实现建筑抗震加固经济性的措施.doc

1、实现建筑抗震加固经济性的措施摘要目前,我国大城市建设项目已日趋饱和，由于社会的发展，已有建筑物无论在使用功能和装修等都已经不能满足目前的需要，加固改造项目越来越多。本文主要针对一些已完成抗震加固设计的项目进行分析研究,严格判断出需加固的构件，并比较各种方案，力争做到安全，经济。 关键词抗震加固；强柱弱梁；经济节约。 Overall seismic strengthening buildings economic measures Zhao Qing 1 ,Qian Xu 2 ,Zhao Jie 3 （1.China International Engineering Design & Cons

2、ult Co.LTD,Beijing 100044， 2.Beijing foreign enterprise human resources service Co., Ltd.，Beijing 100020 3.China Datang Technology & Engineering Co.LTD,Beijing 100097） 中图分类号：TU973+31 文献标识码：A AbstractRecently, in Chinas major city ,construction projects has been increasingly saturated, due to the dev

3、elopment of society, neither function nor decoration of the existing buildings have been unable to meet requirements, the reinforcement and reconstruction projects get more and more. According to analysis completed project of the seismic strengthening design ,Only judgement strictly which are the me

4、mbers need to reinforce and compare various schemes , we can get the safety and economical effect. Key words aseismic strengthening, strong-column and weak-beam,economy & saving. 1 加固设计实例分析： 1.1 实例 1：2012 年所做一加固设计工程为钢筋混凝土框架-核心筒结构，地上 28 层、局部 29 层、地下二层，房屋高度 99.800m；抗震设防烈度：6 度，设计地震分组为第二组,地震作用计算按 6 度, 抗

5、震措施按7 度设防要求。设计施工图开始时间为 2008 年 1 月，结束时间为 2010年 1 月。采用 SATWE2008 版计算软件计算，基础采用 JCCAD 软件计算。竣工于 2011 年 12 月。工程验收完成后，由于更换甲方，使用功能进行了较大修改。并进行了检测，根据检测报告显示：所有混凝土标号均未达到设计要求，其中筏板部分混凝土标号低于原设计 2 个等级，其他部分混凝土标号低于原设计 1 个等级；其他合格。按照新的使用功能和混凝土实际标号，结构工程师对建筑物的整体性，构件及基础进行了必要的验算。影响结构安全的部位，综合考虑技术经济效果，进行加固设计。1.1.1 基础部分加固分析：

6、1)原有设计：原设计人员选用梁板式筏形基础，建筑地基基础设计等级为乙级；采用 CFG 桩复合地基。处理后的地基承载力特征值fspk450kpa。筏板厚度 1800，地基梁为 900x1900。 2)基础验算：采用 JCCAD 软件，按照本建筑物的条件，首先按普通弹性地基梁计算。地基梁不满足计算，计算结果很多与图纸配筋差距非常大。 3)采取的措施：a）与地勘沟通后，建议增大基床系数，将基床值 K由 20000 提高到 80000，计算结果略好，但仍有一部分地基梁实际配筋不满足计算。b）.本工程上部结构刚度较大、荷载分布不均匀，并且用模式 1 算不下来，因此考虑采用考虑等代上部结构刚度影响的弹性地

7、基梁计算，初步估算上部结构等代刚度为基础梁刚度的 33 倍。计算结果更加好，但仍有一部分地基梁实际配筋不满足计算，且差距很大。由于后三种计算不适合本建筑，因此，计算只考虑 JCCAD 基础梁计算中的前 2 个。c）.由于筏板厚度较大，梁仅高出筏板 100，考虑按照筏板有限元计算方法再进行验算。计算结果很不理想，大部分筏板超筋。d）. 经过几轮计算，机算结果均为不满足，手算考虑框架柱的宽度，并考虑基础梁自身梁高影响，将基础梁跨度减小，L0=L-Hc-Hb Hc-柱截面高；Hb-基础梁截面高度 计算结果基本上满足了实际配筋，但仍有个别部位地基梁实际配筋不满足计算。 4)基础加固方案选择： 考虑到基

