某項目加固改造設(shè)計遇到問題及解決

熊文凱 徐慧珠

1. 安徽省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司 安徽 合肥 230000；

2. 安慶市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計院 安徽 安慶 246000

1 工程概況

安徽省某市臨泉交通園區(qū)工程-客運站工程位于霞光大道與建設(shè)南路交口，建筑面積11480.2m2，主體3層，功能為客運站，設(shè)防烈度為6度，基本地震加速度為0.05g，抗震設(shè)防類別為乙類，抗震等級為三級，抗震構(gòu)造措施為三級，基本風(fēng)壓為0.45KN/m2，基本雪壓為0.55KN/m2，2012年竣工投入使用，后來車站搬遷，當?shù)卣疀Q定將該樓功能改為行政服務(wù)中心和城市指揮中心，即在內(nèi)部中庭加建部分功能區(qū)，增設(shè)5部電梯且功能改變使得布局及荷載發(fā)生變化，造成梁、板、柱、基礎(chǔ)等混凝土構(gòu)件截面及配筋不滿足規(guī)范要求，針對不足的進行加固處理，依據(jù)增加荷載重新計算，經(jīng)計算對柱不滿足要求的采用增大截面及包鋼加固；對梁配筋及截面不滿足要求的采用粘鋼加固、粘貼碳纖維布加固及增加截面；對現(xiàn)澆板配筋不滿足要求采用碳纖維布及增加鋼梁加固，基礎(chǔ)采用增大截面加固。

在改造加固計算過程中發(fā)現(xiàn)幾個問題及需要注意的地方，通過本文介紹給大家，希望對以后加固設(shè)計能起到幫助。

2 加固設(shè)計遇到的問題及解決

2.1 次梁加固

次梁沒加固前抗剪是滿足要求的，但由于梁底配筋不足，用碳纖維或鋼板加固后，而出現(xiàn)抗剪顯示不足。

2.1.1 遇到的問題：連續(xù)梁JKL2-51見下圖1，加固之間計算梁底配筋不足，梁箍筋計算是16.17~23.88mm2，實配28.27mm2，可以滿足要求的，見表1，但梁面配筋不足需要進行抗彎加固，采用粘鋼方式加固，用PKPM的V5.2.1版本加固計算后的計算結(jié)果見表2，可以看出抗剪需要4.8mm2的鋼板，加固之前抗剪計算是滿足要求的，為何加固之后反而抗剪不夠了呢？

表1 加固之前結(jié)算結(jié)果

圖1 JKL2-51布置圖

2.1.2 分析問題及結(jié)論：根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》斜截面抗剪加固計算第9.3.3條V≤Vb0+Vb，sp[2]；Vb0為

加固之前梁的抗剪承載力，Vb，sp為加固鋼板提供的抗剪承載力；《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》斜截面抗剪計算第6.3.4條V≤Vcs+Vp[3]，可以看出Vb0=Vcs+Vp，未加固之前抗剪承載力滿足要求，即V

2.2 梁截面加高的抗剪加固的計算結(jié)果鋼筋如何配置

2.2.1 遇到的問題：樓面功能辦公改為廚房操作間，荷載有較大增加，導(dǎo)致梁抗彎及抗剪均不足，考慮層高不足，梁截面增高尺寸不能太大，以免影響凈高，故采用向下增大截面100高，經(jīng)計算分析計算結(jié)果如下表3：

