某醫院結構改造加固設計

工程建設與設計某醫院結構改造加固設計A Hospital Structure Reinforcement Design王昉(清華大學(xué)建筑設計研究院有限公司,北京10004)WANG Fang(Architectural Design and Research Institute of Tsinghua University Co Ltd, Beijing 100084, China)【摘要】重點(diǎn)設防類(lèi)建筑的結構改造加固設計過(guò)程中,后續使用年服對地震影響系數(α)及抗震措施均有相應的折減系數,其對復核計算中地震力效應及選取加固方案均有相應影響,加固設計應首先滿(mǎn)足結整體承載力規范要求,然后再針對單個(gè)構件承載力進(jìn)行分析,文中介紹了加固設計涉及的增大截面法、外粘型鋼法等加固方法Abstract IThe structure ofkey fortification class building renovation and design process, use fixed number ofyear subsequent to theearthquakeinfluencecoefficient (a max )and aseismatic measures all have corresponding reduction factor, the check computation ofseismic force effect andreinforcing scheme are selected corresponding effect. Reinforcement design should first meet and overall capacity meet the specificationrequirements, and then on a single component bearing capacity is analyzed. This paper introduces the reinforcement design of enlarged crosssection method, the method ofsticking steel strengtheningmethods, etc【關(guān)鍵詞】結構改造及加固;重點(diǎn)設防類(lèi)建筑;后續設計使用年限( Keywords ]structural transformation andreinforcement; key fortification consntdesign use fixednumber of year【中圖分類(lèi)號】TU246.1【文獻標志碼】B【文章編號】10079467(2014)01-0058-031工程概況制板沿縱向鋪設,縱向剪力墻與預制板之間有50mm寬現澆某中醫院病房樓(簡(jiǎn)稱(chēng)本建筑)位于北京市西城區,地下1帶。2009年,建設單位因如下建筑功能及相關(guān)使用荷載進(jìn)行層,地上8層(層高均為36m),建筑高度294m,平面尺寸為修改,委托設計單位進(jìn)行改造加固設計:3555m×176m。該項目于1979年完成施工圖設計,1981年竣1)病房范圍擴大至南側陽(yáng)臺,在陽(yáng)臺邊側砌筑外墻;工。工程設計按照79系列規范,結構設計使用年限為50a,按2)8層樓面及屋頂活荷載標準值改為4kNm2抗震設防烈度8度進(jìn)行抗震設計。結構形式為裝配整體式鋼筋混凝土框架剪力墻結構僅首層樓板以下(含首層樓板)2技術(shù)鑒定剪力墻采用現澆鋼筋混凝土;基礎形式為梁板式筏板基礎。預根據文獻[]的規定,建設單位委托專(zhuān)業(yè)機構于2008年依據文獻[2]及中國煤化工靠性鑒定及抗震【作者簡(jiǎn)介】王防(1974~),男,北京人,一級注冊結構工程師,從事鑒定。鑒定結HCNMHG數量符合原結構建筑結構設計與研究,(電子信箱)F0586@163.com。設計;結構滿(mǎn)足95鑒定標準第一級鑒定的要求,不需進(jìn)行第建筑與結構設計Architectura and Structural desi二級鑒定。