“框架-抗震墙”结构的改造加固设计与施工.pdf

'第8期广东土木与建筑No．82008年8月GUANGD0NGARCHITECTURECIVILENGINEERINGAUG2008“框架一抗震墙’’结构的改造加固设计与施工任生元1张玉梅2(1、常州市鼎达建筑新技术有限公司江苏常州213015；2、常州建设高等职业技术学校江苏常州213016)摘要：常州某办公楼为底部2层框架一抗震墙结构，因功能改变需对其进行综合改造加固，其方案是对底部混凝土框架梁、承重墙上粱和窗间墙分别采用加大截面法、双面粘钢法和高性能复合砂浆钢筋网进行加固。关键词：加大截面法；粘贴钢板；墙体加固；高性能复合砂浆钢筋网较决定采用加大截面法进行加固1工程概况(2)2层梁检测结果正常．仅需对梁上的裂缝进行修补处理常州某高新科技园展览中心办公楼建于1994(3)2～3层框架梁上的裂缝大多数属于混凝土年．地上6层，底部2层框架一抗震墙结构。该工程收缩裂缝．但需对梁上出现的宽度0．3mm以上和贯建筑平面呈‘‘[”形．长约91．5m，宽约16m，总建筑面穿裂缝采用环氧树脂浆液压力灌浆处理．其余裂缝积约9100m2由于功能的改变．需要对3层以上大则用采用环氧树脂浆液封闭处理部分承重墙及非承重墙进行拆除．2007年业主在装2．34层至屋面层承重墙梁加固修前拆除吊顶后发现3层结构平面部分框架梁有大由于需要较大幅度地提高承重墙梁的截面承载量裂缝．拆除4层局部墙体时发现墙上梁是以隔墙和抗震能力．故先修补梁底蜂窝再两侧粘贴钢板。为底模浇筑混凝土．同时发现承重墙梁底混凝土有2．43层至屋面层窗间墙加固大量蜂窝麻面和严重露筋现象由于承重墙拆除．经计算窗间墙承载力已不满通过重点对1～2层框架梁柱和3层以上梁混足安全要求．故对已拆除承重墙的窗间墙采用M30凝土强度进行检测．发现原设计为C30的部分3层高性能复合砂浆两面钢筋网进行加固框架梁和4层以上承重墙上梁．经超声回弹法及钻芯法综合评定．大部分强度约为C20．1～2层框架柱3加固改造施工要点及应注意的问题和2层框架梁检测结果正常为确保该结构能满足安全使用要求．需对其进行加固处理3．123层框架梁加大截面加固(1)在预制板底搭设临时卸荷顶撑和开浇筑孔2加固设计方案的选择在梁两侧预制板上开凿孑L径约lO00mm的混凝土浇筑孔，间距约0．5m；在空心板端头凿浇筑孔时，2．11～2层框架柱加固每块板凿孔数量不得多于2个：当孔凿在孔道中间按2层框架梁检测结果推定值计算．1～2层框时，不得打断空心板的肋和板内钢筋。架柱的轴压比基本能满足GBJ10—89《混凝土结构(2)新旧混凝土界面处理设计规范》(简称《89规范》)的设计要求，不需进行用电锤将梁被包的混凝土棱角打掉．并将梁侧加固处理面和底面凿毛并露出骨料．用清水冲净并喷涂水性2．22～3层框架梁加固环氧界面剂为保证原梁与新增外包混凝土的可靠(1)3层框架梁强度较低，考虑本结构为框架一抗连接。使两者协同工作，新旧混凝土结合面的处理是震墙．框架梁的加固直接关系到结构的安全，成为本保证加固效果的关键。次加固改造设计的关键部位。常用的加固方案有加(3)绑扎安装钢筋骨架大截面法、置换混凝土法、外粘型钢法、粘钢法、外加新增纵向钢筋两端植入框架柱或主梁中，并与上预应力法、纤维复合材粘贴法、增设支点法等，经比端植入梁内的U型箍筋绑扎固定．梁侧连接筋植入17 2008年8月第8期任生元等：“框架一抗震墙”结构的改造加固设计与施工AUG2008No．