某医院结构改造加固设计

工程建设与设计某医院结构改造加固设计A Hospital Structure Reinforcement Design王昉(清华大学建筑设计研究院有限公司,北京10004)WANG Fang(Architectural Design and Research Institute of Tsinghua University Co Ltd, Beijing 100084, China)【摘要】重点设防类建筑的结构改造加固设计过程中,后续使用年服对地震影响系数(α)及抗震措施均有相应的折减系数,其对复核计算中地震力效应及选取加固方案均有相应影响,加固设计应首先满足结整体承载力规范要求,然后再针对单个构件承載力进行分析,文中介绍了加固设计涉及的增大截面法、外粘型钢法等加固方法Abstract IThe structure ofkey fortification class building renovation and design process, use fixed number ofyear subsequent to theearthquakeinfluencecoefficient (a max )and aseismatic measures all have corresponding reduction factor, the check computation ofseismic force effect andreinforcing scheme are selected corresponding effect. Reinforcement design should first meet and overall capacity meet the specificationrequirements, and then on a single component bearing capacity is analyzed. This paper introduces the reinforcement design of enlarged crosssection method, the method ofsticking steel strengtheningmethods, etc【关键词】结构改造及加固;重点设防类建筑;后续设计使用年限( Keywords ]structural transformation andreinforcement; key fortification consntdesign use fixednumber of year【中图分类号】TU246.1【文献标志码】B【文章编号】10079467(2014)01-0058-031工程概况制板沿纵向铺设,纵向剪力墙与预制板之间有50mm宽现浇某中医院病房楼(简称本建筑)位于北京市西城区,地下1带。2009年,建设单位因如下建筑功能及相关使用荷载进行层,地上8层(层高均为36m),建筑高度294m,平面尺寸为修改,委托设计单位进行改造加固设计:3555m×176m。该项目于1979年完成施工图设计,1981年竣1)病房范围扩大至南侧阳台,在阳台边侧砌筑外墙;工。工程设计按照79系列规范,结构设计使用年限为50a,按2)8层楼面及屋顶活荷载标准值改为4kNm2抗震设防烈度8度进行抗震设计。结构形式为装配整体式钢筋混凝土框架剪力墙结构仅首层楼板以下(含首层楼板)2技术鉴定剪力墙采用现浇钢筋混凝土;基础形式为梁板式筏板基础。预根据文献[]的规定,建设单位委托专业机构于2008年依据文献[2]及中国煤化工靠性鉴定及抗震【作者简介】王防(1974~),男,北京人,一级注册结构工程师,从事鉴定。鉴定结HCNMHG数量符合原结构建筑结构设计与研究,(电子信箱)F0586@163.com。设计;结构满足95鉴定标准第一级鉴定的要求,不需进行第建筑与结构设计Architectura and Structural desi二级鉴定。检测中发现一些结构受损现象:仅个别预制梁柱节性能良好,满足后续使用要求;同时还要做到节省造价、便于点处现浇混凝土有少量开裂或局部剥落,钢筋无露筋、腐蚀;施工。鉴于本建筑为装配整体式结构,其整体性仅通过梁柱节户外阳台楼板出现断筋及混凝土开裂。点处现浇混凝土及预制板上部30mm厚整浇层来保证。加固鉴定结论:本建筑安全性等级为B级,结构整体抗震承载设计中首先减小因外界振动导致混凝土开裂而引起钢筋握裹力满足95鉴定标准的要求,但个别构件需进行加固处理。力下降的情况发生,故严格控制对原结构混凝土的剔凿数量3复核计算及不可在梁柱节点处进行植筋或设置锚栓等后锚固作业;其31新旧鉴定标准的差异及结构后续使用年限次采取措施增加楼板整体性。按照文献4第403条的规定,本建筑为重点设防类建筑42纵向剪力墙加固并且已使用近28a;结构改造加固设计时95鉴定标准已经废制定加固方案时考虑了增大截面法及粘钢加固法;增大止,取而代之的是09鉴定标准門。针对本建筑的特点,新鉴截面法可显著增加结构纵向刚度、剪力墙抗剪承载力及其所定标准的差异见表1。分配到的地震剪力,这与剪力墙作为第一道防线所体现的重表109鉴定标准与95鉴定标准差异对比要性相一致;且耐久性较好,造价较低,耐火性能优于钢结构。抗震能力针对重点设防类的设防标准同时由于预制板以横向梁、剪力墙为支点沿纵向铺设,故纵向09鉴定标准按照30,40,50a确定加强构造按第624条95鉴定标准比89规范低05度无明确要求剪力墙加厚不会减小预制板搁置长度。