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上海某住宅樓整體加固改造設(shè)計(jì)方法

文章出處:網(wǎng)絡(luò)????作者:酋順房屋鑒定所????時(shí)間:2019-04-09 08:35:43????點(diǎn)擊:85
  
  【摘要】:某住宅結(jié)構(gòu)原設(shè)計(jì)為底框砌體結(jié)構(gòu),現(xiàn)擬將房屋的一梯一戶和一梯兩戶改為一梯兩戶和一梯三戶,需對其進(jìn)行整體抗震和承載力加固。對加固方案進(jìn)行了詳細(xì)的說明,其中用到了目前結(jié)構(gòu)加固中常用的增大截面法、外粘型鋼加固法、粘貼鋼板加固法等方法。采用PKPM軟件的Satwe模塊進(jìn)行了加固效果分析。
  【關(guān)鍵詞】:加固,增大截面法,外粘型鋼加固法,粘貼鋼板加固法
  1 工程概況
  該房屋位于上海,建成于2006年,原建筑設(shè)計(jì)使用功能為住宅,自建成后處于空置狀態(tài)。房屋建筑平面近似矩形,東西向總長度65.54m,南北向?qū)挾?2.24m,室內(nèi)外高差0.15m。房屋分東西兩個(gè)單體,東側(cè)單體為7層砌體結(jié)構(gòu),西側(cè)單體為5層的底部框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。房屋建筑結(jié)構(gòu)概況詳見表1?,F(xiàn)擬將西側(cè)單體的一梯一戶改為一梯兩戶,將東側(cè)單體的一梯兩戶改為一梯三戶。原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)層見圖1~3。
上海某住宅樓整體加固改造設(shè)計(jì)方法
 
  圖1 西側(cè)單體一層結(jié)構(gòu)平面圖
  圖2 西側(cè)單體標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面圖
  圖3 東側(cè)單體標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面圖
  表1 房屋建筑、結(jié)構(gòu)概況一覽表
建筑概況 總面積 4633.8m2 建筑高度 19.6m(東)/14.0m(西)
地上層數(shù) 7層(東)/ 5層(西) 地下層數(shù) 無地下室
層高 均為2.8m 柱距(開間) 2.3m/3.6m/4.2m/4.1m
平面形狀 近似矩形 樓、屋面 現(xiàn)澆混凝土板
地基基礎(chǔ) 基礎(chǔ)形式 樁基礎(chǔ)(靜壓預(yù)制鋼筋混凝土方樁,樁編號JAZHb-335-10109B,樁徑350mm×350mm,樁頂標(biāo)高-1.930m)
基礎(chǔ)尺寸 梁式承臺(tái)700mm×650mm,底標(biāo)高-2.100m
地基處理
上部結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)形式 砌體結(jié)構(gòu)(東)
 底部框架剪力墻結(jié)構(gòu)(西)
沉降縫設(shè)置 縫寬160mm
設(shè)防烈度/場地類別 7度/IV類場地 抗震等級 框架二級、抗震墻二級
框架柱尺寸(mm) 450×450,450×850,450×650,450×800,450×1250等 框架梁尺寸(mm) 650×500,350×550,350×500,400×550,400×500等
剪力墻尺寸 240mm
樓板厚度(mm) 主要為110 基本風(fēng)壓、雪壓 0.55kN/m2,0.20kN/m2
混凝土
設(shè)計(jì)強(qiáng)度
西側(cè)單體2.8m標(biāo)高以上和東側(cè)單體的梁板柱混凝土均為C25;西側(cè)單體2.8m標(biāo)高處及以下的梁板柱混凝土均為C35
砌體墻材料 東側(cè)單體:±0.00以下墻身采用MU15標(biāo)準(zhǔn)磚,M10水泥砂漿砌筑;±0.00以上墻身1~4層采用MU10多孔磚,M10混合砂漿砌筑;5~7層采用MU10多孔磚,M7.5混合砂漿砌筑。
西側(cè)單體:±0.00以下墻身采用MU10小型空心砌塊,Mb10水泥砂漿砌筑,孔洞用C20素砼填實(shí);底框填充墻為小型空心砌塊,Mb7.5混合砂漿砌筑;±0.00以上墻身2~4層采用MU10多孔磚,M10混合砂漿砌筑;5層采用MU10多孔磚,M7.5混合砂漿砌筑。
 