8梁内并与腰筋绑扎固定．梁侧钢筋遇次梁时植筋或(2)将加固范围内墙体(含钢窗与墙体问)的粉刷是在次梁上打贯穿孔连续通过(如图1)。层及面砖层凿除或切割掉．并将墙体表面毛化处理．灰缝凿进10ram深．用清水将墙面冲洗干净(3)墙体两面绑扎钢筋竖向钢筋下端植入3层梁内．上端植入屋顶梁内．在46层楼面处遇原梁植筋．遇板打孔连续通过：再在墙体中打孔穿人钢筋对两面钢筋网进行拉结．外道焊接封闭矩形箍约束窗问墙墙体(如图3)M3。高性能(3)誓＼、．遇梁檀筋{】IA．霞熬图1钢筋骨架绑扎安装焊接矩⋯形⋯箍(照l80)lIA{I穿墒拉结筋(鲤300j1Lr—-——~——————，_L——2—o—o：——L1P—2—5—o———r⋯’(4)安装模板，浇筑C30无收缩混凝土．养护14d_上蕊⋯⋯，以上。图3墙体两面钢筋绑扎示意图3．24层至屋面层承重墙梁两侧粘钢加固(4)粉刷M30高性能复合砂浆(1)搭设临时卸荷顶撑，拆除梁下砌体。待加固的墙体先提前24h浇水湿透并保持湿润．(2)用靠尺检查梁侧和梁底的平整度．对凸出部粉刷前约0．5h内喷涂界面剂：刮底糙时必须用力揉分用电锤凿除．凹陷部分用BY一40灌浆料或M30搓．使进入钢筋网架内侧的砂浆密实．并与墙体表面高性能复合砂浆修补平整．再用电动磨光机打磨梁粘结牢固．且底糙的厚度应覆盖钢筋网．以钢筋不露混凝土表面，确保粘钢表面干燥、平整、干净和坚实。出为宜：第2遍或面层可在底糙粉刷层养护约3d(约(3)采用电动角磨机对钢板粘接面进行除锈和20℃)．收缩变形基本完成后压光2～3次．以提高密粗糙打磨处理钢板表面由于空气中氧化作用形成实度．浇水保湿养护7d即可达到M30的设计强度氧化铁等氧化物．质地疏松，强度较低．粘结后易剥落．必须将其打磨掉．同时打磨纹路与受力方向垂4加固改造体会直．钢板表面越粗糙越有利机械咬合作用=一一(4)粘贴钢板并加压．安装对穿螺栓．对螺栓孔4．1本工程“框架一抗震墙”结构的加固改造方法．希道采用化学压力灌浆处理(如图2)对90年代初期或中期设计的混合结构房屋的加固楼面预制板楼面现浇板改造设计和施工提供了值得参考的经验4．2加固前应对原结构进行全面的检测鉴定．充分利用原结构的承载潜力．通过相关专家的可行性论证．选择既安全可靠又经济合理的加固方案4．3在加固改造过程中．除做好加固改造常规项目(如拆除、临时用电及脚手架等)施工过程的安全控制外，我们还特别重视采取足够的安全技术保护措施．以避免施工对原建筑结构造成损伤和破坏．如对(5)固化后卸压．钢板外表面粉刷水泥砂浆保护窗间墙的加固前必须先对窗过梁临时支撑卸荷层．养护3d后即可拆除临时卸荷顶撑4．4在采用M30高性能复合砂浆两面钢筋网加固3．33层至屋面层窗间墙M30高性能复合砂浆两面窗问墙施工前，考虑到该技术较新．对M30高性能复钢筋网加固合砂浆的物理力学性能及施工方法不熟悉．于是我(1)在需加固的窗间墙两侧的窗内侧采用短钢们采取多做试验、样板开路的方法，取得较好的效果管(~48x3．5)和木条板(1OOx50)做临时支撑窗过梁本工程加固至今已1年多时间．处理后的墙面未出卸荷，并用木楔嵌密现任何空鼓和裂缝。得到了业主和各方的好评1R门转第l0页) 2008年8月第8期陈汉阳：郑州市众合环宇国际大厦结构设计简介AUG2008No．8表1结构自振周期及剪重比表2混凝土强度等级自震周期(s)剪重比Po／w(％)荷载向l，向允许值。向Y向风荷载1／90901／43041／8001．