某多层框架房屋接层加固设计

　　[摘要]提出了烂尾楼工程续建改造的工作顺序，使用年限的确定和依据规范的选择。强调了改造工程与新建工程在计算上的区别，改造工程需要更细致的对待。介绍了各构件加固节点的做法。
　　1工程概况
　　项目位于大连市中南路虎滩乐园附近，为酒店类公建。原建筑主体结构于1997年建成，因资金原因未投入使用，为地下一层、地上7层的钢筋混凝土框架结构。建筑面积约为4000m2，屋顶为彩钢板弧形顶。2007年新业主要求在其上再接两层，改造为酒店式公寓。为满足消防及疏散的要求，还需在原楼一侧增设楼梯间。原结构和调整后结构平面布置如图1所示：
　　2确定结构改造方案：
　　2.1原混凝土框架结构检测
　　为了了解结构现场施工与原图纸的符合性，该结构的安全性、适用性和耐久性是否满足要求，业主委托大连理工大学振动与强度测试中心对主体结构进行检测。检测项目主要包括：主要混凝土构件抗压强度检测，混凝土碳化深度检测，钢筋分布、保护层厚度及锈蚀检测，裂缝及其分布等外观检测。
　　检测结果表明：
　　混凝土构件表面未见明显的结构性裂缝和异常变形。但构件的碳化深度普遍超过6mm，检测报告提出了修正后的抗压强度值。构件钢筋配置情况基本符合原有图纸。因此调整后的结构整体计算中，可以采用原有图纸的钢筋配置。该楼结构体系较为合理，平面布置规则，整体性好，基础为独立基础加防水板，其持力层为碎石含量较高的碎石土，为加层改造创造了好的条件。
　　2.2加固改造的项目
　　根据修改后的建筑使用功能，结构的计算主要分为两大部分，将接层后的建筑按照现行规范，重新建模计算，考察其周期比，位移角，位移比是否满足规范要求，同时核对各构件截面配筋。对于满足的则不再予以处理，不满足的构件做进一步的验算。对于梁，核算端部承载力和裂缝时的弯矩设计值取柱边值而不应取中值；跨中考虑现浇板的有效受压翼缘宽度，跨中和梁端受压区钢筋的双筋梁作用，对于端支座还要同时考虑翼缘范围内的板钢筋。加固施工，无论是植筋，还是增大截面法都会对原结构砼造成破坏，保护本已脆弱的原结构，是加固设计的原则。而外包钢，粘贴碳纤维等加固手段都需要特殊的施工工艺，并且对施工和使用环境都有要求，材料、工期，造价都很大。所以在满足现行规范的要求下，加固设计不同于新建工程，要算得精细，不要出现对实际不需要作加固处理的构件也进行加固。
　　在本工程中，整体计算后发现3，4层柱接层后其轴压比不能满足规范要求，个别位置的配筋也不满足计算要求。因建筑功能的改变有部分隔墙要直接砌在楼板上，造成部分楼板配筋不足。因为新增加的墙体我们都尽可能采用轻质材料，而且原设计的配筋较为保守，经验算，未发现梁受弯承载力不足的情况。在构造方面，原结构框架梁的箍筋加密区的箍筋间距不满足规范要求，构件砼保护层的碳化造成钢筋保护层不足，以及个别的非结构性裂缝。
　　2.3加固方案的确定
　　混凝土柱构件加固补强的方法很多，有加大截面法、粘贴碳纤维布，外包钢加固法等。结合结构布置的特点、主体结构传力和承力的特征、新的功能要求、周围环境等因素，从安全、适用、经济的角度出发，综合分析确定。
　　处理柱轴压比不足可采用加大柱截面，环向围束碳布，外粘型钢等方法。对于加大柱截面法，不可避免的存在应力滞后的问题，原有的砼已承受至少50%以上的荷载，已存在应变，新增的砼在使用中未必能达到设计强度，所以即便我们常常将新增部分砼的强度设计值乘以0.8的系数折减也未必能处理好老材料，老荷载，新材料，新荷载之间的应力分配。加大截面法现场湿作业工作量大，施工速度慢，要将原结构砼表面凿毛，对原结构有一定损伤。柱截面增大后对新的建筑功能也带来一定影响。通过粘贴碳纤维布环向围束来提高柱的正截面承载能力对于圆柱效果较好，对于方柱虽然可以将截面棱角圆化打磨，但对施工工艺的要求较高。所以本工程对于轴压比不足的中柱采用外粘型钢加固法，而边柱因为涉及到建筑外墙，外保温的破坏比较难处理而采用向建筑物内侧增大截面的方法（边柱的轴压比不足较小）。
　　处理梁箍筋加密区箍筋间距不足，可采用在梁端，箍筋加密区范围内粘贴碳纤维布的方法。
　　对于板配筋不足，我们先对计算中的支座弯矩进行调幅，考虑塑性内力重分布，尽可能的加固板的跨中，因为这样可以减少使用中加固材料被破坏的可能，并且施工方便，因为有可能梁上可能有隔墙，若加固支座则要砸除这部分墙体才可以施工。而且，板的跨中抗弯能力提高更能够提高整块板的刚度和承载能力。我们选择板底双向粘贴碳布的方法进行加固。
　　3结构加固改造设计
　　3.1改造加固设计的依据和使用年限
　　本工程原设计是依据89规范设计的，主体结构封顶至今已有10年。一般来说，按89《抗规》设计的既有建筑，若依据89系列规范进行加固改造设计，其后续设计使用年限应有别于新建建筑，依据文[1]，可取为40年。但和业主协商后，业主希望改造后的使用年限与该结构已使用的年数之和仍为50年。因此，本次改造加固的复核计算和设计仍依据现行国家和行业标准，包括《混凝土结果加固技术规范》（GB50367-2006）、《建筑抗震加固技术规程》（JGJ116-98）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001），《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）等。
　　3.2改造加固的设计
　　对于轴压比，配筋不满足的中柱采用外包型钢加固法，计算依据GB50367-8.2.2，选定外包型钢的尺寸。需要注意的是要使型钢穿过楼板，而不宜采取其他任何方法的锚固，连接办法。因为此处柱弯矩最大。粘钢施工采用后灌浆法。
　