  2 原結(jié)構(gòu)驗(yàn)算結(jié)果
  考慮擬改造方案,用PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件建立合理的計(jì)算模型對原結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算。
  抗震設(shè)防要求:改造后使用年限為50年;抗震設(shè)防烈度為7度(0.1g),設(shè)計(jì)地震分組為第二組,特征周期為0.90s,場地類別為上海Ⅳ類。底部框架剪力墻部分框架抗震等級取為二級,剪力墻抗震等級取為二級。
  風(fēng)荷載:基本風(fēng)壓取0.55kN/m2,地面粗糙度取B類。
  活荷載取值主要依據(jù)實(shí)際建筑功能按照國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2012)確定,樓屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值取值參見表2。樓(屋)面恒荷載的確定根據(jù)改造方案中建筑樓面構(gòu)造做法確定,樓屋面恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值附加值取值參見表3。分隔墻荷載根據(jù)墻體材料、厚度和高度確定。房屋梁、板、柱等結(jié)構(gòu)自重由計(jì)算軟件自動(dòng)導(dǎo)算,考慮混凝土構(gòu)件表面粉刷層的重量,混凝土容重近似取26kN/m3,基本雪壓取0.20kN/m2。

  表2 房屋樓(屋)面活荷載取值(kN/m2)
功能區(qū) 活荷載取值 功能區(qū) 活荷載取值
樓面 2.0 走廊(陽臺(tái)) 2.5
樓梯間 3.5 不上人屋面 0.5
上人屋面 2.0 衛(wèi)生間(有浴缸) 2.5(4.0)

