淺談磚混結(jié)構(gòu)建筑加固設(shè)計(jì)

1、<p>　　淺談磚混結(jié)構(gòu)建筑加固設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：本文結(jié)合工程實(shí)例,在諸多限制條件下,以加固補(bǔ)強(qiáng)期望后續(xù)設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)符合安全標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo),對(duì)加固補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)進(jìn)行多方案比較,各種加固措施靈活運(yùn)用,對(duì)該類建筑的加固設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探討。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：辦公樓；磚混結(jié)構(gòu)；加固設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)方法 </p><p>　　Abstract: in

2、this paper, combined with the engineering example, under the condition of the restrictions, to reinforce reinforcing expectations the follow-up within the design life safety standards as the goal, the reinforcement reinf

3、orcement design scheme comparison, more flexible use of various reinforcement methods, the strengthening design method of this kind of building are discussed in this paper. </p><p>　　Keywords: building; Bric

4、k structure; Reinforcement design; Design method </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2104（2013） </p><p><b>　　1．工程概況 </b></p><p>　　某辦公樓于1963年建成, 該建筑由中部6層、東西兩側(cè)4層(局部5層,以下

5、簡(jiǎn)稱4層部分)、北側(cè)3層階梯辦公室及東西兩翼的實(shí)驗(yàn)室和閱覽室組成, 東西兩側(cè)2 層部分設(shè)有地下室。各部分由變形縫分為獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元,6 層部分建筑總高度24.70m,4 層部為16.10m, 總建筑面積約23000m2,全部為磚混結(jié)構(gòu)。樓、屋蓋體系-中廳部分、階梯部分為現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu);其余部分均為預(yù)制梁、槽板結(jié)構(gòu),無圈梁。基礎(chǔ)為漿砌毛石條基,持力層為強(qiáng)風(fēng)化板巖。該地區(qū)抗震設(shè)防烈度為7 度,設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.1g, 設(shè)計(jì)地震

6、分組為第1組；基本風(fēng)壓值為0.65kN/m2；場(chǎng)地類別為Ⅰ類。 </p><p>　　2．結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及加固原則 </p><p>　　2.1．結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀、檢測(cè)情況。加固前檢測(cè)單位對(duì)主樓進(jìn)行了檢測(cè)。經(jīng)檢測(cè),紅磚強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到MU10,但經(jīng)近50年的使用,砂漿強(qiáng)度嚴(yán)重退化,強(qiáng)度等級(jí)為1.0～3.5MPa,大幅度地低于原設(shè)計(jì)的50#～100#混合砂漿的強(qiáng)度值?？v橫墻砌筑咬槎良好。設(shè)計(jì)人員現(xiàn)場(chǎng)查勘發(fā)現(xiàn),

7、有部分承重窗間墻幾何尺寸與原設(shè)計(jì)不符,且相差很大,因此對(duì)所有承重墻的幾何尺寸進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。辦公部分梁板未發(fā)現(xiàn)受力裂縫,階梯教室梁、板混凝土強(qiáng)度等級(jí)均在C15左右。 </p><p>　　抗震橫墻最大間距15m(4層部分),房屋總高度24.7m(6層部分),無圈梁,不符合GB50023-2009《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》的要求;抗震橫墻間距亦不符合第一級(jí)鑒定要求的限值。檢測(cè)結(jié)論為應(yīng)采取加固補(bǔ)強(qiáng)措施。 </p>

8、;<p>　　2.2．加固原則及范圍 </p><p>　　在業(yè)主要求下, 辦公樓完全保持既有的建筑風(fēng)格,對(duì)主樓的承載力和抗震能力進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固、內(nèi)部升級(jí)改造,外飾面盡量不破壞,以保持一致的外觀效果;加固后續(xù)設(shè)計(jì)使用年限為30年。加固分兩期進(jìn)行,現(xiàn)階段只對(duì)辦公部分和階梯教室進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固。 </p><p>　　3．加固方案的選擇 </p><p>　　3

9、.1．承載力及抗震驗(yàn)算。在確定加固方案之前,以檢測(cè)結(jié)果作為基本依據(jù),對(duì)原墻體承載力及抗震進(jìn)行了計(jì)算分析。 </p><p>　　(1)承載力驗(yàn)算:對(duì)所有承重墻體進(jìn)行的抗壓驗(yàn)算結(jié)果表明, 兩側(cè)4 層部分滿足承載力要求；中部6層部分的窗間墻、內(nèi)縱墻和中廳橫墻以及階梯教室的承重外墻均不滿足承載力要求,最不利墻段的計(jì)算承載力僅達(dá)到設(shè)計(jì)要求的50%～60%。(2)抗震驗(yàn)算:在7度區(qū),如以后續(xù)設(shè)計(jì)使用年限30年為標(biāo)準(zhǔn), 運(yùn)用

