免責宣告：本文來自建築結構《某多層框架結構辦公樓加層加固設計》作者：魏常寶，鄭建軍，錢銘
［提要］ 結合某多層框架結構辦公樓加層工程實際，透過對原結構進行計算分析，加層後原結構最大彈性層間位移角不滿足規範要求，部分框架柱、部分框架樑配筋不足，底層柱部分軸壓比超限。本文結合該多層框架結構辦公樓加層加固工程例項，闡述後續使用50 年的框架結構加固思路和設計方法，可供同類工程參考。
［關鍵詞］ 多層； 框架結構； 加層； 加固設計
目前，鋼筋混凝土框架結構加固技術可分為直接加固和間接加固兩類。直接加固是根據工程的實際情況選用增大截面加固法、置換混凝土加固法、外粘型鋼加固法、外粘鋼板加固法、貼上纖維複合材加固法、繞絲加固法或高強鋼絞線網—聚合物砂漿面層加固法等； 間接加固法有體外加預應力加固法、增設支點加固法、增設支撐加固法、消能減震及隔震法等［1］。本文根據工程實際，經過結構計算發現，改造加層後結構不滿足規範要求和設計承載要求，需要全面加固處理。本文總結了多層框架結構加固設計過程中針對不同的部位採取不同的直接加固方法，以取得最優的經濟效益，確保該樓加固後的後續使用年限達到50 年之要求，可為同類型框架結構加固提供借鑑與參考。
1 工程概況
某多層框架結構辦公樓建於2014 年8 月，建築整體呈“L”形佈置，原設計為6 層區域性7 層框架結構，在建造過程中業主要求增加一層，經增層後現為7 層區域性8 層框架結構，建築功能不改變。現該辦公樓長34。 20m，寬27。 70m，建築面積約為4700平方米。1、2 層層高均為4。 50m，3 ～ 7 層層高均為3。 60m，區域性8 層層高為4。 20m，建築高度27。 45m。該辦公樓基礎為人工挖孔灌注樁，樁徑為800mm ～ 1100mm，基樁持力層為中風化砂岩層，其極限端阻力標準值為3000kPa。框架混凝土強度等級為C30，灌注樁混凝土強度等級為C35。結構建設期間增加一層後變形和承載力不滿足規範要求，抗震構造不滿足規範要求，需對該結構進行整體加固處理。
2 結構現狀計算分析
2。 1 上部結構計算分析
（ 1） 結構計算引數
該辦公樓框架抗震等級為二級，抗震設防類別為丙類，場地類別為Ⅱ類。工程抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0。 15g，設計地震分組為第三組。特徵週期取0。 45s，承載力抗震調整係數按《建築抗震設計規範》（ GB 50011-2010） ［2］表5。 4。 2 取值，地面粗糙度為B 類。C 類建築，結構加固後的後續使用年限為50 年。
（ 2） 上部結構計算軟體與模型建立
結構計算軟體採用中國建築科學研究院編制的PKPM 軟體鑑定加固模組進行［3］，根據建築現狀建立模型並進行計算，加層前模型見圖1，加層後模型見圖2。
（ 3） 上部結構計算結果分析
經結構抗震承載力驗算，該辦公樓經增加一層後X 方向、Y 方向最大彈性層間位移角不滿足規範要求，該辦公樓底層柱軸壓比超限，豎向承載力不足［4］。經結構計算，該辦公樓部分框架柱配筋不足，部分框架樑配筋不足。因此，該辦公樓需進行整體結構加固處理［5］。
2。 2 基樁計算
根據該工程上部結構抗震承載力計算得出加固前底層柱最大軸力NEk，再透過岩土工程勘察資料和設計圖紙中灌注樁的尺寸、基樁持力層等設計，經過計算後得出設計單樁豎向承載力特徵值Ｒ，計算
式中： NEk為地震作用效應和荷載效應標準組合下，基樁的最大豎向力，即為上部結構計算匯出的加固前底層柱最大軸力。Ｒ 為基樁豎向承載力特徵值。經計算，單樁豎向承載力特徵值Ｒ 與結構加固前底層柱最大軸力NEk進行比對，見表1 所示。
表1 加固前底層柱最大軸力與基樁承載力對比表
根據計算結果分析，該辦公樓基樁承載力滿足結構在地震作用效應和荷載效應標準組合下的承載力要求，故基樁不需加固。
