河南某醫(yī)院增設(shè)剪力墻加固設(shè)計(jì)方案探討

周 輝 廖世杰

(孝感市城鄉(xiāng)規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)研究院，湖北 孝感 432000)

?

河南某醫(yī)院增設(shè)剪力墻加固設(shè)計(jì)方案探討

周 輝 廖世杰

(孝感市城鄉(xiāng)規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)研究院，湖北 孝感 432000)

結(jié)合河南某醫(yī)院的實(shí)際情況，提出了增設(shè)剪力墻的加固設(shè)計(jì)方案，并從框架柱傾覆力矩、周期、層間位移角等方面，對(duì)比分析了新增剪力墻后與原結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，并探討了基礎(chǔ)部分驗(yàn)算及加固節(jié)點(diǎn)要求，指出采用該方案提高了結(jié)構(gòu)的抗震性能與延性，滿足框架柱軸壓比限值規(guī)范要求。

剪力墻，結(jié)構(gòu)受力體系，框架柱，層間位移角

1 工程概況

本工程位于河南鄭州某郊區(qū)，原設(shè)計(jì)地下1層，地上6層，局部7層，結(jié)構(gòu)總高度30 m，室內(nèi)外高差0.6 m，結(jié)構(gòu)體系為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，框架抗震等級(jí)為一級(jí)，車庫部分基礎(chǔ)為柱下獨(dú)立基礎(chǔ)+防水板，主樓基礎(chǔ)為平板式筏板+下柱墩。

該地區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第二組。抗震設(shè)防類別為乙類，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限為50年，地上2層結(jié)構(gòu)布置圖如圖1所示。

由于建設(shè)單位自行加層，現(xiàn)階段工程現(xiàn)狀為地上9層，結(jié)構(gòu)總高度為38.4 m，室內(nèi)外高差為0.6 m，與原設(shè)計(jì)圖紙嚴(yán)重不符合，需對(duì)該工程進(jìn)行安全性鑒定。

2 加固方案的比選

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘查和記錄情況，對(duì)該工程加層后進(jìn)行重新建模計(jì)算，計(jì)算結(jié)果顯示基礎(chǔ)至地上4層大部分柱軸壓比嚴(yán)重超限，軸壓比均大于0.65，不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，需采取加固措施，提高該結(jié)構(gòu)抗震性能及其延性。

加固方式可采用增大柱截面法、外包鋼板法、粘貼碳纖維布法、增設(shè)剪力墻以改變結(jié)構(gòu)受力體系等加固方式。原則上盡量不影響原設(shè)計(jì)建筑使用功能的要求，同時(shí)滿足工程造價(jià)，施工合理性。經(jīng)過比較，擬采取增設(shè)剪力墻的加固方案。

在建筑物的適當(dāng)部位增設(shè)剪力墻后，使其結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)變?yōu)榭蚣芗袅Y(jié)構(gòu)，利用新增的剪力墻承擔(dān)上部垂直荷載和主要的地震力，減小結(jié)構(gòu)變形，提高其抗震能力及其延性。此時(shí)結(jié)構(gòu)框架抗震等級(jí)為二級(jí)，剪力墻抗震等級(jí)為一級(jí)，框架柱軸壓比限值為0.85。

新增剪力墻部位見圖2。

3 新增剪力墻后與原結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性對(duì)比

3.1 框架柱傾覆力矩對(duì)比

新增剪力墻后，框架柱在規(guī)定水平力下X向Y向傾覆力矩百分比見表1(只選取前5層對(duì)比)。

表1 規(guī)定水平力下框架柱傾覆力矩百分比

由表1可知，增設(shè)剪力墻后，現(xiàn)結(jié)構(gòu)底層框架柱承擔(dān)的地震傾覆力矩百分比均小于50%，根據(jù)《高規(guī)》8.1.3第二款可知：加設(shè)剪力墻后，可按框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

根據(jù)表1還可以得出：框架柱承擔(dān)的地震傾覆力矩百分比明顯降低，結(jié)構(gòu)抗震第一道防線為剪力墻，極大提高了結(jié)構(gòu)抗震性能。

3.2 周期對(duì)比

新增剪力墻后，現(xiàn)框架剪力墻結(jié)構(gòu)與原框架結(jié)構(gòu)周期對(duì)比見表2(只選取前三階周期)。

表2 周期對(duì)比

由表2可知：第一周期與第二周期均為平動(dòng)周期，第三周期為扭轉(zhuǎn)周期。

增加剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)體系為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)周期比為1.131 8/1.428 4=79.23%，在規(guī)范容許的范圍內(nèi)，滿足要求。

