某住宅項(xiàng)目改造抗震加固設(shè)計(jì)

徐晨宇

1 工程概況

工程位于北京市海淀區(qū)，項(xiàng)目包括兩棟住宅板樓，建成于1995年。2007年該項(xiàng)目業(yè)主方欲將其進(jìn)行戶型和外立面改造，增進(jìn)該住宅的居住品質(zhì)，以便進(jìn)行銷售。業(yè)主方提出建筑外立面及屋頂平改坡改造，增設(shè)單元電梯，戶型格局優(yōu)化，室內(nèi)精裝修，戶內(nèi)改地板輻射采暖形式，由此產(chǎn)生了對結(jié)構(gòu)抗震加固改造需求。

原有建筑結(jié)構(gòu)為內(nèi)澆外砌形式，內(nèi)墻為160厚鋼筋混凝土墻，外墻為240厚粘土磚墻，地下一層墻體均為鋼筋混凝土墻，全現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱形基礎(chǔ)。檐口高18 m，建筑面積12 572 m2。

抗震分類為丙類建筑，抗震設(shè)防烈度為8度，剪力墻抗震等級為三級。設(shè)計(jì)地震分組為第一組，Ⅳ類場地。

2 結(jié)構(gòu)改造內(nèi)容

根據(jù)業(yè)主的需要，對原建筑進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，部分功能進(jìn)行了調(diào)整，部分戶型黑廳部分打開與臥室相連，部分房間門開洞位置改變，部分戶型衛(wèi)生間廚房位置變更，兩棟建筑南向均改造成落地窗，樓內(nèi)各單元增設(shè)了電梯。

本次設(shè)計(jì)在原結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行了內(nèi)墻洞口改造，包括封堵、擴(kuò)大、移位和新增。新增戶內(nèi)100厚植物纖維強(qiáng)化空心隔墻板，新增150厚植物纖維復(fù)合空心板分戶墻，首層及地下一層樓梯間新增100厚輕鋼龍骨金特板墻，首層單元門廳處、電梯井道處新增鋼筋混凝土墻。

3 加固方案的選擇

原工程設(shè)計(jì)于1992年，竣工投入使用12年，耐久性有一定降低。另外，此次改造樓板上新增了地暖管線和豆石混凝土墊層，新增電梯井、新開風(fēng)道、新增墻洞、隔墻等增加了荷載并破壞了原結(jié)構(gòu)構(gòu)件，按現(xiàn)行結(jié)構(gòu)規(guī)范和改造后的使用荷載進(jìn)行抗震驗(yàn)算及承載力校核，驗(yàn)算結(jié)果表明，大部分的梁、板抗彎承載力滿足設(shè)計(jì)要求，只需對原結(jié)構(gòu)部分樓板、新開風(fēng)道洞口、陽臺板和墻體孔洞新增或擴(kuò)大、移位處等進(jìn)行加固。

因原結(jié)構(gòu)層高較低，僅為2．7 m，改造后又在樓板上鋪設(shè)地板采暖管線，并做豆石混凝土墊層、鋪裝木地板等，為滿足使用上的舒適度，選擇加固方法要盡量減少占用豎向空間。又考慮到現(xiàn)場空間較小不適合大型機(jī)械設(shè)備施工，綜合考慮以上因素，選擇如下幾種方法對結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)層頂板改造平面圖（局部）

3． 1 粘貼碳纖維法

碳纖維片材具有強(qiáng)度高、剛性好、重量輕、抗腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，碳纖維加固法具有以下主要特點(diǎn):1)有效提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗彎、抗剪承載力，幾乎不增加結(jié)構(gòu)重量;2)顯著改善構(gòu)件的變形性能，對于裂縫的發(fā)展有明顯的約束作用;3)具有很好的防水效果，能抑制混凝土的劣化和鋼筋的腐蝕;4)不需要大型機(jī)械，施工所需工作面小;5)碳纖維為片狀卷材，柔性好，可以根據(jù)需要剪裁;6)操作簡便，施工過程為干作業(yè)，有效縮短工期。

