某鋼筋混凝土框架—剪力墻高層結(jié)構(gòu)的改擴(kuò)建設(shè)計(jì)

孫 旻

(中國海誠工程科技股份有限公司，上海 200030)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和土地資源的緊張，許多業(yè)主考慮將自己的產(chǎn)權(quán)物業(yè)進(jìn)行再開發(fā)利用。根據(jù)中華人民共和國建設(shè)部第148號(hào)令《房屋建筑工程抗震設(shè)防管理規(guī)定》第十六條:“已按工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)或抗震加固的房屋建筑工程在合理使用年限內(nèi)，因各種人為因素使房屋建筑工程抗震能力受損的，或者因改變?cè)O(shè)計(jì)使用性質(zhì)，導(dǎo)致荷載增加或需提高抗震設(shè)防類別的，產(chǎn)權(quán)人應(yīng)當(dāng)委托有相應(yīng)資質(zhì)的單位進(jìn)行抗震驗(yàn)算、修復(fù)或加固。需要進(jìn)行工程檢測(cè)的，應(yīng)由委托具有相應(yīng)資質(zhì)的單位進(jìn)行檢測(cè)?！币虼耍瑢?duì)于改造的項(xiàng)目都要先進(jìn)行抗震鑒定、抗震驗(yàn)算，根據(jù)結(jié)果對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)加固。本文以一鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)改造項(xiàng)目為例，將改建設(shè)計(jì)的流程及加固方案進(jìn)行了闡述。

1 項(xiàng)目概況

有一位于上海市區(qū)的商住辦公綜合樓，建筑面積約為11 000 m2，1998年竣工投入使用。該建筑有地下1層，地上14層，其中第13層，14層僅四角有裝飾性塔樓和水箱間。業(yè)主擬對(duì)第13層和14層塔樓進(jìn)行改建和擴(kuò)建作為辦公用房，擬在塔樓間增加鋼筋混凝土樓板和梁、抬高電梯筒。原建筑地下1層層高為3.6 m，地上1層～3層層高為4.2 m，其余樓層層高為3.3 m，建筑高度為43.750 m(至大屋面)，第13層和14層的層高分別為3.4 m和3.75 m，加層后建筑高度為50.9 m。該建筑的原結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為樁筏基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)為φ650鉆孔灌注樁。對(duì)于加層部分仍考慮為鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)。

2 抗震鑒定及結(jié)構(gòu)分析結(jié)果

由同濟(jì)大學(xué)建設(shè)工程抗震鑒定委員會(huì)對(duì)該樓進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和抗震構(gòu)造分析?，F(xiàn)場(chǎng)地下室無積水滲漏，框架梁、柱及樓板等混凝土密實(shí)平整，屋面板及墻面無裂縫滲水現(xiàn)象，并且經(jīng)測(cè)試混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40。該結(jié)構(gòu)平、立面布置均規(guī)則，梁、柱截面尺寸以及框架梁、柱的箍筋加密區(qū)范圍也符合規(guī)范要求。主要存在的缺陷和不足是:第10層個(gè)別井字梁側(cè)面有垂直細(xì)裂縫，裂縫寬度小于0.1 mm;柱箍筋加密區(qū)體積配箍率不滿足要求。

原結(jié)構(gòu)主要存在以下不足:1)原結(jié)構(gòu)樁基承載力能滿足加層改建需求，但基礎(chǔ)筏板配筋量局部不滿足計(jì)算結(jié)果。2)1層～5層部分剪力墻水平分布筋及部分暗柱配筋量不足。3)部分框架梁和樓層次梁鋼筋量不滿足要求。4)原有結(jié)構(gòu)剪力墻外的樓板配筋不足。5)邊框架柱箍筋加密區(qū)的配筋量不足。

3 加固及修復(fù)處理方案

3.1 梁側(cè)裂縫的處理

對(duì)于10層的梁側(cè)裂縫寬度小于0.1 mm，采用環(huán)氧水泥進(jìn)行封閉。封閉曾騎縫涂抹，寬度30 mm，厚度2 mm，長(zhǎng)度延伸出縫端30 mm。在涂抹環(huán)氧水泥封閉層以前，混凝土表面用鋼絲刷清理，采用壓縮空氣或皮老虎吹干凈，表面必須處于干燥無油漬狀態(tài)，如有油漬需用丙酮或甲苯擦干凈［2］。

3.2 框架柱箍筋加密區(qū)箍筋量不足的處理

在框架柱箍筋加密區(qū)箍筋量不足的部位采用粘貼碳纖維片材的方式進(jìn)行加固。碳纖維片材環(huán)向粘貼，形成環(huán)向圍束作為附加箍筋，來防止柱的塑性鉸區(qū)搭接破壞和提高柱的延性。

