沈陽某酒店加固改造設計

陳 鵬，高 鍵

（中國建筑東北設計研究院有限公司，遼寧 沈陽 110006）

1 工程概況

該酒店位于沈陽市沈陽北站南廣場南側，友好街與北站一路交匯處，總建筑面積3.67萬m2，其中地上建筑面積3萬m2，地下0.67萬m2，總高度98.75m。地下2層，層高自下而上分別為5.1m、4.9m，地下二層為人防，地下一層為設備用房；地上26層，首層與二層高層為3.9m，三至七層層高4.4m，八層層高3.6m，九層以上3.4m，首層為大空間大堂，二層至八層為休閑、娛樂、餐廳及會議室，八層以上為客房[1]。

該工程始于1993年，現主體結構、地下室防水及回填土工程和外圍玻璃幕墻已經完成施工，原二層（標高3.9m）平面見圖1，樓層面積1406m2，大空間開洞面積235m2，開洞率16.7%，為了增加首層大堂空間，現需增大二層開洞面積，改造后的二層平面詳見圖2，大空間開洞面積變為418m2，開洞率31%。原建筑一至六層部分使用功能發生變化，改造時須對整個樓層進行承載力復核。加固改造設計使用年限將為30a。

圖1 原建筑二層平面

圖2 改造后的二層平面

2 結構分析及計算結果

2.1 荷載取值

根據《建筑工程抗震設防分類標準》（GB 50223-2008）[2]該工程結構建筑抗震設防類別為丙類，抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.10g，地震分組為第一組，場地類別為Ⅱ類。根據《建筑抗震鑒定標準》（GB 50023-2009）[3]規定，該結構應選用B類建筑抗震鑒定方法，按《建筑抗震加固技術規程》要求[4]，抗震驗算采用現行國家標準《建筑抗震設計規范》（GB 50011-2010）[5]，但特征周期可采用0.3s，比《建筑抗震設計規范》（GB 50011-2010）規定的特征周期短0.05s。

風荷載按沈陽市50a重現期的基本風壓取值，為0.40kN/m2，地面粗糙度為C類，體型系數取1.3。

2.2 主要計算結果

本工程分別采用中國建筑科學研究院提供的PKPMSATWE（2010版）及Midas Building進行計算復核，結構體系為框架-核心筒，由于改造后客房隔墻全部采用GRC輕質隔墻，周期折減系數取0.9，中梁剛度放大系數取1.3，阻尼比為0.05。提取了兩種軟件的計算結果見表1。

表1 結構整體計算結果對比

層間位移角、樓層總剪力的對比見圖3～圖4，由圖可知，二者相差甚小，曲線基本重合。由表1可知：兩種程序計算得到的結構總質量、周期、層間位移角、樓層剪力等結果，在數值上均比較接近，可認為程序計算得到的分析結果是合理、準確、安全可靠的。

圖3 兩種軟件計算層間位移角對比

圖4 兩種軟件計算樓層剪力對比

3 二層開洞柱加固設計

二層開大洞后，在二層處鑿掉與三根框架柱相連的一側框架梁，使這三根柱在一側計算長度加大，原施工時柱縱筋在二層框架梁處采用綁扎搭接連接，鑿掉框架梁后，柱縱筋在節點處失去約束，而且原設計配筋較小，需對這三根框架柱進行加固處理。

梁柱加固方法較多，較為長用的有外貼型鋼加固即俗稱“干法”、增大截面加固法即俗稱“濕法”和粘貼纖維復合材料加固法[6～7]，根據現場條件選擇最優的加固方法。KZ1在地下一層三側有剪力墻，首層板厚300mm，故選擇增大截面法對其進行加固處理，詳見圖5，新增縱筋下面有墻時，直接化學植入墻內；無剪力墻處，新增縱筋穿透300mm厚樓板，在板下放置100mm×80mm×14mm鋼板，并與新增縱筋穿孔塞焊，最后在孔內注入化學膠。新增縱筋延伸至二層頂（三層樓面處），在此處放置25mm厚、200mm寬環形鋼板，并與新增縱筋穿孔塞焊。

圖5 KZ1增大截面加固法

KZ2在首層以下沒有剪力墻，根據現場實際情況，選擇外貼型鋼加固法對其進行加固處理，此方法施工周期短、速度快、環境干凈，詳見圖6。原混凝土柱與型鋼間采用A級改性環氧樹脂膠粘劑粘接，注膠應在鋼構件焊接完成后進行，型鋼表面、混凝土表面應抹30mm厚相當于C50混凝土等級的灌漿料，角鋼與豎向鋼板間縫隙用灌漿料填實。角鋼底部與25mm厚底板焊接，底板通過穿透樓板的對拉螺栓與樓板連接；在中間樓層處，角鋼穿透樓板通長設置；在頂部樓板處放置25mm的鋼板，與加固角鋼焊接，固定角鋼，同時鋼板與樓板也是通過穿透樓板的對拉螺栓連接。

圖6 KZ2外貼型鋼加固法

4 首層部分梁板加固

由于業主要求在首層增設地熱，每平米增加荷載2kN，從而導致部分梁板配筋不滿足規范要求，需進行加固處理。板頂筋不滿足要求時，在板支座處板頂增設薄鋼板進行加固處理；板底筋不滿足要求時，在板底增設鋼梁支撐樓板，鋼梁與板周邊混凝土梁鉸接連接。

梁配筋不滿足要求時，對梁進行貼碳纖維加固處理，該方法施工簡便，性能可靠，加固效果佳，詳見圖7。

圖7 梁碳纖維加固法

5 結論

通過對該項目詳細分析，對不同構件選擇施工簡便、性能可靠的處理措施對不滿足要求的梁板柱進行加固，使得該項目的設計安全、經濟、適用、合理。具體措施如下：

（1）通過兩種計算程序進行詳細計算，該項目整體指標滿足規范要求，而且兩種軟件的計算結果幾乎相同，計算結果合理、安全、可靠。

（2）對于KZ1地下室部分有混凝土墻，采用增大截面法對其加固，新增鋼筋可以直接錨入混凝土墻中；對于KZ2地下室部分沒有混凝土，采用外貼型鋼加固法，底部鋼板通過錨栓與樓板連接，加固角鋼直接現場焊接在底板上。

（3）首層增加地熱，板頂配筋不足，在板支座頂部增設鋼板進行加強，板底筋不足，在板底增設鋼梁支撐板，鋼梁兩端與板周邊混凝土梁鉸接連接；梁配筋不足時，采用粘貼碳纖維的方法進行加固。

[1]原沈陽某酒店結構施工圖（1993設計）[R].

[2]GB 50223-2008 建筑工程抗震設防分類標準[S].

[3]GB 50023-2009 建筑抗震鑒定標準[S].

[4]JGJ116-2009 建筑抗震加固技術規程[S].

[5]GB 50011-2010 建筑抗震設計規范[S].

[6]石小燕.加層加固實現技改擴建[J].工程抗震與加固改造，2012，34（4）：85-88.

[7]GB50367-2006 混凝土結構加固設計規范[S].