檢測中發(fā)現一些結構受損現象:僅個(gè)別預制梁柱節性能良好,滿(mǎn)足后續使用要求;同時(shí)還要做到節省造價(jià)、便于點(diǎn)處現澆混凝土有少量開(kāi)裂或局部剝落,鋼筋無(wú)露筋、腐蝕;施工。鑒于本建筑為裝配整體式結構,其整體性?xún)H通過(guò)梁柱節戶(hù)外陽(yáng)臺樓板出現斷筋及混凝土開(kāi)裂。點(diǎn)處現澆混凝土及預制板上部30mm厚整澆層來(lái)保證。加固鑒定結論:本建筑安全性等級為B級,結構整體抗震承載設計中首先減小因外界振動(dòng)導致混凝土開(kāi)裂而引起鋼筋握裹力滿(mǎn)足95鑒定標準的要求,但個(gè)別構件需進(jìn)行加固處理。力下降的情況發(fā)生,故嚴格控制對原結構混凝土的剔鑿數量3復核計算及不可在梁柱節點(diǎn)處進(jìn)行植筋或設置錨栓等后錨固作業(yè);其31新舊鑒定標準的差異及結構后續使用年限次采取措施增加樓板整體性。按照文獻4第403條的規定,本建筑為重點(diǎn)設防類(lèi)建筑42縱向剪力墻加固并且已使用近28a;結構改造加固設計時(shí)95鑒定標準已經(jīng)廢制定加固方案時(shí)考慮了增大截面法及粘鋼加固法;增大止,取而代之的是09鑒定標準門(mén)。針對本建筑的特點(diǎn),新鑒截面法可顯著(zhù)增加結構縱向剛度、剪力墻抗剪承載力及其所定標準的差異見(jiàn)表1。分配到的地震剪力,這與剪力墻作為第一道防線(xiàn)所體現的重表109鑒定標準與95鑒定標準差異對比要性相一致;且耐久性較好,造價(jià)較低,耐火性能優(yōu)于鋼結構?？拐鹉芰︶槍χ攸c(diǎn)設防類(lèi)的設防標準同時(shí)由于預制板以橫向梁、剪力墻為支點(diǎn)沿縱向鋪設,故縱向09鑒定標準按照30,40,50a確定加強構造按第624條95鑒定標準比89規范低05度無(wú)明確要求剪力墻加厚不會(huì )減小預制板擱置長(cháng)度。增大截面法不足之處由于檢測鑒定早于09鑒定標準的執行,故加固設計之前是增加自重、施工周期長(cháng)、減小部分使用面積。粘鋼加固法的把實(shí)際檢測結果與09鑒定標準條文逐條對比發(fā)現本建筑滿(mǎn)優(yōu)缺點(diǎn)基本與前者相反,但存在結構膠老化及增加鋼材防腐足其第61.5條第一級鑒定的要求。經(jīng)過(guò)與建筑單位協(xié)商確定蝕防火涂料的費用本結構后續使用年限為30a,依據09鑒定標準第1.0.1條的規地下室~頂層縱向剪力墻兩側各增加50mm,新增墻體定,地震影響系數(an)及抗震措施均有相應的折減系數(見(jiàn)分布筋為12根@l50mm(雙排雙向)。將原結構表面人工鑿表2),故取"P=075”對本建筑進(jìn)行復核計算及95鑒定標準規毛,涂抹界面劑;墻體水平分布筋膠錨進(jìn)入墻體兩端框架柱內定的抗震措施對本建筑進(jìn)行加固設計與文呢是吻合的。15d,豎向分布筋穿過(guò)墻兩側在樓層處的現澆帶;通過(guò)6根表2地震力影響系數及抗震措施影響系數@60m×600mm拉結筋將墻體分布筋與原墻體緊密連接設計使用年限/a30(見(jiàn)圖1);墻體兩側采用噴射等級C30混凝土增加截面。地震力影響系數B0.750.88抗震措施彩響系數0630.844.3外挑陽(yáng)臺加固32復核計算結果原結構陽(yáng)臺(見(jiàn)圖1)通過(guò)外墻荷載及伸入屋內1m范圍采用rKPM、 SATWE及理正工具箱進(jìn)行復核計算分析內的樓面荷載來(lái)抵抗外挑范圍的傾覆荷載;現在由于將原外89抗震規范冏、剪力墻抗震等級:二級、框架抗震等級:三墻移至陽(yáng)臺外邊緣處并且將α00m髙差填平,故造成傾覆力級),地基承載力驗算符合規范要求,結構整體抗震性能好,結矩遠大于抗傾覆力矩。故加固設計需首先滿(mǎn)足外挑結構的整構的周期、位移比(角)滿(mǎn)足規范的要求;但是1-2層縱向剪力體穩定,之后再確保單個(gè)構件(如陽(yáng)臺樓板)的承載力滿(mǎn)足規墻水平分布筋計算配筋值超出原結構實(shí)際配筋20%,1~5層部范要求。加固設計時(shí)曾考慮過(guò)以下2個(gè)方案。