8、础为重要构件，应留有安全储备，各种计算方法均不能完全满足计算结果，如采用加固方法，对于地基基础来说，难度很大；因此，调整思路，经与甲方沟通，在不影响使用功能的前提下，采用在地下二层（设备层）不满足计算的地基梁上布置剪力墙（开大门洞） ，采用植筋的方法施工新加剪力墙。施工方法见下面示 经过计算，基础构件计算均满足了要求。 1.1.2. 上部结构加固分析： 计算结果显示周期，地震力，位移等抗震指标均满足规范要求；各类构件中计算超出实际配筋的部分，应根据具体情况进行分析，确定加固方案。 1)剪力墙 本工程从基础至顶未改变剪力墙厚度，筒体外圈厚均为 450，内墙厚均为 320，剪力墙结构底部加强部位为

9、地下二层至 17.750m（地上五层） 。混凝土标号降低后，部分连梁配筋超出原有配筋。由于本工程修改和加固的难度很大，且任何加固改造都会对原有结构造成一些破坏。经过认真考虑，我公司针对剪力墙的性能进行了计算复核：剪力墙的厚度分别改为 310（450）及 200（250） ，保持实际的结构刚度及水平力的分配，将墙厚为 450 及 250 时的实际剪力墙内力作为新墙厚的内力，保证新墙厚的各墙肢的水平剪力不小于原有墙厚各墙肢的剪力的条件下，进行复核。计算步骤如下： 1.摘出原有墙厚的墙肢内力。 2.修改墙厚 3.施加外荷载 4.试算，直至满足所有墙肢内力超过原墙厚的最大墙肢内力 5.摘出现有墙厚的墙

10、肢内力。 6.输出计算结果 结论：经过复核后，结果显示：墙体配筋均为构造，310 厚墙体As=1.6,200 厚墙体 As=1.0；构造边缘构件的配筋率也可满足 0.006Ac。经过以上的验算，其主体结构核心筒墙，在外围墙厚 310，内部墙体 200厚的状态下，墙的安全性能和抗震性能仍能够得到保障。因此我院决定，目前墙体设计在能够保证结构安全的前提下，不进行加固处理。 2)梁柱部分： 按照实际使用情况进行验算后，结果表明：有些楼层的很多梁计算配筋与实配钢筋有出入，大部分差距在 10%以内，少部分差距到10%15%。因为属于 T 型梁范围内的板配有一定数量的钢筋 As，而楼板钢筋参与负弯矩分配。

11、施工图设计时承载力阶段“梁”配筋实际上采用（M梁+M 板） 、板筋照配，造成实际“广义梁端”承载力为（M 梁+M 板+M 板2）,形成 M 柱0.95As 端计，As 底实0.95As 底计,不再进行加固； b端支座实际配筋量少于计算配筋量超出 5%，未超过 5%+3cm2 时，即 As 端实0.95As 端计-3 时不需要进行加固。 cAs 端实 As 端计-As 端实，考虑塑性铰出现在梁端，调幅至梁底，无需加固；如梁底钢筋也无余量，应进行加固设计。 d.下筋实际配筋量少于计算配筋量 5%以上时，即 As 底实(As 底计-As 底实 )，可考虑减小梁端调幅量，无需加固； e. 端支座及下筋

12、实际配筋量少于计算配筋量均超出 5%以上时，应进行加固设计。 确认应进行加固的梁，可采用以下两种加固形式，1）钢筋亏欠量少于实配钢筋的 40%以内时，采用贴碳纤维加固， 2）钢筋亏欠量多于实配钢筋的 40%时，采用增大截面法加固。 3)楼板部分： 均为双向板，降低 1 级混凝土标号后，板配筋应相应增加 1%1.5%，考虑到钢筋欠缺不多（5%以内） ，且楼板为次要构件，本次不考虑加固。 1.2 实例 2：2013 年所做一加固设计工程为钢筋混凝土框架-剪力墙结构办公楼，地上 26 层、地下四层，房屋高度 96.600m；抗震设防烈度：8 度，设计地震分组为第一组, 抗震措施按 8 度设防要求。设

