由于施工、設(shè)計(jì)等原因引起的建筑質(zhì)量事故，在很多情況下通過(guò)加固時(shí)可以滿足繼續(xù)使用的要求的。對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，最容易出現(xiàn)的質(zhì)量事故之一是混凝土強(qiáng)度等級(jí)不符合要求，目前對(duì)于此類事故常用的加固方法有擴(kuò)大構(gòu)件截面法、外粘鋼（碳纖維）法、混凝土置換法、改變結(jié)構(gòu)體系法等，本文介紹一個(gè)通過(guò)增加剪力墻對(duì)混凝土異性柱框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的設(shè)計(jì)實(shí)例。

工程概況

    本工程為某小區(qū)綜合商住樓，為6層鋼筋混凝土異性柱框架結(jié)構(gòu)，1～2層為連體商鋪，3到6層為住宅，共6個(gè)單位，由兩道變形縫分為三段，每段2個(gè)單元，基礎(chǔ)為柱下獨(dú)立基礎(chǔ)。1層層高3.8m，2層層高3.2m，3到6層層高為2.9m，室內(nèi)外高差0.45m。該工程在主體驗(yàn)收時(shí)，發(fā)現(xiàn)混凝土強(qiáng)度等級(jí)沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，另外，此工程設(shè)計(jì)還存在一些問(wèn)題；此工程所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為8度，根據(jù)《混凝土異性柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 149-2006）的規(guī)定，8度地區(qū)異形柱結(jié)構(gòu)適用的房屋最大高度是12m,而此建筑總高已達(dá)19.05m，雖然此工程設(shè)計(jì)于2004年，《混凝土異性柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》還未生效，但從抗震設(shè)防的角度考慮還是不能滿足要求的。

2加固方案設(shè)計(jì)

2.1方案選擇

    首先，按照檢測(cè)得到的混凝土實(shí)際強(qiáng)度，對(duì)原建筑物的現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)計(jì)算分析（輔助計(jì)算軟件為SATWE和ETABS），計(jì)算結(jié)果表明：（1）除個(gè)別梁外，梁、板均符合承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的要求；（2）1層、2層大部分柱軸壓比不符合《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》

2.2計(jì)算分析

    根據(jù)結(jié)構(gòu)布置的合理性原則結(jié)合該建筑物使用功能要求，將增加的混凝土剪力墻布置在樓梯間及衛(wèi)生間處，新增的混凝土剪力墻的強(qiáng)度等級(jí)1、2層是C35，3到6層是C30。利用SATWE和ETABS對(duì)增加的混凝土剪力墻后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，彈性分析結(jié)果（從自振周期分析可知），相應(yīng)的總地震作用也有所增加（如底層地震剪力墻加約60％左右），但由于剪力墻存在，地震作用力大部分由剪力墻承擔(dān)，框架柱承擔(dān)的地震力僅占10％左右。增加剪力墻后，框架柱承擔(dān)的地震力減少到原來(lái)純框架的20％左右，原來(lái)抗剪承載力不足的柱及梁柱結(jié)點(diǎn)均滿足了規(guī)范的要求。增加剪力墻后，原來(lái)那些軸壓比較大的柱均成了剪力墻的一部分，又根據(jù)《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》6.2.2條的規(guī)定，在抗震等級(jí)相同的情況下，異形柱框架-剪力墻結(jié)構(gòu)柱的軸力墻后，軸壓比不足的柱僅有1層的3根，這3根柱截面均為L型，通過(guò)增加翼緣將L型截面改為T星，使其軸壓比滿足規(guī)范要求。

    為了保證加固后建筑物的安全，對(duì)加固方案進(jìn)行了彈塑性動(dòng)力時(shí)程分析和Pushover抗倒塌分析。時(shí)程分析選取了蘭州人工波、Taft波和Oroville EarL Broadbe波進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果表明，在地面最大加速度取8度罕遇地震的400cm/s²時(shí)，結(jié)構(gòu)頂部最大位移為26.5mm。最大層間位移角為1/560rad，完全滿足《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的要求。

根據(jù)《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，異形柱結(jié)構(gòu)混凝土最低的強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)小于C25，而此

    商住樓原結(jié)構(gòu)中部分梁柱并沒(méi)有達(dá)到規(guī)范要求，經(jīng)過(guò)仔細(xì)檢測(cè)原結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)該工程只是混凝土強(qiáng)度沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，鋼筋的施工質(zhì)量還比較好，異形柱截面尺寸薄，若混凝土強(qiáng)度等級(jí)小于C25，則可能達(dá)不到其與鋼筋之間保證粘結(jié)的要求，而結(jié)構(gòu)中梁柱配筋普遍偏大，最少的也要大于計(jì)算結(jié)果的20％，且鋼筋直徑均較小，柱中最大的鋼筋直徑是20mm，梁中最大的鋼筋直徑是18mm，偏大的配筋和較小的鋼筋直徑可以彌補(bǔ)由于混凝土強(qiáng)度低造成粘結(jié)性能下降的影響，且原結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度也僅是略低于C25，經(jīng)當(dāng)?shù)亟ㄗh主管部門組織專家論證，同意不對(duì)低于C25的梁柱進(jìn)行針對(duì)混凝土強(qiáng)度不足的加固處理。

2.3新增剪力墻構(gòu)造設(shè)計(jì)

    新增剪力墻的鋼筋用化學(xué)植筋方式與原梁柱連接，為了保證新增剪力墻與原梁柱可靠連接，采用添加微量膨脹劑的無(wú)收縮混凝土澆筑。

2.4基礎(chǔ)加固設(shè)計(jì)

    根據(jù)承載力要求及構(gòu)造要求，新增剪力墻下的基礎(chǔ)需由獨(dú)立基礎(chǔ)改為條形基礎(chǔ)。為了降低加固難度，加固設(shè)計(jì)中盡量利用原基礎(chǔ)，按基底鋼筋反算條基的截面尺寸，并通過(guò)舊混凝土的粘結(jié)。

3結(jié)束語(yǔ)

    改變結(jié)構(gòu)體系是近些年新興的一種建筑結(jié)構(gòu)加固方法，本文通過(guò)工程實(shí)例，介紹了利用增加剪力墻改變結(jié)構(gòu)體系法對(duì)異形柱框架結(jié)構(gòu)商住樓進(jìn)行抗震加固的設(shè)計(jì)計(jì)算要點(diǎn)，并和常規(guī)的擴(kuò)大梁柱截面加固法進(jìn)行了技術(shù)、經(jīng)濟(jì)對(duì)比，該方法具有施工簡(jiǎn)單。經(jīng)濟(jì)可靠、又不會(huì)影響原有建筑使用功能的優(yōu)點(diǎn)，是一種行之有效的加固方法。希望通過(guò)本文，能為同類加固工程提供一定的參考。

    該加固工程已于2006年8月完工并通過(guò)驗(yàn)收。

    改變結(jié)構(gòu)體系是建筑結(jié)構(gòu)加固常用方法之一，本文通過(guò)對(duì)某異形柱框架結(jié)構(gòu)商住樓加固設(shè)計(jì)的介紹，希望能為同類加固工程的設(shè)計(jì)提供參考。

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