衡山路某办公用房结构体系置换的抗震加固设计

摘要：采用合适的加固方法延长结构的使用寿命，是抗震加固改造的关键。本文通过实例对结构体系置换的抗震加固设计进行了阐述，多方面综合考虑，采用符合规范要求的加固方法，使抗震加固设计后的结构体系能满足使用要求，同时为其他类似的工程提供一定的参考。

关键词：抗震鉴定；加固；结构体系置换

中图分类号：TU352.1+1

文献标识码：B

文章编号：1008-0422（2014）01-0139-03

1、引言

在我国大城市中，多层内框砖混结构是属于量大面广的建筑结构类型之一。此类结构类型除了能充分发挥自身的结构特点，也是适应当时国民经济发展阶段的产物。但随着国民经济的快速发展，城市建设的日新月异，此种结构类型已经满足不了新时代现代化的办公人文需求。内框砖混结构中砖在结构中占的比重较大，此类结构基本上属于脆性建筑材料，基本不具有延性，在地震作用下容易破坏。对这类结构进行结构体系置换的抗震加固设计，在目前是一种比较好的行之有效的加固方法。本文结合某办公楼的结构体系置换的抗震加固设计，对内框砖混结构的改造方法做一阐述，供其他类似工程加固设计时参考。

2、工程概况

本楼位于上海衡山路，在“衡山路一复兴路历史文化风貌区”内，建于1981年，原结构为6层带地下室的内框砖混结构，采用部分内框架及砖墙承重，墙体厚度240mm，采用多孔砖和混合砂浆砌筑，楼面采用钢筋混凝土预制板。顶部六层为1993年加建，框架结构，做法为在原屋面梁上做翻梁，翻梁内预留柱插筋，上部浇筑混凝土柱，未与下部结构设可靠连接，墙体及屋面采用轻质材料（泰柏板）。现需要改造成符合使用要求的大空间结构，当时本地区设防烈度为6度，与现在的7度设防防差别较大，须按现行的《建筑抗震鉴定标准》GB5001 123-2009（以下简称为：“标准”）及《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（以下简称为“规范”），进行抗震鉴定及加固设计。抗震设防烈度按本地区基本烈度7度采用。

3、房屋抗震鉴定结果及结构体系评价

现场检测及验算结果，房屋主要存在以下几方面问题：（1）结构体系不合理，砖墙承重、框架承重相互混杂，且内部框架为单向框架，整体性较差。（2）六层加层部分结构形式与一～五层有较大差异，做法简易，结构构件未能与下部结构进行可靠连接。（3）房屋高度、最大层高、构造柱设置、墙体拉结情况、框架部分材料强度等不满足规范关于抗震构造措施的有关规定，抗震性能不足。（4）根据委托方提供的初步装修改造方案进行验算，部分结构构件承载力不满足要求。

建筑存在的问题如下：（1）体系为部分内框架加砖墙混合承重，体系不合理。（2）未设置构造柱，不利于抗震。（3）楼板为预制板，整体性不好。（4）六层新加层结构与原结构无有效连接。（5）六层为泰柏板屋面和墙面，耐久性不好。

综上所述，本建筑主要问题为体系不合理，顶层新加结构有安全隐患。

4、结构体系置换、抗震加固设计及施工要求

4.1 结构体系置换形式选取

本建筑位于城市历史文化风貌保护区内，建筑的外形立面不得改变，但又要满足新时代下的现代化办公环境需求，需要加固改造成大空间结构。要满足以上的设计需求，仅对内框砖混结构的本身加固，既满足不了规范要求也满足不了使用要求。综合现行规范并结合鉴定结果，原结构体系置换成框架结构体系是比较合理的，且能满足此项目的最基本要求。