表3 截面加高加固后計算結(jié)果

抗剪需要新增鋼筋面筋41.85mm2，新增箍筋應(yīng)該配置在什么位置，有人說應(yīng)配置在新增截面中見圖2，這樣做對不對？

圖2 新增鋼筋布置1

2.2.2 分析問題及結(jié)論：我們來分析一下，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》斜截面抗剪加固計算第5.3.2條知：計算砼部分抗剪貢獻Vc=0.7ft0bh01+0.7*0.7ftb（ho-h01）[3]，如果設(shè)計剪力小于砼部分貢獻，按照構(gòu)造箍筋輸出配箍值，否則計算箍筋面積為[3]：Asv=（V-Vc）s/（h0fyv），從公式可以看出Asv配筋范圍并不是新增混凝土范圍，什么情況下鋼筋配置在新增混凝土范圍，V=Vc+fyvAsv0h01/s+fyvAsv1(h0-h01)/s，h01為原截面高度，只有按這公式計算，計算出的新增鋼筋A(yù)sv1才配置在新增混凝土范圍內(nèi)，然而規(guī)范沒有該公式，規(guī)范是按Asv=（V-Vc）s/（h0fyv）計算箍筋的，可以看出，Asv=70.12mm2并不是新增箍筋面積，而是全截面的箍筋面積，即見圖3，原截面配置箍筋為直徑6間距200，新增混凝土范圍配置6@200時，全截面還要增加41.85mm2的面積，這就是說該方法加固梁截面抗剪仍是不滿足要求的，只有新增鋼筋面積為0時，才能使用僅梁截面加高的加固方法。所以，將新增鋼筋面積41.85mm2配置在新增混凝土圖范圍內(nèi)是錯誤的，實際配筋只達到計算需要的41%，距離需要的配筋量差距很大，嚴重影響結(jié)構(gòu)安全，這是值得設(shè)計人注意的。

圖3 新增鋼筋布置2

2.3 弧梁的抗扭加固

2.3.1 遇到的問題及分析。局部辦公位置增設(shè)兩部電梯，在屋面機房處的梁取JKL3-13a例，位置見下圖4，可以看出來荷載很大，經(jīng)計算需要加固，加固計算書見下表4

圖4 KL3-13a布置圖

表4 增大截面加固計算結(jié)果

可以看出來根據(jù)加固計算結(jié)果僅縱筋需要加固，箍筋不需要加固，但通過查詢梁截面計算配筋結(jié)果如下：剪扭配筋（25） T=39.09 V=-491.90 Astt=231.84 Astv=74.01 Ast1=9.35非加密區(qū)箍筋面積（1.5H處） Asvm=74.01 剪壓比 （25）V=-491.9 JYB = 0.09 ≤ 0.25[1]可以看出剪扭配筋面積需要74.01mm2，抗扭單肢箍面積為9.35mm2，而實際配箍面積為67.02mm2，小與74.01mm2，剪扭計算結(jié)果是不滿足要求的，也就是說軟件的加固計算結(jié)果僅僅是計算抗剪是否滿足要求，并沒有考慮抗扭承載力是否滿足要求，通過查閱混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范全文，并沒有提供抗扭加固方法及算法，故而軟件也沒法計算，如果設(shè)計時，僅看加固計算結(jié)果，就會使結(jié)構(gòu)處于危險狀態(tài)。

2.3.2 遇到的問題的解決：在加固規(guī)范沒有給出加固方法之前，需要進行抗扭加固的工程怎么辦呢？后來我想到，雖然加固規(guī)范沒給出算法，但是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范給的有算法，于是本工程采用增設(shè)一道梁，形成雙梁來承受較大荷載，降低剪扭計算要求，同時新增加的梁也能滿足規(guī)范要求[4]，見下圖5。

圖5 KL3-13a詳圖

3 結(jié)束語

在加固計算時，需要注意以下三點：第一，梁沒加固前抗剪是滿足要求的，加固后抗剪也應(yīng)是滿足要求的，不需額外加固，僅按構(gòu)造設(shè)置U型箍即可；第二，梁增大截面法，僅增加高度時配筋位置容易弄錯；第三，規(guī)范沒有提供抗扭加固做法及算法，軟件也沒法提供加固計算結(jié)果，所以如遇到梁的抗扭不足時，首先應(yīng)考慮改變受力布置，減小扭矩，其次增設(shè)新的抗扭梁，確保原結(jié)構(gòu)梁抗扭滿足要求。當然，加固設(shè)計中需要注意的地方還有很多，不再贅述。