 
  表3 房屋樓(屋)面恒荷載取值(kN/m2)
建筑功能 衛(wèi)生間樓面 門廳、走廊等樓面 其他
樓面
屋面
恒荷載附加值 1.5 1.5 1.5 3.0

 
  材料:依據(jù)房屋的抗震鑒定報(bào)告,磚強(qiáng)度、砂漿強(qiáng)度、鋼筋以及混凝土強(qiáng)度根據(jù)原設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)取值。
  依據(jù)房屋的抗震鑒定報(bào)告,構(gòu)件截面尺寸按照原設(shè)計(jì)圖紙取值。
  通過分析和計(jì)算,反映出以下幾個(gè)問題:
  (1)底框剛度比
  改造后,底框剛度比遠(yuǎn)超抗震規(guī)范限值。
  (2)墻抗震驗(yàn)算、墻受壓承載力、墻體高厚比
  抗力與效應(yīng)比值、抗力與荷載效應(yīng)比值以及高厚比與允許高厚比值均存在小于規(guī)范要求的最小限值情況。
  (3)底框部分的鋼筋混凝土構(gòu)件配筋和砌體中梁、板的配筋復(fù)核
  將計(jì)算結(jié)果與原來設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn),局部底框梁、柱的配筋不足,局部砌體標(biāo)準(zhǔn)層梁、板的配筋不足。
  (4)地基基礎(chǔ)驗(yàn)算
  采用板元法基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)有限元程序JCCAD進(jìn)行基礎(chǔ)驗(yàn)算,表明既有基礎(chǔ)基本滿足要求。新增陽臺(tái)和門廳需要增設(shè)相應(yīng)基礎(chǔ)。
  (5)抗震構(gòu)造措施
  西側(cè)一層底框中的框架柱箍筋間距設(shè)置不滿足現(xiàn)有抗震構(gòu)造措施要求,西側(cè)二層和東側(cè)一~三層的所有砌體承重墻以及樓梯間的所有砌體承重的構(gòu)造不滿足要求。
  由于戶型的變動(dòng)引起的上部結(jié)構(gòu)的變動(dòng)有:
  (1)少數(shù)砌體承重墻體的拆除,相應(yīng)擱置于承重墻體上的梁支座缺失,墻頂圈梁變承重梁;
  (2)一根框架柱的拆除;
  (3)剪力墻體的開洞;
  (4)隔墻的增加引起局部相應(yīng)樓板上的荷載增加。
  結(jié)合以上分析和驗(yàn)算,房屋靜承載力和抗震都不能滿足規(guī)范要求,為了保證結(jié)構(gòu)的安全性,必須對房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理。
  3 加固方案及加固后計(jì)算結(jié)果
  通過對結(jié)構(gòu)體系的整體分析,并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際施工條件,房屋使用的空間要求,以及委托方的要求,本著經(jīng)濟(jì)適用的原則提出了以下的加固方案。
  3.1承載力不足的加固
  對配筋不足的底部框架剪力墻的梁采用外粘型鋼加固法處理,由于層高的條件限制,加之配筋不足量超過了40%,所以排除了增大截面加固法和粘貼碳纖維加固法。
  對砌體中的圈梁采用增大截面法加固處理,支座缺失的梁采用梁接長的方法加固處理,對新增隔墻下板跨過大處采用板下增設(shè)鋼筋混凝土梁的方法處理。
  對配筋不足的板采用粘貼鋼板加固法處理,新開通風(fēng)洞口的板采用粘貼碳纖維加固法處理。配筋不足的樓板,委托方擔(dān)心后期住宅出售后再裝修時(shí)板面加固層易遭破壞,從而排除了粘貼碳纖維加固方法。
  對剪力墻開洞部位采用圖集13G311-1中墻開洞型鋼加固法處理。
  根據(jù)計(jì)算結(jié)果和地勘資料,考慮到施工影響,對于新增陽臺(tái)基礎(chǔ)采用增做鋼筋混凝土錨桿靜壓樁+梁式基礎(chǔ)的方法處理,并規(guī)定基礎(chǔ)梁強(qiáng)度達(dá)到100%后再進(jìn)行樁施工;新增門廳處的基礎(chǔ)采用增設(shè)筏板的方法處理。
  3.2抗震加固
  抗震加固方案如下:
  由于西側(cè)單體一層中剪力墻開洞和一根框架柱拆除,導(dǎo)致底框剛度比不足,采用接長開洞的剪力墻,以及拆除框架柱的附近增設(shè)剪力墻處理方法,以增加底框結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度;
  框架柱加密區(qū)箍筋配置不能滿足現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中對抗震構(gòu)造措施的相關(guān)規(guī)定,因柱截面高度和截面高寬比比較大,住宅空間需求等原因,選用外粘型鋼加固法處理;
  對構(gòu)造不滿足要求的砌體承重墻體,采用鋼筋網(wǎng)水泥砂漿面層加固法和增設(shè)構(gòu)造柱加固法處理。
  3.3加固后計(jì)算結(jié)果
  (1)底框剛度比
  加固后,底框剛度滿足規(guī)范要求。
  (2)墻抗震驗(yàn)算、墻受壓承載力、墻體高厚比
  加固后抗力與效應(yīng)比值、抗力與荷載效應(yīng)比值以及高厚比與允許高厚比值均達(dá)到規(guī)范要求。
  (3)底框部分的鋼筋混凝土構(gòu)件配筋和砌體中梁、板的配筋復(fù)核
  通過上述方案加固改造后,結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)梁、柱超筋現(xiàn)象。
  (4)地基基礎(chǔ)驗(yàn)算
  新增陽臺(tái)和門廳處增設(shè)基礎(chǔ)的沉降、樁基反力等均滿足要求。
  由此可見,上述加固方案有效可行,加固后的結(jié)構(gòu)能滿足改造后的使用要求。
抗震加固
 
  4 結(jié)論
  從本工程實(shí)例可以看出,住宅樓的結(jié)構(gòu)涵蓋了砌體結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)兩種形式,抗震加固既要考慮砌體相關(guān)的加固要求,又要考慮鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固要求,兩種結(jié)構(gòu)抗震加固的碰撞中,又要兼顧使用空間使用要求和施工可行性,還得達(dá)到良好的經(jīng)濟(jì)效益,相信無論是對砌體結(jié)構(gòu)還是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的住宅樓的改造加固工程都具有一定的借鑒意義。
  參考文獻(xiàn):
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