某鋼筋混凝土框架—剪力墻高層結(jié)構(gòu)的改擴(kuò)建設(shè)計

孫 旻

(中國海誠工程科技股份有限公司，上海 200030)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和土地資源的緊張，許多業(yè)主考慮將自己的產(chǎn)權(quán)物業(yè)進(jìn)行再開發(fā)利用。根據(jù)中華人民共和國建設(shè)部第148號令《房屋建筑工程抗震設(shè)防管理規(guī)定》第十六條:“已按工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抗震設(shè)計或抗震加固的房屋建筑工程在合理使用年限內(nèi)，因各種人為因素使房屋建筑工程抗震能力受損的，或者因改變原設(shè)計使用性質(zhì)，導(dǎo)致荷載增加或需提高抗震設(shè)防類別的，產(chǎn)權(quán)人應(yīng)當(dāng)委托有相應(yīng)資質(zhì)的單位進(jìn)行抗震驗算、修復(fù)或加固。需要進(jìn)行工程檢測的，應(yīng)由委托具有相應(yīng)資質(zhì)的單位進(jìn)行檢測。”因此，對于改造的項目都要先進(jìn)行抗震鑒定、抗震驗算，根據(jù)結(jié)果對原結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)加固。本文以一鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)改造項目為例，將改建設(shè)計的流程及加固方案進(jìn)行了闡述。

1 項目概況

有一位于上海市區(qū)的商住辦公綜合樓，建筑面積約為11 000 m2，1998年竣工投入使用。該建筑有地下1層，地上14層，其中第13層，14層僅四角有裝飾性塔樓和水箱間。業(yè)主擬對第13層和14層塔樓進(jìn)行改建和擴(kuò)建作為辦公用房，擬在塔樓間增加鋼筋混凝土樓板和梁、抬高電梯筒。原建筑地下1層層高為3.6 m，地上1層～3層層高為4.2 m，其余樓層層高為3.3 m，建筑高度為43.750 m(至大屋面)，第13層和14層的層高分別為3.4 m和3.75 m，加層后建筑高度為50.9 m。該建筑的原結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為樁筏基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)為φ650鉆孔灌注樁。對于加層部分仍考慮為鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)。

2 抗震鑒定及結(jié)構(gòu)分析結(jié)果

由同濟(jì)大學(xué)建設(shè)工程抗震鑒定委員會對該樓進(jìn)行了現(xiàn)場檢測和抗震構(gòu)造分析。現(xiàn)場地下室無積水滲漏，框架梁、柱及樓板等混凝土密實平整，屋面板及墻面無裂縫滲水現(xiàn)象，并且經(jīng)測試混凝土強(qiáng)度等級為C40。該結(jié)構(gòu)平、立面布置均規(guī)則，梁、柱截面尺寸以及框架梁、柱的箍筋加密區(qū)范圍也符合規(guī)范要求。主要存在的缺陷和不足是:第10層個別井字梁側(cè)面有垂直細(xì)裂縫，裂縫寬度小于0.1 mm;柱箍筋加密區(qū)體積配箍率不滿足要求。

原結(jié)構(gòu)主要存在以下不足:1)原結(jié)構(gòu)樁基承載力能滿足加層改建需求，但基礎(chǔ)筏板配筋量局部不滿足計算結(jié)果。2)1層～5層部分剪力墻水平分布筋及部分暗柱配筋量不足。3)部分框架梁和樓層次梁鋼筋量不滿足要求。4)原有結(jié)構(gòu)剪力墻外的樓板配筋不足。5)邊框架柱箍筋加密區(qū)的配筋量不足。

3 加固及修復(fù)處理方案

3.1 梁側(cè)裂縫的處理

對于10層的梁側(cè)裂縫寬度小于0.1 mm，采用環(huán)氧水泥進(jìn)行封閉。封閉曾騎縫涂抹，寬度30 mm，厚度2 mm，長度延伸出縫端30 mm。在涂抹環(huán)氧水泥封閉層以前，混凝土表面用鋼絲刷清理，采用壓縮空氣或皮老虎吹干凈，表面必須處于干燥無油漬狀態(tài)，如有油漬需用丙酮或甲苯擦干凈［2］。

3.2 框架柱箍筋加密區(qū)箍筋量不足的處理

在框架柱箍筋加密區(qū)箍筋量不足的部位采用粘貼碳纖維片材的方式進(jìn)行加固。碳纖維片材環(huán)向粘貼，形成環(huán)向圍束作為附加箍筋，來防止柱的塑性鉸區(qū)搭接破壞和提高柱的延性。