3 結構加固設計
根據結構計算分析，本建築基樁不加固，樁頂外包混凝土樁帽加固是由於外包混凝土加固框架柱鋼筋生根需要。由於上部框架結構最大層間位移角、軸壓比不滿足《建築抗震設計規範》要求，需要對部分框架柱進行外包混凝土增大截面法進行加固，對於配筋不足的框架柱採用外包鋼法加固。根據結構調整需要，對部分框架樑進行外包混凝土增大截面法進行加固，對配筋不足的框架樑採用粘鋼外包鋼法進行加固［6］。結構加固平面佈置詳見圖3。
3。 1 框架柱加固
框架柱採用外包混凝土增大截面法和外包鋼法進行加固［3］，加固做法見圖4。柱增大截面加固後，由於整個結構體系的剛度、質量均發生改變，在地震作用下，框架結構體系的內力較加固前原結構發生
圖3 一層結構加固平面圖
圖4 框架柱加固做法詳圖
了改變［5］。對於外包混凝土增大截面法加固的框架柱，柱外包混凝土增大截面法加固鋼筋需在灌注樁頂生根，處於樁周範圍內的鋼筋採用植筋錨固，處於樁周範圍外的鋼筋錨固與樁頂加固樁帽鋼筋混凝土中，樁頂外包混凝土樁帽加固做法詳見圖5。框架柱加固由外包混凝土增大截面法向粘鋼外包鋼法過渡做法詳見圖6，框架柱頂加固錨固做法詳見圖6。
3。 2 框架樑加固
框架樑加固採用外包混凝土增大截面法和外包鋼法進行加固［3］。框架樑外包混凝土增大截面法加固做法見圖7，框架樑粘鋼外包鋼法加固做法見圖8。對於外包混凝土增大截面法加固的框架樑，鋼筋在框架柱範圍內採用植筋錨固，在框架柱範圍外的採用在加固混凝土柱的外包混凝土中錨固。粘鋼外包鋼法加固的框架樑，梁頂、梁底加固鋼板在框架柱上採用後擴底錨栓群進行錨固，然後再用外包混凝土“包裹”。
3。 3 樑柱節點區加固
樑柱節點區的加固採用外包混凝土增大截面法
圖5 樁頂加固詳圖
圖6 框架柱粘鋼外包鋼在外包混凝土、框架柱頂加固做法
圖7 外包混凝土加固框架樑做法
和粘鋼外包鋼法進行加固，透過節點區的加固，增強框架結構加固的效果，達到“強節點”的加固設計目標。節點區外包混凝土增大截面和粘鋼外包鋼加固做法見圖9。
圖8 粘鋼外包鋼加固框架樑做法
圖9 外包混凝土增大截面和粘鋼外包鋼加固樑柱節點區做法
4 結構加固效果分析
該辦公樓結構經全面結構加固後，X 方向、Y方向最大彈性層間位移角滿足規範要求，框架柱、框架樑承載力滿足設計承載要求，底層柱軸壓比滿足規範要求，因此該結構加固合理有效，達到了加固目標，符合加固後使用50 年的設計要求。
4。 1 結構加固前後週期對比
結構經加固後，週期減小［7］，週期比降低，結構動力特性改善［8］，資料對比詳見表2。
4。 2 結構加固前後最大層間位移角、位移比對比
結構經加固後，最大層間位移滿足《建築抗震設計規範》要求，最大層間位移比滿足《高層建築混凝土結構技術規》要求，結構的變形滿足規範要求［9］。結構加固前後最大位移角、位移比對比詳見表3、表4。
4。 3 結構加固前後底層柱軸壓比對比
結構經加固後，底層柱軸壓比降低［7］，全部滿足《建築抗震設計規範》軸壓比限值0。 75 的要求，加固前後的底層柱軸壓比對比及相應柱加固做法詳見表5。
5 結語
透過對該辦公樓加層後的結構承載力鑑定驗算、結構加固計算分析與加固設計的工程實踐，工程加固後結構的動力特性明顯改善［3］，結構的變形滿足規範要求，結構整體的承載力滿足設計承載要求，能夠達到後續使用50 年的設計要求。外包鋼法加固混凝土構件採用粘鋼膠進行粘接，由於後續使用年限為50 年，因此粘鋼膠需採用《工程結構加固材料安全性鑑定技術規範》（ GB 50728-2011） 要求設計使用年限為50 年的結構膠。框架結構採用外包混凝土增大截面法、外包鋼法的加固方法可行有效，對其他類似的鋼筋混凝土框架結構的加固設計也有一定借鑑意義［4］。
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