn)足抗震承載力要求，其他層梁、柱構(gòu)件稍不滿(mǎn)足抗震承載力要求。

6)柱箍筋采用普通箍，實(shí)配箍筋為φ8@100/200。經(jīng)計(jì)算，軸線(xiàn)?上底層框架柱加密區(qū)體積配箍率為0.37%，軸線(xiàn)?，?上底層框架柱加密區(qū)體積配箍率為0.52%，均不滿(mǎn)足GB 50011-2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范第6.3.12條中二級(jí)框架柱體積配箍率不應(yīng)小于0.6%的要求。梁端箍筋配筋量亦稍顯不足。

3.2 加層加固方案分析

根據(jù)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)主要存在的問(wèn)題，結(jié)合在其上增加1層的意圖，加層設(shè)計(jì)時(shí)必須首先考慮加固方案。在局部軸線(xiàn)上增加鋼筋混凝土剪力墻，將現(xiàn)有框架結(jié)構(gòu)體系改為框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系，利用混凝土剪力墻承擔(dān)大部分的地震荷載，同時(shí)將現(xiàn)有填充墻材料更換為粉煤灰加氣混凝土砌塊等材質(zhì)較輕的材料，以改善原基礎(chǔ)、梁、柱結(jié)構(gòu)的受力現(xiàn)狀。

地下1層及地上1層新增剪力墻厚250mm，地上2層～5層新增剪力墻厚200mm，混凝土強(qiáng)度C25。遇有窗洞口時(shí)即按照建筑要求對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行開(kāi)洞。加層方案為直接增加混凝土框架，加層層高為3.9 m，結(jié)構(gòu)梁、板體系及構(gòu)件尺寸均同原結(jié)構(gòu)。計(jì)算時(shí)新增5層填充墻材料按粉煤灰加氣混凝土砌塊計(jì)算，其余層填充墻材料按實(shí)際情況計(jì)算。

4 結(jié)論及建議

1)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中底部?jī)蓪咏^大多數(shù)梁、柱構(gòu)件的抗震承載力不足，不能滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防要求，必須對(duì)其采取合理有效的加固措施。2)可以在局部軸線(xiàn)上增加鋼筋混凝土剪力墻，將現(xiàn)有框架結(jié)構(gòu)體系改為框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系，利用混凝土剪力墻承擔(dān)大部分的地震荷載，起到對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)加固，提高結(jié)構(gòu)抗震承載力的目的。3)鑒于加層加固后，仍有少數(shù)梁、柱構(gòu)件實(shí)配鋼筋略不滿(mǎn)足計(jì)算所需配筋，故應(yīng)將結(jié)構(gòu)現(xiàn)有容重較大的填充墻材料更換為其他輕質(zhì)填充墻材料，以減小結(jié)構(gòu)自重及地震作用，降低柱軸壓比，改善結(jié)構(gòu)地基基礎(chǔ)和梁、柱受力狀況。

［1］JGJ 116-2009，建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程［S］.

［2］GB 50023-2009，建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［3］09SG619-1，房屋建筑抗震加固［S］.

［4］王 穎.混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震分析［J］.山西建筑，2010，36(3):68-69.