增大截面法不足之处由于检测鉴定早于09鉴定标准的执行,故加固设计之前是增加自重、施工周期长、减小部分使用面积。粘钢加固法的把实际检测结果与09鉴定标准条文逐条对比发现本建筑满优缺点基本与前者相反,但存在结构胶老化及增加钢材防腐足其第61.5条第一级鉴定的要求。经过与建筑单位协商确定蚀防火涂料的费用本结构后续使用年限为30a,依据09鉴定标准第1.0.1条的规地下室~顶层纵向剪力墙两侧各增加50mm,新增墙体定,地震影响系数(an)及抗震措施均有相应的折减系数(见分布筋为12根@l50mm(双排双向)。将原结构表面人工凿表2),故取"P=075”对本建筑进行复核计算及95鉴定标准规毛,涂抹界面剂;墙体水平分布筋胶锚进入墙体两端框架柱内定的抗震措施对本建筑进行加固设计与文呢是吻合的。15d,竖向分布筋穿过墙两侧在楼层处的现浇带;通过6根表2地震力影响系数及抗震措施影响系数@60m×600mm拉结筋将墙体分布筋与原墙体紧密连接设计使用年限/a30(见图1);墙体两侧采用喷射等级C30混凝土增加截面。地震力影响系数B0.750.88抗震措施彩响系数0630.844.3外挑阳台加固32复核计算结果原结构阳台(见图1)通过外墙荷载及伸入屋内1m范围采用rKPM、 SATWE及理正工具箱进行复核计算分析内的楼面荷载来抵抗外挑范围的倾覆荷载;现在由于将原外89抗震规范冏、剪力墙抗震等级:二级、框架抗震等级:三墙移至阳台外边缘处并且将α00m髙差填平,故造成倾覆力级),地基承载力验算符合规范要求,结构整体抗震性能好,结矩远大于抗倾覆力矩。故加固设计需首先满足外挑结构的整构的周期、位移比(角)满足规范的要求;但是1-2层纵向剪力体稳定,之后再确保单个构件(如阳台楼板)的承载力满足规墙水平分布筋计算配筋值超出原结构实际配筋20%,1~5层部范要求。加固设计时曾考虑过以下2个方案。分框架柱轴压比大于规范限值15%,8层及屋顶新增荷载后的方案A:重新设置外挑板,将新增的钢筋胶锚进入原结构弯矩设计值大于原预制楼板的24%。4结构改造方案方案B:框架柱外侧设置三角形钢架,钢架之间设置平行外墙的钢梁,在钢梁与三角形钢架上弦杆之间设置现浇钢筋4.1总体原则混凝土楼板。中国煤化工制定加固改造方案时遵循如下原则:既要考虑建筑物的CNMHG方案A是,世态浓靠在原结构上植实际情况,又要满足目前的规范要求使加固后的建筑物抗震入的受拉钢筋来实现其承载力状态,且力学模型为静定结构;工程建设与设计L=1.2原建筑外墙L=1.2H:楼板结构标高=10新增阳台上部钢筋H:楼板结构标高0.10原结构柱新增阳台下部钢筋原结构梁原结构梁原结构梁原结构柱a原阳台剖面b方案A新阳台剖面增打混凝土增打混凝土c方案B:新阳台剖面地下室8层顶板标高M-(厚度:20)P=60.64kN原混凝土剃凿25深M-l(厚度:20)H-0原混凝土剃凿25深墙体竖向分布筋锚栓进入原结构15d墙体水平分布筋锚栓进入原结构15dH50×250X9x14墙体竖向分布筋错栓进入原结构1出梁顶标高高强度摩擦型螺栓09d剪力墙加固详图e方案B新阳台计算简图①10商强度林型螺栓四图1剪力墙及阳台加固详图(单位:m)结构承载力储备较少(如结构胶老化等)并与不可在梁柱节点MPa;聚合物砂浆(厚度30mm)等级为I级,抗拉强度≥处进行植筋的原则相悖。方案B改变了外挑阳台的传力途径,TMPa,抗压强度≥55MPa;同时,要求对混凝土基面进行凿毛阳台板荷载通过水平钢梁及斜撑传至框架柱,将纯悬挑的静处理,完全淸除原混凝土面装饰层和劣质层并且对外露的钢定结构改为类似桁架的超静定结构;既显著提髙了外挑结构筋进行除锈及阻绣处理。承载力整体稳定性减小原结构边梁的荷载,又避免了对原5结语结构预制梁柱连接点的破坏。经过以上方案比选,阳台加固采工程经过la的设计施工,2010年12月通过竣工验收并用方案B,钢材釆用Q345B低合金高强度结构钢(杆件截面交付使用,截止目前已运营3a,使用效果良好。结构加固设计见图1)。新增钢结构杆件通过20mm厚的钢埋板与框架柱连首先遵守现行规范、结合原结构实际承载力状况,从概念设计接,采用机械锚栓将钢板与框架柱固定连接,根据钢构件传来角度提高原结构整体承载力及抗侧刚度;然后对单个构件进的拉力与剪力设计值计算钢埋板所需机械锚栓数量。同时将框架柱表面剔凿25mm深使钢埋板嵌入原混凝土中,通过利行加固设计。通过方案比选找出比较经济和符合实际情况的加固方案,以便于节省造价,节约资源;同时避免对原结构造用原混凝土自身抗剪能力达到增加钢埋板的抗剪承载力。4.4预制楼板加固成二次破坏。【参考文献】采用高强钢丝绳网片-聚合物砂浆外加层的加固方案来JB50367-2006混凝土结构加固设计规范[S]增加原预制楼板的抗弯承载力。此方案在板底先设置髙强钢【2]GB50292-199民用建筑可靠性鉴定标准S]绞线并且将其通过固定板与预制板连接,然后涂抹30mm厚【3JGB50023-1995建筑抗震鉴定标准[S]聚合物砂浆;在增加原预制楼板的抗弯承载力的同时加强了【4JGB50223-2008建筑抗霰设防分类标准[S]原预制楼板整体性,避免了黏钢加固法及粘贴纤维复合材中【51GB5003-200建抗震鉴定标准S结构胶老化、在60m厚板肋上打植筋锚栓边距不足等缺陷。【6lGBJ1-89中国煤化工加固计算中依据文献[中P33-1式P332式及附录P的规CNMHG定,在预制板(如YB57.2、1180mm宽)下部设置38根67mm+IwS高强度镀锌钢绞线,其抗拉强度设计值F=1050【收稿日期】2013-08-09