4.2 抗震加固设计方法

结构体系置换为框架结构，使结构体系满足相关规范要求。设计的方法如下：（1）周边及没有柱的位置增设框架柱，原有内框边柱分层分段凿除周边相关范围的砌体墙体，内框结构的中柱与边柱皆采用加大截面法加固。柱需要上下贯通，楼板在柱的相应位置处须用静力无损切割开洞，采用增设柱帽的方法支承预制板，预制板钢筋不能打断，钢筋锚入柱内并和柱整体浇注。（2）各楼层增设框架梁及加固花篮梁，使其与柱形成稳定的框架结构体。原内框花篮梁采用加大截面法加固，增设箍筋使其满足规范要求，预制板上开洞做灌料孔，灌浆完成后插入钢筋，与楼板形成可靠连接。新增设的框架梁中，周边梁位置靠外墙内边向室内做，形成框架结构体系后，外墙经过处理退化为填充墙。（3）框架柱与基础连接处理，柱需伸入地下室锚入底板，框架柱与原地下室混凝土墙间连接部位种植一些钢筋头使柱的荷载通过剪力墙分散均布于地下室底板上，柱筋植入底板，同时柱底做基础台阶。（4）在预制楼板的中部加设一道次梁，这样有效的减小了板的跨度。在楼板上做现浇60mm厚钢筋混凝土叠合层，满足装配整体式结构体系的楼面加强要求。（5）原有屋顶六层的部分框架改造为新的框架，使其与下部结构成为整体。（6）原有砌体承重墙在结构体系置换后，墙体保留的部分须退化为框架结构的填充墙，新砌筑的墙体按照填充墙设计。建筑保留的砌体墙（填充墙），在此墙的相应位置增设构造柱，并用钢筋网水泥砂浆面层加固墙，以保证墙与框架的有效可靠连接（见图1-11）。

4.3 抗震加固设计施工要求

为了很好的贯彻结构设计意图，保证结构体系置换的可靠有序进行，对加固施工要求如下：（1）结构的加固、拆除、修复必须由具有特种施工资质的专业公司完成。这主要为保证施工单位的技术先进，确保结构在施工过程中，能在现场第一时间内发现问题并能提出解决问题的较优方案。（2）在施工前必须完全正确理解整体加固的原则及其加固的需要，以保证能正确评估施工过程中遇到的问题，提前解决问题。还能保证结构在施工过程中尽可能少的破坏原建筑、水电做法，对无法避免的破坏应予以现场记录，结构加固完成后按现状恢复。（3）加固中的拆除与临时支撑工作，宜优先考虑整体支撑卸荷，形成稳定的临时传力结构体系。其中部分结构的拆除工作需先行的，必须采取措施确保结构的局部稳定和有较好的传力途径，局部加固工作完成且加固构件达到设计强度后，方可进行相关的拆除工作，必要时需进行临时支撑。构件进行加固前，应优先考虑将原结构构件进行卸荷，这样可以保证结构体系置换的过程中，结构附加荷载尽可能小。（4）当钢筋锈蚀严重或出现大面积露筋、原结构破损等现场或现场与设计图纸不符时应报设计处理。（5）施工单位应严格按照各工艺施工技术说明进行施工，采用加大截面等加固方式加固时，混凝土基面的处理对保证加固质量十分重要，在施工中应严格控制。施工单位在施工中必须做好对新旧混凝土浇筑界面的处理，凿毛、充分湿润、接浆（或使用其它界面剂），保证连接面的质量及可靠性。

5、结语

在结构抗震检测与鉴定的基础上，着重从概念上对该房屋进行了结构体系置换的抗震加固的设计，对置换后的结构体系进行结构计算及抗震加固设计，结果满足现行规范的各种规定及要求，提高了结构的抗震承载力和延性。对施工过程的要求，确保了在施工过程中的质量控制。目前此结构施工和内部装饰已完成，内部空间完全能满足使用需求，建筑完全融入历史风貌区的环境内。

结构体系置换的抗震加固设计，是对现存建筑物在新时代中的二次利用的探索，是用集约用地的实际行动贯彻落实科学发展观，是实现社会经济可持续发展、对城市历史风貌保护有着重大的发展意义和社会效益。