10、地震危險(xiǎn)性分析的研究成果,地震作用取重現(xiàn)期30年,按相應(yīng)可接受超越概率為10%確定設(shè)防烈度,并采取相應(yīng)的抗震措施,加固后的結(jié)構(gòu)在后續(xù)使用年限內(nèi),其抗震設(shè)防安全可靠性可達(dá)到新建工程要求的概率水準(zhǔn)。經(jīng)計(jì)算,設(shè)防烈度約為6.7度,設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.08g,相應(yīng)多遇地震的影響系數(shù)最大值αmax=0.064,地震作用相當(dāng)于7度(0.1g)時(shí)的80%?？拐饦?gòu)造可執(zhí)行GB 50023-2009《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定。 </p>

11、;<p>　　按上述原則, 經(jīng)驗(yàn)算4層部分滿足抗震驗(yàn)算要求(最不利部位為所需承載力的1.1 倍),6層部分和階梯教室墻體不滿足抗震驗(yàn)算要求。 </p><p>　　3.2．加固方案比選 </p><p>　　根據(jù)抗壓承載力和抗震驗(yàn)算結(jié)果,6層部分和階梯教室墻體應(yīng)進(jìn)行全面補(bǔ)強(qiáng)加固；階梯辦公室大梁混凝土強(qiáng)度較低應(yīng)進(jìn)行加固；4層部分,只需按抗震構(gòu)造要求進(jìn)行加固。對(duì)于墻體抗壓承載力不

12、足, 一般可采取面層加固或板墻加固法?？紤]到主樓6層部分、階梯辦公室原砌體的砂漿強(qiáng)度較低,砌體抗壓承載力嚴(yán)重不足,采取板墻加固法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)比較適合,并在每層樓板下縱橫墻的加固板墻內(nèi)設(shè)4<10水平筋加穿墻箍筋加強(qiáng)帶,作為該位置上的圈梁。 </p><p>　　對(duì)階梯辦公室大梁采用外粘鋼加固法,以滿足承載力要求。 </p><p>　　4層部分,主要是針對(duì)剛性體系要求的抗震橫墻最大間距和圈

13、梁設(shè)置不符合鑒定標(biāo)準(zhǔn)的要求的情況,加固設(shè)計(jì)應(yīng)增設(shè)抗震橫墻和圈梁。增設(shè)抗震橫墻,一般可采用設(shè)置基礎(chǔ)的磚砌體墻或鋼筋混凝土墻,只要與原墻體進(jìn)行可靠的錨拉即可。但主樓在該位置設(shè)有局部地下室,有一道橫墻至地下室頂板,底板置于毛石基礎(chǔ)上。經(jīng)復(fù)核,原基礎(chǔ)僅考慮了地下室底板和頂板的荷載,故不能承受新增抗震墻及樓面荷載重分布后所分擔(dān)的荷載,需對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行加固。但這樣做將破壞底板,并很難解決防水問題,極易造成隱患。另外,施工期間還要進(jìn)行降水,既不安全,也不

14、經(jīng)濟(jì)。因此不宜采用增設(shè)實(shí)體抗震墻的方案?？紤]到地下室基礎(chǔ)及底板雖不能再承受豎向荷載,卻能很好地傳遞地震作用下的水平剪力。經(jīng)研究,采用了以鋼支撐替代抗震橫墻的方案,通過支撐將水平地震作用傳至基礎(chǔ)。增設(shè)圈梁,目前通常作法是在外墻上外貼鋼筋混凝圈梁或型鋼,內(nèi)橫墻采用鋼拉桿與圈梁拉結(jié), 圈梁斷面常采用180mm×240mm。但業(yè)主要求加固不能改變主樓的既有風(fēng)格,這樣,外貼圈梁的方案顯然不可行。經(jīng)反復(fù)研究,采取了將鋼筋混凝土圈梁一分為二

15、并置入墻體內(nèi)外兩側(cè)的"嵌入式組合圈梁"方案,保證了原建筑立面不受影響。 </p><p><b>　　4．加固設(shè)計(jì) </b></p><p>　　4.1．板墻加固設(shè)計(jì)。 </p><p>　　6層部分、階梯辦公室采用C20噴射混凝土板墻,內(nèi)配<8@200雙向鋼筋網(wǎng),外墻內(nèi)側(cè)單面噴射80mm厚混凝土,內(nèi)墻雙面噴射60mm

