某大跨度混凝土結(jié)構(gòu)加層改造設(shè)計(jì)探討

張玉明，楊 木，劉 晶

(徐州市建筑設(shè)計(jì)研究院，江蘇徐州221003)

1 工程概況

某病房樓工程，框架－剪力墻結(jié)構(gòu)，主體22層，框架和剪力墻抗震等級(jí)均為一級(jí)。標(biāo)準(zhǔn)層為病房，22層為辦公和會(huì)議室。會(huì)議室由于需要大空間，中間抽柱，形成大跨度。由于工程規(guī)模較大，建設(shè)周期長(zhǎng)，建設(shè)過(guò)程中醫(yī)院規(guī)模擴(kuò)大，病房緊張，決定在22層上增加一層作為辦公，原22層作為病房使用。此時(shí)22層屋面結(jié)構(gòu)板已經(jīng)完工。原結(jié)構(gòu)部分平面布置圖見(jiàn)圖1。

圖1 原結(jié)構(gòu)部分平面布置

2 加固方案分析

由于加層內(nèi)部均采用輕質(zhì)隔墻，墻體荷載較輕，四周墻體采用輕質(zhì)砌塊和原1.5m混凝土女兒墻荷載相當(dāng)。且由于屋面防水保溫做法等，原設(shè)計(jì)屋面荷載較大，現(xiàn)屋面用途改為辦公，樓面荷載減少。通過(guò)采用三維空間計(jì)算軟件SATWE重新輸入荷載進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，除個(gè)別梁外，原屋面梁配筋基本能滿足辦公的使用要求。施工中由于施工隊(duì)已對(duì)原截面為800mm×800mm柱在屋面預(yù)留500mm×500mm的混凝土柱頭，方便鑿去柱頭表層的混凝土。由于加層梁屬于新建結(jié)構(gòu)，本次加層改造的難點(diǎn)在于和原結(jié)構(gòu)相連的柱子的加固。由于主體結(jié)構(gòu)框架柱抗震等級(jí)為一級(jí)，柱節(jié)點(diǎn)鋼筋非常密集，新加柱鋼筋植筋有很大難度。設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量考慮預(yù)留的截面為500mm×500mm的混凝土柱頭分批焊接柱頭鋼筋作為新加柱的縱向鋼筋，盡量減少植筋，減少對(duì)原結(jié)構(gòu)造成不必要的損傷。根據(jù)以上所述的思路，除6～8軸大跨梁兩側(cè)的柱子承載力不足需加固外，其余均可按照截面500mm×500mm的柱子進(jìn)行新加層設(shè)計(jì)。對(duì)于大跨度梁兩側(cè)的柱子，初步方案采用增大截面法進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，柱鋼筋采用植筋的方式，后經(jīng)過(guò)施工隊(duì)反應(yīng)植筋過(guò)多，很難施工。分析其原因主要是原結(jié)構(gòu)屋頂?shù)闹?jié)點(diǎn)的鋼筋太密集造成的，在屋頂?shù)闹?jié)點(diǎn)處，原結(jié)構(gòu)柱的鋼筋錨入梁中，而柱四周的梁筋也在此交叉。而上層大跨度梁支座柱的配筋由于大跨度梁的原因，柱配筋很大，需植筋的根數(shù)很多。為此需要重新對(duì)6～8軸給出新的設(shè)計(jì)方案。經(jīng)過(guò)對(duì)多種方案進(jìn)行比較之后，給出以下兩種加固方案:(1)對(duì)B軸和6～8軸交點(diǎn)處在原屋面梁上植梁上柱，加層屋面梁大跨成為小跨，改為密柱后，柱子配筋減少;(2)對(duì)新增屋面梁改為魚(yú)腹式梁，6～8軸柱子適當(dāng)增加截面。

采用方案1，屋面梁由大跨梁變?yōu)榱诵】缌海优浣詈苄。贿^(guò)由于中間柱子荷載直接傳給原屋面大跨度梁，造成大跨度梁配筋超筋。由于屋面梁配筋截面和配筋均較大，很難加固。采用方案2，由于建筑造型，可以對(duì)新增屋面大梁兩邊挑出，平衡大梁的跨中彎距，同時(shí)魚(yú)腹式大梁由于支座截面較小，傳給柱子的彎距相對(duì)較小，柱子配筋結(jié)果能比采用常規(guī)截面梁對(duì)應(yīng)的柱子配筋減少很多。通過(guò)多輪試算，采用魚(yú)腹式混凝土梁，柱子截面增加為600mm×600mm，植四根角筋，同時(shí)利用原預(yù)留的500mm×500mm柱頭的鋼筋，能最優(yōu)化的對(duì)此大跨度進(jìn)行加層改造。

3 結(jié)束語(yǔ)

加層改造可以采取的方案多種多樣，設(shè)計(jì)人員需要掌握一些常用的方法，針對(duì)具體的工程進(jìn)行比較分析，盡可能的考慮施工的可行性，減少對(duì)已建結(jié)構(gòu)的損傷，保證原結(jié)構(gòu)的正常工作。同時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)需考慮加層部分對(duì)原結(jié)構(gòu)的影響，進(jìn)行整體驗(yàn)算。

[1]GB50367－2006混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S］

[2]羅青元，陳向欣．大跨度結(jié)構(gòu)加層設(shè)計(jì)[J］．建筑結(jié)構(gòu)，2009(s1)

[3]劉子華，韓雪．既有建筑物加層改造技術(shù)探討[J］．工程抗震與加固改造，2007(3)