加固范圍為柱端箍筋加密區(qū)高度再延伸200 mm。

3.3 梁配筋不足的處理

對(duì)于樓層梁的縱向鋼筋配筋不足的情況，為滿足樓層凈高的使用要求，未采用增大截面加固法，而是采用外粘鋼板的加固方式。外粘鋼板的面積按照GB 50367-2006混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范［1］第10.2節(jié)所述內(nèi)容計(jì)算確定。外粘鋼板構(gòu)造圖見圖1～圖3。

圖1 次梁加固示意圖

圖2 框架梁加固示意圖

3.4 樓板配筋不足的處理

對(duì)于配筋不足的樓板，采用板底雙向粘貼碳纖維片材，板面支座處粘貼碳纖維片材的方式進(jìn)行加固。

圖3 次梁支座加固示意圖

3.5 剪力墻水平分布筋及部分暗柱配筋量不足的處理

按原結(jié)構(gòu)布置結(jié)合改建部分進(jìn)行計(jì)算復(fù)核后，發(fā)現(xiàn)剪力墻的配筋不足，首先考慮的處理方案是封堵不被使用的剪力墻洞口，然后再進(jìn)行計(jì)算分析，對(duì)于仍是配筋不足的剪力墻采用雙面增設(shè)鋼筋混凝土后澆層——板墻進(jìn)行加固，在墻兩側(cè)各加大60 mm，內(nèi)配Ф10@160鋼筋網(wǎng)片，然后用比原結(jié)構(gòu)高一級(jí)的混凝土噴射澆筑，其做法見圖4。剪力墻洞口的封堵，采用與原剪力墻相同的配筋，以植筋的方式進(jìn)行錨固，然后用比原結(jié)構(gòu)高一級(jí)的混凝土澆筑。對(duì)于暗柱的配筋不足，采用外粘鋼板的加固方式，其做法見圖5。先進(jìn)行暗柱的外粘鋼板加固，再進(jìn)行剪力墻外包板墻的施工。

圖4 剪力墻加固示意圖

3.6 基礎(chǔ)筏板配筋量局部不足的處理

對(duì)于基礎(chǔ)筏板出現(xiàn)配筋量不足的情況，通過反復(fù)計(jì)算比較，在框架柱之間合適的位置處增設(shè)兩端為鉸接形式的鋼管柱，以減小底板的計(jì)算跨度，使底板配筋滿足要求。對(duì)于鋼管柱上端的一層框架梁，由于在原跨中增加了支座，除了采用外粘鋼板的形式進(jìn)行截面頂部的加固外，另外在梁截面底部也用外粘鋼板進(jìn)行整體加固，以提高梁的整體剛度。

4 改建部分的處理

改建部分仍為鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)。新增剪力墻與原有剪力墻的連接方式有如下兩種:1)當(dāng)原剪力墻無樓板連接時(shí)，則將原剪力墻鋼筋鑿出，將新剪力墻鋼筋與之焊接搭接;2)當(dāng)原剪力墻有樓板連接時(shí)，則采用植筋的方式連接新增剪力墻。

圖5 剪力墻暗柱加固示意圖

新增樓板與原樓板的連接均為將原樓板的頂面鋼筋鑿出，將新增樓板的頂部鋼筋與之焊接搭接，而新增樓板的底部鋼筋則以植筋的形式錨入邊梁，其做法見圖6。

圖6 新舊樓板鋼筋搭接示意圖

新增梁、柱與原結(jié)構(gòu)的連接均采用植筋的方式。原屋頂結(jié)構(gòu)部分要敲除部分起裝飾作用的框架梁，則保留的框架梁鋼筋與框架柱為直錨并且不滿足鋼筋的抗震錨固長(zhǎng)度要求，因此考慮在鋼筋截?cái)喽嗽黾佣税逡约訌?qiáng)鋼筋的錨固，其做法見圖7。

圖7 框架梁截?cái)噤摻铄^固示意圖

5 結(jié)語

該項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)并未占用建筑使用空間，在施工過程中按規(guī)范要求選用材料和進(jìn)行施工質(zhì)量控制，現(xiàn)已投入使用，效果良好，為以后的改建加固項(xiàng)目積累了經(jīng)驗(yàn)。

［1］GB 50367-2006，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］李國勝.建筑結(jié)構(gòu)裂縫及加層加固疑難問題的處理——附實(shí)例［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.