分框架柱軸壓比大于規范限值15%,8層及屋頂新增荷載后的方案A:重新設置外挑板,將新增的鋼筋膠錨進(jìn)入原結構彎矩設計值大于原預制樓板的24%。4結構改造方案方案B:框架柱外側設置三角形鋼架,鋼架之間設置平行外墻的鋼梁,在鋼梁與三角形鋼架上弦桿之間設置現澆鋼筋4.1總體原則混凝土樓板。中國煤化工制定加固改造方案時(shí)遵循如下原則:既要考慮建筑物的CNMHG方案A是,世態(tài)濃靠在原結構上植實(shí)際情況,又要滿(mǎn)足目前的規范要求使加固后的建筑物抗震入的受拉鋼筋來(lái)實(shí)現其承載力狀態(tài),且力學(xué)模型為靜定結構;工程建設與設計L=1.2原建筑外墻L=1.2H:樓板結構標高=10新增陽(yáng)臺上部鋼筋H:樓板結構標高0.10原結構柱新增陽(yáng)臺下部鋼筋原結構梁原結構梁原結構梁原結構柱a原陽(yáng)臺剖面b方案A新陽(yáng)臺剖面增打混凝土增打混凝土c方案B:新陽(yáng)臺剖面地下室8層頂板標高M(jìn)-(厚度:20)P=60.64kN原混凝土剃鑿25深M-l(厚度:20)H-0原混凝土剃鑿25深墻體豎向分布筋錨栓進(jìn)入原結構15d墻體水平分布筋錨栓進(jìn)入原結構15dH50×250X9x14墻體豎向分布筋錯栓進(jìn)入原結構1出梁頂標高高強度摩擦型螺栓09d剪力墻加固詳圖e方案B新陽(yáng)臺計算簡(jiǎn)圖①10商強度林型螺栓四圖1剪力墻及陽(yáng)臺加固詳圖(單位:m)結構承載力儲備較少(如結構膠老化等)并與不可在梁柱節點(diǎn)MPa;聚合物砂漿(厚度30mm)等級為I級,抗拉強度≥處進(jìn)行植筋的原則相悖。方案B改變了外挑陽(yáng)臺的傳力途徑,TMPa,抗壓強度≥55MPa;同時(shí),要求對混凝土基面進(jìn)行鑿毛陽(yáng)臺板荷載通過(guò)水平鋼梁及斜撐傳至框架柱,將純懸挑的靜處理,完全淸除原混凝土面裝飾層和劣質(zhì)層并且對外露的鋼定結構改為類(lèi)似桁架的超靜定結構;既顯著(zhù)提髙了外挑結構筋進(jìn)行除銹及阻繡處理。承載力整體穩定性減小原結構邊梁的荷載,又避免了對原5結語(yǔ)結構預制梁柱連接點(diǎn)的破壞。經(jīng)過(guò)以上方案比選,陽(yáng)臺加固采工程經(jīng)過(guò)la的設計施工,2010年12月通過(guò)竣工驗收并用方案B,鋼材釆用Q345B低合金高強度結構鋼(桿件截面交付使用,截止目前已運營(yíng)3a,使用效果良好。結構加固設計見(jiàn)圖1)。新增鋼結構桿件通過(guò)20mm厚的鋼埋板與框架柱連首先遵守現行規范、結合原結構實(shí)際承載力狀況,從概念設計接,采用機械錨栓將鋼板與框架柱固定連接,根據鋼構件傳來(lái)角度提高原結構整體承載力及抗側剛度;然后對單個(gè)構件進(jìn)的拉力與剪力設計值計算鋼埋板所需機械錨栓數量。同時(shí)將框架柱表面剔鑿25mm深使鋼埋板嵌入原混凝土中,通過(guò)利行加固設計。通過(guò)方案比選找出比較經(jīng)濟和符合實(shí)際情況的加固方案,以便于節省造價(jià),節約資源;同時(shí)避免對原結構造用原混凝土自身抗剪能力達到增加鋼埋板的抗剪承載力。4.4預制樓板加固成二次破壞?！緟⒖嘉墨I】采用高強鋼絲繩網(wǎng)片-聚合物砂漿外加層的加固方案來(lái)JB50367-2006混凝土結構加固設計規范[S]增加原預制樓板的抗彎承載力。此方案在板底先設置髙強鋼【2]GB50292-199民用建筑可靠性鑒定標準S]絞線(xiàn)并且將其通過(guò)固定板與預制板連接,然后涂抹30mm厚【3JGB50023-1995建筑抗震鑒定標準[S]聚合物砂漿;在增加原預制樓板的抗彎承載力的同時(shí)加強了【4JGB50223-2008建筑抗霰設防分類(lèi)標準[S]原預制樓板整體性,避免了黏鋼加固法及粘貼纖維復合材中【51GB5003-200建抗震鑒定標準S結構膠老化、在60m厚板肋上打植筋錨栓邊距不足等缺陷?！?lGBJ1-89中國煤化工加固計算中依據文獻[中P33-1式P332式及附錄P的規CNMHG定,在預制板(如YB57.2、1180mm寬)下部設置38根67mm+IwS高強度鍍鋅鋼絞線(xiàn),其抗拉強度設計值F=1050【收稿日期】2013-08-09