某办公楼加固改造结构设计剖析

'　　某办公楼加固改造结构设计剖析：随着经济的快速发展，现有建筑物在使用功能方面也在优化。本文结合工程实例，剖析了某办公楼加固改造结构设计。　　关键词：办工楼；加固改造；结构设计　　前言　　随着我国经济的发展、环保意识的加强、节能建筑的发展,走可持续发展道路作为21世纪人类社会发展的主题,已在全世界范围内形成共识。建造建筑物需要大量的材料,消耗大量的资源,应尽可能地延长其使用寿命。当已有建筑物的使用功能发生改变时,就要求结构工程师对其进行维修改造再利用。针对每个建筑物的不同情况，合理选择最合理的加固方案是最为关键的前提。方案的确定要遵循安全、经济、快捷、施工方便的原则，只有这样加固工程才能收到良好的社会效益和经济效益。　　1工程概述　　原建筑于1992年建成投入使用,为地下1层,地上3层混凝土框架结构办公楼。建筑面积为2253m2,建筑主体结构高度12.9m。因业主要求改变建筑使用功能,要求加建为地上4层。层1出租办公,层2,3用于会所,层4为室内X球馆。屋顶为彩钢板弧形顶,与周围城市环境相协调。为满足消防及疏散的要求,须重新布置楼梯间,因此要对结构进行部分加固改造。扩建后总建筑面积为3789m2,建筑主体结构高度23.4m。原结构和调整后结构平面布置如图1所示。　　图1原结构和调整后结构平面图　　2确定结构改造方案　　2.1原混凝土框架结构检测　　为了使结构加固更加贴近结构的实际现有情况, 业主委托国家建筑工程质量监督检验中心对主体结构进行检测,检测项目主要包括:构件混凝土强度抽样检测、构件钢筋配置情况抽样检测、房屋外观质量检查、房屋主体结构质量现状评定。　　检测结果表明:梁柱混凝土强度符合原有图纸说明中的材料强度,梁柱钢筋配置基本符合原设计要求。因此在调整后结构的整体计算中,可以采用原有图纸的钢筋混凝土材料等级,钢筋按原设计图纸考虑。　　该楼结构体系较为合理,平面布置规则,整体性较好,基础采用筏板基础,且持力土层为卵石层。这为加层改造创造了较好的先天条件。房屋主体结构没有明显的结构损伤和严重质量缺陷。增加的屋顶X球馆从地面、围护墙体到屋面均选择轻质材料,使得恒荷载增加较少。根据计算,增加屋顶X球场以后基础仍满足承载力要求。　　现状结构外观存在如下问题:1)部分框架柱和框架梁混凝土疏松;2)少量框架柱和框架梁箍筋外露;3)层3部分顶板裂缝、渗水、发霉,个别顶部钢筋外露;4)楼梯间填充墙存在不规则裂缝。针对问题1,2的处理方法:对部分框架柱和框架梁混凝土疏松部分以及梁柱箍筋外露周围部分疏松混凝土进行剔凿,补灌高一级微膨胀细石混凝土处理。针对问题3的处理方法:采用压力注浆对顶板裂缝进行封闭处理;抹水泥砂浆对钢筋外露进行封闭补强。针对问题4的处理方法:拆除原有楼梯间填充墙体,重新砌筑。　　2.2原有部分楼板和屋面板拆除　　由于改变建筑平面布置,原有部分楼板和屋面板拆除。梁板结构拆除不能破坏周围未拆除结构的安全,不允许大锤敲击,只能采用无振动切割和液压钳破碎技术, 尽量减少拆除对周围结构的震动影响,同时作好原有结构的支承,确保施工过程中安全。同时保留好和新结构续接位置的框架梁原有钢筋,为下一步钢筋连接作准备。　　2.3计算分析和加固改造项目　　根据修改后的建筑使用功能,将工程分为两个计算部分,其中包括屋顶大空间钢结构模型和整个框架结构模型。大空间钢结构采用STS程序进行计算,在确定梁柱截面以后,将其导入根据原有结构蓝图提供数据建立的框架计算模型当中,整体计算采用SATm。为解决植筋锚固长度的问题,采用柱端增加牛腿的方法来增加钢筋的锚固长度,如图2所示：　　图2新结构梁锚固节点详图　　所有施工工序均应严格按GB50367—2006要求进行施工。　　4屋顶大空间钢结构　　目前大空间结构多采用钢结构来实现,因此该工程也遵循这个思路。通过在原结构柱顶植筋锚入柱脚螺栓,实现门式刚架体系,跨度为18.65m。屋顶结构布置如图3所示:　　为了尽量减少由于加层给原结构带来的影响,屋顶X球馆选用了一系列轻质材料。　　1)选用薄型弹性橡胶地面,通过在地板下设置吸音吊顶解决隔声问题,避免设置砖垛架空层隔声的传统作法。　　2)在X球馆围护墙体材料的选择上,业主希望建筑物上下外立面保持统一,不能选用复合压型彩色钢板,但也不采用砌块结构过多增加结构负荷,因此选用舒乐板。它作为一种新型永久性建筑材料,代替砖墙,用于框架结构的填充墙。可以任意剪裁拼接,采用通用的连接方法及配件。舒乐板以阻燃性聚苯泡沫板为板芯,两侧配以φ 2冷拔钢丝X片,插丝斜向交叉焊接而成。它有以下特点:承载能力大、自重比加气块墙轻45%、隔热、隔音、防火性能好、抗震性强、扩大使用面积抹灰后底舒乐板厚110mm以下,同样建筑下可扩大使用面积。　　3)屋盖结构采用的是复合压型彩色钢板,其支承于C型薄壁型钢檩条上,从而达到了减轻结构自重的目的。　　在整体计算模型中,考虑钢结构柱脚和原混凝土结构铰接连接,使得门式刚架柱脚传递给原有结构柱顶仅为轴向压力和水平剪力,简化柱脚节点设计,避免对柱顶进行较大程度的加固改造。　　实际施工中,采用HILTI公司的产品在柱顶锚入柱脚螺栓,抹C20细石混凝土找平,并按柱脚抗剪要求设置槽钢抗剪件,待钢结构安装调整完毕以后,采用灌浆料对柱脚预留调整空间进行封堵。上述措施可以有效保证钢结构柱脚和原有结构的连接,满足刚架柱脚轴向压力和水平剪力传递的要求。柱脚基础节点详见图4。'