經(jīng)驗(yàn)算，原結(jié)構(gòu)僅有新增電梯井北側(cè)?軸，?軸之間開間為4．5 m及少數(shù)受改造直接影響的樓板(風(fēng)道開孔處、增加連梁處)不滿足抗彎要求，采用粘貼碳纖維方法進(jìn)行加固。

根據(jù)計(jì)算，選用100寬，0．167 mm厚碳纖維，沿?軸，?軸之間開間為4．5 m的樓板底面縱向粘貼7道，橫向粘貼9道，除新增風(fēng)道孔洞外，其余中心間距350 mm(見圖1)。

3． 2 粘鋼法

粘鋼法是將鋼板通過高性能粘結(jié)劑粘貼于混凝土構(gòu)件的表面，使鋼板與混凝土共同作用，達(dá)到增強(qiáng)構(gòu)件承載能力及剛度的加固方法，近年來在結(jié)構(gòu)加固與改造中廣泛應(yīng)用。粘鋼加固法的優(yōu)點(diǎn)與碳纖維加固方法基本相同。

由于原結(jié)構(gòu)陽臺處部分窗下墻垛拆除，陽臺板抗傾覆能力削弱，采用粘鋼法在板頂支座處粘貼鋼板，以此代替不足的板中負(fù)筋。增加鋼板量等強(qiáng)度代換(考慮強(qiáng)度折減系數(shù))計(jì)算所需板鋼筋的缺口。

經(jīng)計(jì)算，鋼板材料選用Q235B，120×5鋼板條間距550 mm，跨外墻對稱粘貼(如圖1所示)。粘結(jié)劑選用A級膠，性能須符合GB 50367-2006混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范中有關(guān)要求。原結(jié)構(gòu)陽臺板與室內(nèi)樓板有高度差，故需進(jìn)行剔鑿并加M12錨栓進(jìn)行錨固(見圖2)。

圖2 樓板粘鋼加固詳圖

4 對構(gòu)件的加固

4． 1 新開電梯井道處樓板的加固

因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)板面開洞，樓板受到削弱，需要洞口周圍補(bǔ)強(qiáng)。采用洞口邊縱向新增簡支梁，以電梯井筒體和原結(jié)構(gòu)墻體為支座，并將電梯井周圍樓板440 mm范圍條狀拆除，增加負(fù)筋后重澆的方法進(jìn)行加固(見圖1)。此方法受力明確，計(jì)算簡便，但施工精度要求較高。

4． 2 洞口的加固

原剪力墻新開洞口或擴(kuò)大移位后出現(xiàn)抗彎足或抗剪承載力不足，在洞口兩側(cè)采用新增暗柱的方法進(jìn)行加固。暗柱均采用高強(qiáng)灌漿料，新增鋼筋與原結(jié)構(gòu)連接均采用植筋膠錨固。本設(shè)計(jì)由于內(nèi)墻洞口改動(dòng)較多，故產(chǎn)生27種新增暗柱，但計(jì)算簡便，施工也 不復(fù)雜(見表1)。

表1 部分剪力墻新增暗柱表

5 結(jié)語

目前全世界都已經(jīng)認(rèn)識到綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展理念的重要性，大拆大建已經(jīng)不符合當(dāng)今趨勢，舊有建筑改造再利用的情況會(huì)越來越普遍。而結(jié)構(gòu)加固改造設(shè)計(jì)比新建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更復(fù)雜，需要考慮的因素更多。既要彌補(bǔ)原設(shè)計(jì)與現(xiàn)行規(guī)范的差異(尤其是抗震方面)，又要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，在滿足設(shè)計(jì)要求的同時(shí)盡量減少工程量，降低工程費(fèi)用。本工程實(shí)例中，采用了加固改造工程中實(shí)際應(yīng)用較多的方法，供大家探討。本工程現(xiàn)已竣工投入使用，并獲得了業(yè)主的好評。

［1］ GBJ 11-1989，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．

［2］ GB 50011-2001，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．

［3］ CECS 25∶90，混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范［S］．

［4］ CECS 146∶2003，碳纖維片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程［S］．

［5］ JGJ 116-1998，建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程［S］．

［6］ GB 50367-2006，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．

［7］ 黃彬輝．某多層房屋加固改造設(shè)計(jì)［J］．山西建筑，2010，36(11):89-90．