加固范圍為柱端箍筋加密區(qū)高度再延伸200 mm。

3.3 梁配筋不足的處理

對于樓層梁的縱向鋼筋配筋不足的情況，為滿足樓層凈高的使用要求，未采用增大截面加固法，而是采用外粘鋼板的加固方式。外粘鋼板的面積按照GB 50367-2006混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范［1］第10.2節(jié)所述內(nèi)容計算確定。外粘鋼板構(gòu)造圖見圖1～圖3。

圖1 次梁加固示意圖

圖2 框架梁加固示意圖

3.4 樓板配筋不足的處理

對于配筋不足的樓板，采用板底雙向粘貼碳纖維片材，板面支座處粘貼碳纖維片材的方式進(jìn)行加固。

圖3 次梁支座加固示意圖

3.5 剪力墻水平分布筋及部分暗柱配筋量不足的處理

按原結(jié)構(gòu)布置結(jié)合改建部分進(jìn)行計算復(fù)核后，發(fā)現(xiàn)剪力墻的配筋不足，首先考慮的處理方案是封堵不被使用的剪力墻洞口，然后再進(jìn)行計算分析，對于仍是配筋不足的剪力墻采用雙面增設(shè)鋼筋混凝土后澆層——板墻進(jìn)行加固，在墻兩側(cè)各加大60 mm，內(nèi)配Ф10@160鋼筋網(wǎng)片，然后用比原結(jié)構(gòu)高一級的混凝土噴射澆筑，其做法見圖4。剪力墻洞口的封堵，采用與原剪力墻相同的配筋，以植筋的方式進(jìn)行錨固，然后用比原結(jié)構(gòu)高一級的混凝土澆筑。對于暗柱的配筋不足，采用外粘鋼板的加固方式，其做法見圖5。先進(jìn)行暗柱的外粘鋼板加固，再進(jìn)行剪力墻外包板墻的施工。

圖4 剪力墻加固示意圖

3.6 基礎(chǔ)筏板配筋量局部不足的處理

對于基礎(chǔ)筏板出現(xiàn)配筋量不足的情況，通過反復(fù)計算比較，在框架柱之間合適的位置處增設(shè)兩端為鉸接形式的鋼管柱，以減小底板的計算跨度，使底板配筋滿足要求。對于鋼管柱上端的一層框架梁，由于在原跨中增加了支座，除了采用外粘鋼板的形式進(jìn)行截面頂部的加固外，另外在梁截面底部也用外粘鋼板進(jìn)行整體加固，以提高梁的整體剛度。

4 改建部分的處理

改建部分仍為鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)。新增剪力墻與原有剪力墻的連接方式有如下兩種:1)當(dāng)原剪力墻無樓板連接時，則將原剪力墻鋼筋鑿出，將新剪力墻鋼筋與之焊接搭接;2)當(dāng)原剪力墻有樓板連接時，則采用植筋的方式連接新增剪力墻。

圖5 剪力墻暗柱加固示意圖

新增樓板與原樓板的連接均為將原樓板的頂面鋼筋鑿出，將新增樓板的頂部鋼筋與之焊接搭接，而新增樓板的底部鋼筋則以植筋的形式錨入邊梁，其做法見圖6。

圖6 新舊樓板鋼筋搭接示意圖

新增梁、柱與原結(jié)構(gòu)的連接均采用植筋的方式。原屋頂結(jié)構(gòu)部分要敲除部分起裝飾作用的框架梁，則保留的框架梁鋼筋與框架柱為直錨并且不滿足鋼筋的抗震錨固長度要求，因此考慮在鋼筋截斷端增加端板以加強(qiáng)鋼筋的錨固，其做法見圖7。

圖7 框架梁截斷鋼筋錨固示意圖

5 結(jié)語

該項目的結(jié)構(gòu)加固設(shè)計并未占用建筑使用空間，在施工過程中按規(guī)范要求選用材料和進(jìn)行施工質(zhì)量控制，現(xiàn)已投入使用，效果良好，為以后的改建加固項目積累了經(jīng)驗。

［1］GB 50367-2006，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范［S］.

［2］李國勝.建筑結(jié)構(gòu)裂縫及加層加固疑難問題的處理——附實例［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.