88441．72451．58020．59960．53430．50642．842．91地震力1／13461／12551／800规范要求．此时在筒体范围内增加剪力墙的数量和楼层的净高主楼办公楼和酒店部分尽量在房间内加厚剪力墙都没有明显效果于是尝试加高主体部不设梁，大型办公室、会议室采用井梁或十字梁，以分周边的梁高，计算结果显示其效果良好．位移值为提高综合效益1／960．满足规范1／8oo的要求根据前面的经验最主要构件尺寸及配筋率、混凝土强度等级分别后确定结构方案后．主要计算结果见表1～2如下：①普通框架柱：轴压比控制为0．8，纵筋配筋率经反复调整和计算，结果表明：结构形式及剪力约为1．2％，体积配箍率1．0％～1．2％；②普通剪力墙：墙布置是否合理．对整个建筑的适用、安全和经济性短肢剪力墙轴压比控制为0．6．剪力墙配筋率加强部有着很大的影响位(负2层～4层)为0．25％，其余部位为0．20％，剪力2．3结构设计墙边缘构件配筋率在加强部位为1．2％．1．0％：③框架(1)基础设计梁配筋率一般控制在1．5％左右．因水平剪力调整及本工程场地地层结构为地面以下约(7080)m建筑功能要求。少数配筋率高达2．0％混凝土强度范围内都是粉土或粉质粘土层．通过经济分析比较．等级见表3决定采用600钻孔灌注桩基础，安全等级分别为：表3混凝土强度等级主楼一级，裙楼二级．均为摩擦桩主楼下桩长28m．层数单桩竖向承载力设计值1900kPa．以粉土为持力层：柱、剪力墙C40C35C35C30C25裙楼下桩长25m．单桩竖向承载力设计值1630kPa．梁、板C30C30C25C25C25以粉质粘土为持力层桩身混凝土强度等级为C25．主楼下共布桩400根．群桩上设2．2m厚的大承台3结束语承台采用倒楼盖．经验系数法计算．底面配筋率均为约0．38，因属于大体积混凝土，故加强了中部构造筋通过本工程设计实践．笔者体会到与广州工程有的设置。此外，由于本地区土质特点．大承台内力需所不同．随着建筑设计市场的不断开放．今后设计人多方核对．本工程还按桩基沉降△5反推计算了承员将有更多机会设计全国各地甚至国外的工程．这台内力．与上述计算结果基本一致．此计算所用软件就要求我们有很清晰的结构概念．准确理解规范条为北京大学开发的有限元法程序SAP84(5．0版)．承文，正确运用规范，根据各工程的设计条件．精心设台混凝土强度等级为C30，本工程按地基变形设计计出更好的建筑作品计算沉降时．最终沉降量按单向压缩分层总和法．引入等效沉降系数计算地基内的应力分布采用各向参考文献同性均质线性变形体理论，按实体深基础法对大承台的中点沉降和角点沉降进行了计算．结果表明中[1]赵西安．高层建筑结构实用设计方法[M]．上海：同济大点沉降为11lmm，角点沉降为4mm，满足规范要求学出版社．1998(2)主体设计[2]JGJ3-2002，J186—2002高层建筑混凝土结构技术规采用梁板楼盖，裙楼主要为商业、娱乐用房．为程[S]满足建筑功能需要．尽量采用局部井字梁楼盖．增加[3]GB50007—2002建筑地基基础设计规范[S]绵珠珠绵环珠!!不!勿!坏{!(上接第18页)能研究[D]．湖南大学土木工程学院学报，2006参考文献[2]卜良桃，叶蓁，高伟．高性能复合砂浆钢筋网加固框架梁的设计与施工[J]．建筑技术，2007(6)[1]卜良桃．高性能复合砂浆钢筋网加固钢筋混凝土梁的性[3]吕西林．建筑结构加固设计[M]．北京：科学出版社，2001l0'