3.3 層間位移角對(duì)比

新增剪力墻后，現(xiàn)框架剪力墻結(jié)構(gòu)與原框架結(jié)構(gòu)層間位移角對(duì)比見表3。

表3 層間位移角對(duì)比

由表3可知：增設(shè)剪力墻后，結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度明顯增大，其抗震加固效果非常優(yōu)異。

增設(shè)剪力墻后，對(duì)比計(jì)算結(jié)果，結(jié)構(gòu)各層框架柱軸壓比u≤0.85,均滿足規(guī)范要求。

4 基礎(chǔ)部分驗(yàn)算及加固節(jié)點(diǎn)要求

4.1 新增剪力墻與基礎(chǔ)的連接

原設(shè)計(jì)主樓部分基礎(chǔ)為筏板基礎(chǔ)，經(jīng)驗(yàn)算，未加層前，在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下，基底平均壓應(yīng)力110 kPa；加層后，基底平均壓應(yīng)力150 kPa。根據(jù)原勘察報(bào)告，持力層地基承載力特征值為180 kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

經(jīng)驗(yàn)算，加層后筏板抗沖切不滿足設(shè)計(jì)要求，擬采取基礎(chǔ)加高300 mm，并在筏板板面增設(shè)20@150鋼筋網(wǎng)片，新增混凝土強(qiáng)度等級(jí)比原基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度等級(jí)提高一級(jí)，采用C35，具體大樣詳見圖3。

4.2 新增剪力墻與原框架柱的連接

為了保證新增剪力墻與相鄰框架柱的連接可靠性，使得新增剪力墻與相鄰框架梁柱變形協(xié)調(diào)一致，施工時(shí)必須嚴(yán)格參照08SG311-2圖集大樣。

為減少植筋鉆孔量，避免對(duì)原框架梁柱產(chǎn)生過大的損傷，可采用等代連接筋，等代連接筋采用22@500，等代連接筋伸入柱長(zhǎng)度350 mm，剪力墻與原框架柱接觸表面要鑿毛處理，以加強(qiáng)新

舊混凝土之間的粘結(jié)，以使得新增剪力墻與原框架柱更好的協(xié)調(diào)變形，具體連接大樣詳見圖4。

4.3 新增剪力墻與原框架梁連接

由于新增剪力墻厚度為350 mm，而在2層～9層原框架梁截面寬度均為250 mm，擬采用新增剪力墻直接包裹原框架梁，以此避免對(duì)原框架梁的損傷，具體大樣詳見圖5。

5 結(jié)語

本文主要通過具體工程案例，討論采用新增剪力墻，改變結(jié)構(gòu)受力體系加固方式的可行性。采用該種加固方式，能夠極大改善結(jié)構(gòu)抗震性能及其延性，同時(shí)也能滿足框架柱軸壓比限值規(guī)范要求，給今后類似工程案例也提供一定的參考。

[1] GB 50011—2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] JGJ 3—2010，J 186—2010，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[3] GB 50009—2012，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

[4] 中國(guó)建筑科學(xué)研究院.08S G311—2，混凝土結(jié)構(gòu)加固構(gòu)造[M].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2008.

[5] 黃 磊，朱琳琳，湯羅生.新增剪力墻某加固工程中的應(yīng)用[J].工程結(jié)構(gòu)，2009(29):181-188.

[6] 黃茹蕙，楊 韜，唐曹明.某三層框架結(jié)構(gòu)加固方案比較[J].建筑結(jié)構(gòu)，2013,43(sup)：1383-1385.

Discussion on the design scheme of adding shear wall to a hospital in Henan

Zhou Hui Liao Shijie

(XiaoganUrbanandRuralPlanningArchitecturalDesignandResearchInstitute,Xiaogan432000,China)

Combining with the actual situation of a hospital in Henan, this paper put forward the reinforcement design scheme of adding shear walls, and from the frame column overturning moment, cycle, interlayer displacement angle and other aspects, compared and analyzed the dynamic characteristics after new adding shear wall and original structure, and discussed the reinforcement node requirements of basic part checking agent, pointed out that the scheme improved the structure seismic performance and ductility, meet the specification requirements of frame column axial compression ratio limit value.

shear wall, structural stress system, frame column, interlayer displacement angle

1009-6825(2016)31-0060-02

2016-08-23

周 輝(1983- )，男，工程師，國(guó)家一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師； 廖世杰(1988- )，男，碩士，工程師

TU318

A