浅议框架结构的加固设计

摘要：综述旧房屋改造的可行性分析，充分挖掘原有结构的承载潜力，选择合适的增层结构形式，做好加层部分与原有建筑物之间的构造处理，增层改建与旧房屋抗震加固相结合，提高建筑物的抗震能力。

关键词:旧房改造;抗震加固;加层设计;构造

Abstract: review the old houses in the reconstruction of feasibility analysis, fully exploit the original structure of the bearing potential, choose appropriate increase layer structure form, do add layer with the original building of the part between tectonic processing, add layer renovation and the old houses seismic strengthening, and the combination of improve the seismic resistance of buildings.

Key words: the old modification; Seismic strengthening; Add layer design; structure

中图分类号：TU311 文献标识码：A 文章编号：

对旧建筑物增层改造特别适合我国国情，它具有投资少、收效快、不占地、不需搬迁、节省城市配套费及美化市容等许多优点，其经济效益非常显著，具有强大生命力。

这些建筑物大多数是砖混结构的办公楼、宿舍、住宅、病房及汽车库等。增层层数普遍是1~2层。对旧建筑进行增层扩建，可以扩大建筑面积，增加建筑物的使用功能，同时又基本不增加土地使用面积，是缓解建筑用地紧张的有效途径。但增层工程是一项复杂而细致的工作，增层得当，可节约投资，又避免了拆迁各项公共生活设施和市政设施。如果处理不当，则劳民伤财，甚至会危及人民生命财产安全。

1 工程概况

滨州市北海饭店中心楼，原设计为3层，框架结构、柱下独立基础，建筑面积约2700。该办公楼设计单位为滨州市建筑设计研究院（1999年）。因无相应资料，施工单位和开竣日期不详。

2 房屋质量现状检测

为了更加贴近结构的实际现有情况，改建设计前，业主委托有关建筑质量监督检测单位对主体结构进行全面检测。

2.1房屋的损坏情况

2.1.1基础

经开挖检查发现基础基本完好，无风化、酥碱等现象。

2.1.2承重砖墙

外墙局部有一定的风化现象，风化深度3~5mm，且有少量砖块出现酥碱现象。底层部分窗台下墙体中部有竖向裂缝，裂缝最宽2~3mm。其他墙体未发现明显因地基不均匀沉降或结构受力产生的裂缝。

2.1.3混凝土构件

对混凝土的碳化深度进行测试，楼板碳化深度5~10mm，梁碳化深度一般为8~15mm，即混凝土构件碳化深度较大。

检查发现，由于混凝土保护层部分深度碳化、失去了对钢筋的防护作用，使保护层产生顺钢筋的裂缝，局部保护层脱落，出现钢筋锈蚀现象。

2.2房屋的不均匀沉降和垂直偏斜测量

2.2.1不均匀沉降测量

采用水准仪配以标尺测量原设计处与同一设计标高的勒脚线的相对高程，测得房屋无明显高差，不均匀沉降量仍在规范允许范围内。

2.2.2房屋垂直偏斜测量

对房屋的外墙阳角线顶端进行垂直投影，测量其相应底部的偏移值。测量结果为外墙向东偏斜，最大偏移值为30mm，倾斜率为0.26‰，在规范允许范围内。

2.2.3建筑材料现有强度测试

现场采用回弹、取芯等测试方法测得钢筋混凝土构件强度值为21.1~26.2Mpa ,由于建成年代较久，所测混凝土强度等级可取C20。

3 结构复核计算和分析

加层部分材料特性：框架部分混凝土C30，外采用250mm加气混凝土砌块墙体，内墙均采用GRC轻质隔墙。为了全面了解加层后的整体结构情况，采用了中国建筑科学研究院编制的satwet三维空间结构计算软件对加层加荷后的结构作整体计算。（根据规范将混凝土和钢筋的强度乘以0.9的折减系数）。

