某大跨度混凝土結構加層改造設計探討

張玉明，楊 木，劉 晶

(徐州市建筑設計研究院，江蘇徐州221003)

1 工程概況

某病房樓工程，框架－剪力墻結構，主體22層，框架和剪力墻抗震等級均為一級。標準層為病房，22層為辦公和會議室。會議室由于需要大空間，中間抽柱，形成大跨度。由于工程規模較大，建設周期長，建設過程中醫院規模擴大，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22層屋面結構板已經完工。原結構部分平面布置圖見圖1。

圖1 原結構部分平面布置

2 加固方案分析

由于加層內部均采用輕質隔墻，墻體荷載較輕，四周墻體采用輕質砌塊和原1.5m混凝土女兒墻荷載相當。且由于屋面防水保溫做法等，原設計屋面荷載較大，現屋面用途改為辦公，樓面荷載減少。通過采用三維空間計算軟件SATWE重新輸入荷載進行內力計算，除個別梁外，原屋面梁配筋基本能滿足辦公的使用要求。施工中由于施工隊已對原截面為800mm×800mm柱在屋面預留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構，本次加層改造的難點在于和原結構相連的柱子的加固。由于主體結構框架柱抗震等級為一級，柱節點鋼筋非常密集，新加柱鋼筋植筋有很大難度。設計中應盡量考慮預留的截面為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，減少對原結構造成不必要的損傷。根據以上所述的思路，除6～8軸大跨梁兩側的柱子承載力不足需加固外，其余均可按照截面500mm×500mm的柱子進行新加層設計。對于大跨度梁兩側的柱子，初步方案采用增大截面法進行加固設計，柱鋼筋采用植筋的方式，后經過施工隊反應植筋過多，很難施工。分析其原因主要是原結構屋頂的柱節點的鋼筋太密集造成的，在屋頂的柱節點處，原結構柱的鋼筋錨入梁中，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，需植筋的根數很多。為此需要重新對6～8軸給出新的設計方案。經過對多種方案進行比較之后，給出以下兩種加固方案:(1)對B軸和6～8軸交點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)對新增屋面梁改為魚腹式梁，6～8軸柱子適當增加截面。

采用方案1，屋面梁由大跨梁變為了小跨梁，柱子配筋很小，不過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，可以對新增屋面大梁兩邊挑出，平衡大梁的跨中彎距，同時魚腹式大梁由于支座截面較小，傳給柱子的彎距相對較小，柱子配筋結果能比采用常規截面梁對應的柱子配筋減少很多。通過多輪試算，采用魚腹式混凝土梁，柱子截面增加為600mm×600mm，植四根角筋，同時利用原預留的500mm×500mm柱頭的鋼筋，能最優化的對此大跨度進行加層改造。

3 結束語

加層改造可以采取的方案多種多樣，設計人員需要掌握一些常用的方法，針對具體的工程進行比較分析，盡可能的考慮施工的可行性，減少對已建結構的損傷，保證原結構的正常工作。同時設計時需考慮加層部分對原結構的影響，進行整體驗算。

[1]GB50367－2006混凝土結構加固設計規范[S］

[2]羅青元，陳向欣．大跨度結構加層設計[J］．建筑結構，2009(s1)

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