　　对于边柱轴压比不足，采取向房间内部增大截面的方法。计算依据GB50367-5.4.1。需要注意的是新增部分的箍筋与原柱的连接问题，不应将新箍筋与原箍筋直接对焊，因为这样可能会对原有箍筋造成灼伤，也会使焊接的部位应力集中，对结构不利。
　

　　梁端箍筋加密间距不够，是构造上不满足GB50011-2001的要求。可采用粘贴碳纤维布的方法进行构造加强。

　　接层部位位于下柱的柱头，此处钢筋很密。

　　对于检测到的保护层碳化的情况，采用外涂阻锈剂涂刷构件表面。在涂刷阻锈剂前，构件表面须清理干净，露出混凝土清洁的表面。对于那些非结构性裂缝，为了防止钢筋锈蚀，凡裂缝宽度大于0.3mm采用环氧灌浆料压力灌浆，裂缝宽度小于等于0.3mm的可采用环氧胶泥进行表面封闭。对于改造加固部分都须做防火处理，满足相关规范要求。
　　4结语
　　对于加固改造工程要做好检测鉴定。同时明确使用年限，原设计的设计依据。根据使用年限，确定其适用的规范以及地震设防烈度和地震作用调整系数。对于风荷载的选择也与使用年限有关。在加固节点设计中要充分考虑其合理性，有效性，可操作性。本工程加固方案针对性强，施工操作方便，工期短。既满足了业主建筑方案的要求，又经济合理，取得了良好的综合效益。
　　参考文献
　　1. 戴国莹.现有建筑加固改造综合决策方法和工程应用。建筑结构2006.36（11）
　　2.混凝土结构加固设计规范。GB50367-2006.
　　