16、厚混凝土,詳見圖1。經(jīng)驗(yàn)算,加固后均滿足承載力和抗震的要求。 </p><p><b>　　圖1 板墻加固圖 </b></p><p>　　4.2．嵌入式組合圈梁及拉結(jié)設(shè)計(jì) </p><p>　　對(duì)無圈梁的4層部分, 每層外墻設(shè)嵌入式組合圈梁,詳見圖2,組合圈梁每隔開間用鋼拉桿拉結(jié)或與進(jìn)深梁錨拉。單側(cè)走廊整體性差,是抗震的薄弱部位,該部位采用鋼

17、筋混凝土現(xiàn)澆拉梁(300mm×180mm)將外墻與內(nèi)橫墻拉桿或進(jìn)深梁拉結(jié)的方式予以加強(qiáng),使每層形成封閉的環(huán)箍體系,拉梁采用C20 混凝土澆筑。 </p><p>　　圖2 嵌入式組合圈梁 </p><p>　　4.3．鋼支撐設(shè)計(jì) </p><p>　　在原15m間距的內(nèi)橫墻間增設(shè)一道鋼支撐,鋼支撐設(shè)計(jì)應(yīng)滿足作為剛性計(jì)算方案房屋橫墻的剛度要求, 根據(jù)《砌體結(jié)

18、構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001), 鋼支撐在風(fēng)荷載和地震作用情況下,其最大位移值應(yīng)滿足:Umax≤H/4000(H為房屋總高度), 以此為控制條件對(duì)鋼支撐進(jìn)行設(shè)計(jì),詳見圖3,并進(jìn)行了"中震"不屈服驗(yàn)算(地震參數(shù)參照有關(guān)文獻(xiàn))。 </p><p><b>　　圖3 鋼支撐簡(jiǎn)圖 </b></p><p>　　4.4．階梯教室混凝土梁加固 <

19、;/p><p>　　階梯教室鋼筋混凝土大梁, 采用梁底及支座粘鋼加固的方法, 以滿足抗彎承載力要求；梁端設(shè)鋼板箍加錨栓解決抗剪問題,同時(shí)可使端部混凝土處于多向約束狀態(tài), 改善其受力性能,詳見圖4。 </p><p>　　圖4 階梯辦公室梁加固詳圖 </p><p><b>　　4.5．施工要求 </b></p><p>　　

20、嵌入式組合圈梁在施工時(shí)會(huì)削弱墻體,應(yīng)采取分段、分面漸近式施工方式,必要時(shí)應(yīng)采取支撐措施,以保證施工期間的安全。凹槽可采用機(jī)械切割方式形成,采用噴射混凝土施工。鋼支撐應(yīng)與原墻體及進(jìn)深梁結(jié)合緊密、連結(jié)可靠,以保證有效地傳遞水平力,達(dá)到抗震墻的效果。 </p><p><b>　　5．結(jié)語 </b></p><p>　　(1)對(duì)于建造年代較早的老建筑,由于使用時(shí)間較長(zhǎng)、技術(shù)

21、資料不全,不應(yīng)只對(duì)材料強(qiáng)度、整體及構(gòu)件外觀表征進(jìn)行檢測(cè),設(shè)計(jì)人員還應(yīng)對(duì)重要承重構(gòu)件的幾何尺寸進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)。以便全面、準(zhǔn)確地反映結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀。 </p><p>　　(2)根據(jù)加固后的預(yù)期設(shè)計(jì)使用年限,合理確定抗震設(shè)防目標(biāo)及地震作用基本參數(shù),并按相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)采取抗震措施,在后續(xù)使用年限內(nèi)其抗震設(shè)防安全可靠性可達(dá)到新建工程要求的安全保證概率,加固的成本相對(duì)經(jīng)濟(jì)。 </p><p>　　(3)對(duì)磚混結(jié)

22、構(gòu)抗震加固時(shí)采用"嵌入式組合圈梁"可滿足此類建筑的特殊要求,且效果明顯。增設(shè)抗震橫墻若受條件限制時(shí),可采用符合剛性計(jì)算方案要求的其他構(gòu)件替代, 并加強(qiáng)連結(jié),也可取得與實(shí)體墻同樣的效果。 </p><p>　　該建筑目前使用情況表明, 通過采取本文所述的設(shè)計(jì)方法對(duì)其進(jìn)行全面、系統(tǒng)的加固補(bǔ)強(qiáng),達(dá)到了提高承載力水平、改善抗震性能和內(nèi)部升級(jí)改造的目的,使這座老建筑得以重新恢復(fù)甚至超越其往日的風(fēng)采。 &

23、lt;/p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50023-2009 建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009. </p><p>　　[2] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ116-98 建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009.