结构计算分析考虑的基本设计条件是：设计使用年限为50年，结构安全等级为二级，根据《建筑抗震设计规范》GB50011――2001，抗震设防类别为丙类，建筑场地类别为Ⅲ类，场地特征周期Tg＝0.55 s，设计基本加速度为0.10g。结果显示，原建筑物的自震周期、层间位移比、底层柱轴压比均达不到设计要求，说明加层、加荷后建筑物整体的承载力、抗震能力不能满足要求，必须进行加固处理。

通过计算，原建筑的地基承载力和基础能满足要求，梁板也能满足设计要求，但已建成的部分框架柱承载力不满足要求，轴压比超出规范要求，梁柱节点承载力不能满足要求，均需要加固。

4加固设计

通过对原建筑物调查分析表明，框架结构破坏的情况主要有：柱端弯剪破坏，角柱双向受弯、受剪及扭转破坏，填充墙剪切破坏。所以该原建筑物加固设计目的主要为：解决提高承载力的同时加强抗震设计，减轻自重，同时能满足加固后合理使用年限为50年。

4.1框架柱加固

由于加层后荷载增加，柱截面偏小，造成底层柱轴压比均超限，并且原1层、2层和3层柱承载力均不足。故原底层柱采用双面加大截面法加固，每边增加50mm，既提高了承载力又能满足轴压比的要求。

外包混凝土强度为C30，按增加截面后重新计算结果来配置纵筋，纵筋下端用结构胶值入基础中，上端植入框架梁中。新浇柱应设U形箍，并与原柱箍筋焊接。新浇柱混凝土应紧贴梁底，不得留有间隙。

2层和3层柱的加固采用干式外包钢法加固。角钢采用Q235B，四角角钢采用L75×6，连接缀板的间距为300mm，角钢穿过楼板遇到钢筋时应与钢筋接在一起。严格要求焊接质量，钢材与混凝土构件之间用乳胶水泥填实。

4.2梁柱节点加固

为了更好的满足框架结构的“强锚固强节点”设计要点，本次加固重点处理节点设计，更加注重抗震概念设计，所以对原框架节点进行加固。在节点区采用横穿钢筋，四角加焊角钢的方法加固。横穿钢筋与角钢焊接前应用夹具夹紧，角钢穿过楼板遇到钢筋时应与钢筋焊接在一起。

4.3结构的整体加固

由于结构的最大层间位移角满足抗震规范的要求，所以不需要整体加固。经过以上加固处理后再应用satwet三维空间结构计算软件对建筑物结构整体计算，结果均满足规范要求。

由于加强结构构造连接措施，完善抗震加固，抗震性能得到极大增强，可确保结构体系的坚固性和耐久性。目前，该建筑物已加固完成，使用情况良好。

5 结论

（1）在既有建筑增层改造的设计过程中，应根据原结构的检测鉴定结果，合理确定新增结构的设计使用年限和荷载，并采取合理措施，以使新老结构的安全可靠度处于同一水准之上。

（2）对老建筑物进行改造特别是加层之前，应对房屋进行全面的检测和鉴定，调查清楚原建筑的原结构形式和传力路线，测试材料的现有强度，测量原建筑的不均匀沉降情况、损坏和老化情况，并应根据现场调查情况进行抗震和静力验算。综合检测分析改造的可行性，作为原建筑改造设计的依据。

（3）建筑物在增层改造时由于将使原结构负荷增加，加层前须按照现行设计规范对原主体结构承载力不足的构件和地基基础进行加固，同时应进行抗震加固，使之在构造上和抗震承载力上符合现行的抗震设计规范。

（4）加层改建时由于荷载较原来有所增加，施工时需加强对房屋结构的观察和对房屋沉降的定期观测，以防止意外情况发生。

（5）该工程经过以上加固，增加了房屋体量，并以旧貌换新颜，改善了原有建筑的效果。增加一层与重建相比能节约60余万元人民币，加层施工期间不影响营业，取得了显著的社会效益和经济效益。