13、计施工图开始时间为 2004 年 1 月，结束时间为 2005 年 1 月。采用 SATWE2005 版计算软件计算，基础采用 JCCAD 软件计算。竣工于 2008 年 12 月。工程验收完成后，由于更换甲方，一些楼层使用功能进行了较大修改，例如局部夹层、增加厨房、屋顶增加廊道等。全楼进行了检测，均为合格。按照新的使用功能，结构工程师对建筑物的整体性，构件及基础进行验算。影响结构安全的部位，综合考虑技术经济效果，进行加固设计。 1.2.1 基础部分加固分析： 经过对原有设计的复核，结构总的竖向荷载增加在 5%以内。考虑到建筑物完工至今已经满 5 年，基底持力层土质很好，固结发展完成，因此基础

14、部分不就行加固处理。 1.2.2. 上部结构加固分析： 计算结果显示周期，地震力，位移等抗震指标均满足规范要求；各类构件中计算超出实际配筋的部分，应根据具体情况进行分析，确定加固方案。 1)剪力墙 由于采用的规范不同，如果按照现有规范进行复核，计算中增加了层间剪力的计算，几乎所有的剪力墙构件的层间剪力均超筋。本工程的实际情况是，2008 年完工后并未使用，根据混凝土结构加固设计规范GB50367-2006，第 3.1.2 及 3.1.7 条，后续使用年限经与使用方及审图单位商议，确定维持原设计图纸使用年限 50 年，即从 2004 年作为建筑起始年份计算，因此，本次设计作为装修使用前的修改设计

15、进行，沿用2005 版计算软件，以避免对剪力墙的大量加固。 此次修改设计，对个别剪力墙进行了删除和开门洞，不仅一些连梁有超筋现象，也发现一些剪力墙墙体也有计算配筋超出原有墙体配筋问题。鉴于本工程原有设计已对连梁超筋采取了有效措施，故本次加固设计不再对连梁进行加固。但是剪力墙做为非常重要的抗侧力构件，不应该存在不满足计算的现象存在，但是剪力墙的加固在施工上非常有难度，而且按照常规的粘钢等加固方法也非常的不经济，且容易对原有剪力墙钢筋造成破坏。因此，设计人员调整思路，经与甲方沟通，在不影响使用和美观功能的前提下，采用在不同楼层增加钢支撑的方法，改善受力，使剪力墙全部满足计算要求。 2)梁柱部分：

16、按照实际使用情况进行验算后，结果表明：a.改变荷载的楼层的很多梁计算配筋与实配钢筋有出入，根据实例 1 的设计原理，对框架梁进行甄别，分别采用以下两种加固形式，钢筋亏欠量少于实配钢筋的 40%以内时，采用贴碳纤维加固， 钢筋亏欠量多于实配钢筋的 40%时，采用增大截面法加固。b.框架柱部分计算超出原有设计部分均采用粘钢方法进行加固处理。c.夹层设计本着充分利用原有结构的原则，尽量不影响到原有建筑的整体分析计算，采用钢结构加层；梁上植筋栓塞焊接钢板，钢柱柱脚铰接；楼板采用压型钢板与混凝土组合楼板。 3)楼板部分： 楼板为次要构件，本次加固设计除大跨板以外，均按照塑性计算，通过板配筋对比计算，增加

17、量小于 5%以内，本次不考虑加固；增加量5%20%部分采用粘贴碳纤维方法加固；配筋量相差过大时，采用增加钢次梁的方法减小板跨，满足计算。 2 从设计阶段加强经济性分析： 2.1 分析影响经济性的宏观因素：从长期的加固设计经验来看，方案的选择是影响经济因素的主要因素，构件的加固是次要因素，只有对方案进行仔细推敲研究，选出最安全、合理、经济的加固方案，才能达到节约的目的。 2.2 分析影响经济性的微观因素：按照各结构受力构件的重要性，不同对待。基础及竖向承重构件，为相对重要构件，必要时应留有安全储备；梁板等水平受力构件量大且可作为次要构件，根据经验少加固甚至不加固，充分发挥原有的构件的潜力。 2.3 从设计概念入手，理论指导，深入分析，找出确实需要加固的构件，不仅仅要考虑结构构件在地震力作用下的破坏情况并对其进行抗震加固、提高其抗震承载力,更要考虑整体结构的抗震性能。千万不可做无用功甚至加固后引起整体结构抗震不利。 2.4 结构抗震加固是在对既有建筑物或构筑物进行检测、评价、维修的基础上，进行加固改造，为了取得了良好的社会和经济效益，要对加工方法进行研究，确定最适合的加固方案。