某框剪結構房屋加固改造設計

陳晗 張錦濤

某辦公大樓因建筑功能改變，需對原框剪結構進行改造。改造后部分區(qū)域的荷載成倍增加，由此造成原結構部分鋼筋混凝土框架柱、框架梁、次梁及樓面板承載力不足，需要進行加固設計。以該工程為背景，探討了鋼筋混凝土構件加固的常用方法及適用條件，可為加固設計人員提供參考。

改造； 荷載增加； 構件加固

TU746.3 A

［定稿日期］2022-05-09

［作者簡介］陳晗（1994—），男，本科，助理工程師，從事結構鑒定及加固設計工作。

為滿足生活和工作環(huán)境的需要，會對原有房屋進行維修改造。在改造過程中，最為常見的就是因荷載增加而造成部分結構構件承載力不足的問題。應根據(jù)項目的實際情況，綜合考慮適用性、經(jīng)濟性、可靠性，確定最優(yōu)的加固方案。

1 工程概況

某辦公樓位于四川省綿陽市，為一棟地上5層地下1層的框架-剪力墻結構房屋，基礎為柱下梁板式筏基，第一層結構平面布置圖見圖1。該房屋于2006年開工，2007年主體結構竣工?，F(xiàn)某單位擬將第一層進行改造，改造后作為機房等功能使用。

該房屋安全等級為二級，建筑抗震設防類別為丙類，設計基本風壓為0.3 kN/mm2，工程建筑場地類別為II類，場地地震基本烈度為6度，設計地震分組為第二組，設計基本地震加速度為0.050g。改造后建筑能功能及荷載見表1。由此可以看出，本工程涉及的改造范圍不大，但部分區(qū)域荷載增加較多，因此在技術可靠、安全適用、經(jīng)濟合理、確保質量的前提下選取適當?shù)募庸谭椒ㄊ窃O計的重難點。

2 結構加固計算

采用中國建筑科學研究院有限公司PKPM系列軟件建立空間結構模型，進行空間結構計算與分析，模型簡圖見圖2。根據(jù)計算結果得出結論：擬改造區(qū)域的地基基礎承載力滿足規(guī)范要求；房屋結構總體參數(shù)（位移比、質量比、剛度比及周期比等）滿足規(guī)范要求；剪力墻承載力滿足規(guī)范要求；部分鋼筋混凝土柱、梁及板承載力不滿足規(guī)范要求。

3 結構加固設計

3.1 框架柱加固設計

根據(jù)空間模型計算結果，考慮安全適用、經(jīng)濟合理及現(xiàn)場施工的要求，當混凝土柱縱向配筋不足但相差較小或水平方向配筋不足時，采用外包型鋼的方式進行加固。當混凝土柱軸壓比超限或縱向及水平向配筋均不足時，采用增大截面的方式進行加固設計（圖3）。

3.2 框架梁及次梁加固

根據(jù)空間模型計算結果，考慮安全適用、經(jīng)濟合理及現(xiàn)場施工的要求，因該項目主梁受彎承載力、加密區(qū)箍筋配筋不滿足要求且相差較大時，采用增大截面的方式進行加固設計。部分次梁的梁頂或梁底配筋不足，采用粘貼纖維復合材和直接剪切型錨栓鋼板加固法進行加固設計。項目采用的直接剪切型錨栓鋼板加固法與傳統(tǒng)的粘貼鋼板加固法相比，能實現(xiàn)錨栓與鋼板在縱向受力方向上的無間隙安裝，從受力開始即實現(xiàn)協(xié)同工作，最大限度利用材料承載能力，提高構件剛度，限值裂縫發(fā)展；同時也徹底消除粘貼鋼板加固固有的剝離風險，打破對承載力提高幅度的限值（圖4）。

3.3 樓面板加固

根據(jù)空間模型計算結果，該項目部分區(qū)域原有樓面板承載力不滿足要求，且相差較大，常用的粘貼鋼板或纖維復合材等加固法將不適用?？紤]到原有樓面板為雙層雙向配筋及層高限制等因素，采用增設支點加固法對樓面板進行加固。具體措施為在1層新增HN400×200×8×13的鋼梁，鋼梁與原結構連接見圖5。

4 結束語

（1）針對房屋結構實際出現(xiàn)的問題，應綜合考慮加固方案的適用性、經(jīng)濟性、可靠性等，確定最優(yōu)的加固方案。

（2）本文針對綿陽某房屋構件承載力不足問題，使用了增大截面法、包鋼法、粘貼纖維復合材法、直接剪切型錨栓鋼板法及增設支點法對其進行加固，既解決了問題，又有很好的經(jīng)濟效益。本文的研究工作，對類似的結構加固有一定的指導意義。

參考文獻［1］ 混凝土結構加固設計規(guī)范：GB50367-2013［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

［2］ 建筑結構荷載規(guī)范：GB50009-2012［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

［3］ 馬建偉，郝會芬.北京出版社辦公樓加固改造結構設計［J］.四川建筑科學研究，2014，40（5）：100-104.