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    “框架-抗震墙”结构的改造加固设计与施工.pdf

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    “框架-抗震墙”结构的改造加固设计与施工.pdf

    第8期 2008年8月 广东土木与建筑 GUANGD0NG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING No.8 AUG 2008 “框架一抗震墙’’结构的改造加固设计与施工 任生元1 张玉梅2 1、常州市鼎达建筑新技术有限公司 江苏常州213015;2、常州建设高等职业技术学校 江苏常州213016 摘要常州某办公楼为底部2层框架一抗震墙结构,因功能改变需对其进行综合改造加固,其方案是对底部混 凝土框架梁、承重墙上粱和窗间墙分别采用加大截面法、双面粘钢法和高性能复合砂浆钢筋网进行加固。 关键词加大截面法;粘贴钢板;墙体加固;高性能复合砂浆钢筋网 1工程概况 常州某高新科技园展览中心办公楼建于1994 年.地上6层,底部2层框架一抗震墙结构。该工程 建筑平面呈‘‘[”形.长约91.5m,宽约16m,总建筑面 积约9100m2 由于功能的改变.需要对3层以上大 部分承重墙及非承重墙进行拆除.2007年业主在装 修前拆除吊顶后发现3层结构平面部分框架梁有大 量裂缝.拆除4层局部墙体时发现墙上梁是以隔墙 为底模浇筑混凝土.同时发现承重墙梁底混凝土有 大量蜂窝麻面和严重露筋现象 通过重点对1~2层框架梁柱和3层以上梁混 凝土强度进行检测.发现原设计为C30的部分3层 框架梁和4层以上承重墙上梁.经超声回弹法及钻 芯法综合评定.大部分强度约为C20.1~2层框架柱 和2层框架梁检测结果正常 为确保该结构能满足 安全使用要求.需对其进行加固处理 2加固设计方案的选择 2.1 1~2层框架柱加固 按2层框架梁检测结果推定值计算.1~2层框 架柱的轴压比基本能满足GBJ 1089混凝土结构 设计规范简称89规范的设计要求,不需进行 加固处理 2.2 2~3层框架梁加固 13层框架梁强度较低,考虑本结构为框架一抗 震墙.框架梁的加固直接关系到结构的安全,成为本 次加固改造设计的关键部位。常用的加固方案有加 大截面法、置换混凝土法、外粘型钢法、粘钢法、外加 预应力法、纤维复合材粘贴法、增设支点法等,经比 较决定采用加大截面法进行加固 22层梁检测结果正常.仅需对梁上的裂缝进 行修补处理 32~3层框架梁上的裂缝大多数属于混凝土 收缩裂缝.但需对梁上出现的宽度0.3mm以上和贯 穿裂缝采用环氧树脂浆液压力灌浆处理.其余裂缝 则用采用环氧树脂浆液封闭处理 2.3 4层至屋面层承重墙梁加固 由于需要较大幅度地提高承重墙梁的截面承载 和抗震能力.故先修补梁底蜂窝再两侧粘贴钢板。 2.4 3层至屋面层窗间墙加固 由于承重墙拆除.经计算窗间墙承载力已不满 足安全要求.故对已拆除承重墙的窗间墙采用M30 高性能复合砂浆两面钢筋网进行加固 3加固改造施工要点及应注意的问题 3.1 2 3层框架梁加大截面加固 1在预制板底搭设临时卸荷顶撑和开浇筑孔 在梁两侧预制板上开凿孑L径约lO00mm的混凝 土浇筑孔,间距约0.5m;在空心板端头凿浇筑孔时, 每块板凿孔数量不得多于2个当孔凿在孔道中间 时,不得打断空心板的肋和板内钢筋。 2新旧混凝土界面处理 用电锤将梁被包的混凝土棱角打掉.并将梁侧 面和底面凿毛并露出骨料.用清水冲净并喷涂水性 环氧界面剂 为保证原梁与新增外包混凝土的可靠 连接。使两者协同工作,新旧混凝土结合面的处理是 保证加固效果的关键。 3绑扎安装钢筋骨架 新增纵向钢筋两端植入框架柱或主梁中,并与上 端植入梁内的U型箍筋绑扎固定.梁侧连接筋植入 17 2008年8月第8期 任生元等“框架一抗震墙”结构的改造加固设计与施工 AUG 2008 No.8 梁内并与腰筋绑扎固定.梁侧钢筋遇次梁时植筋或 是在次梁上打贯穿孔连续通过如图1。 图1钢筋骨架绑扎安装 4安装模板,浇筑C30无收缩混凝土.养护14d 以上。 3.2 4层至屋面层承重墙梁两侧粘钢加固 1搭设临时卸荷顶撑,拆除梁下砌体。 2用靠尺检查梁侧和梁底的平整度.对凸出部 分用电锤凿除.凹陷部分用BY一40灌浆料或M30 高性能复合砂浆修补平整.再用电动磨光机打磨梁 混凝土表面,确保粘钢表面干燥、平整、干净和坚实。 3采用电动角磨机对钢板粘接面进行除锈和 粗糙打磨处理 钢板表面由于空气中氧化作用形成 氧化铁等氧化物.质地疏松,强度较低.粘结后易剥 落.必须将其打磨掉.同时打磨纹路与受力方向垂 直.钢板表面越粗糙越有利机械咬合作用 4粘贴钢板并加压.安装对穿螺栓.对螺栓孔 道采用化学压力灌浆处理如图2 楼面预制板 楼面现浇板 5固化后卸压.钢板外表面粉刷水泥砂浆保护 层.养护3d后即可拆除临时卸荷顶撑 3.3 3层至屋面层窗间墙M30高性能复合砂浆两面 钢筋网加固 1在需加固的窗间墙两侧的窗内侧采用短钢 管48x3.5和木条板1OOx50做临时支撑窗过梁 卸荷,并用木楔嵌密 1 R 2将加固范围内墙体含钢窗与墙体问的粉刷 层及面砖层凿除或切割掉.并将墙体表面毛化处理. 灰缝凿进10ram深.用清水将墙面冲洗干净 3墙体两面绑扎钢筋 竖向钢筋下端植入3层梁内.上端植入屋顶梁 内.在4 6层楼面处遇原梁植筋.遇板打孔连续通 过再在墙体中打孔穿人钢筋对两面钢筋网进行拉 结.外道焊接封闭矩形箍约束窗问墙墙体如图3 M3。高性能 誓 、. 遇梁檀筋{】 3 \ IA . 霞 熬 焊接矩形箍 照l80l IA{ I穿墒拉结筋 鲤300j L L 2oo L 25 o’ 1r-,_ 1P r _上 蕊 , , 图3墙体两面钢筋绑扎示意图 4粉刷M30高性能复合砂浆 待加固的墙体先提前24h浇水湿透并保持湿润. 粉刷前约0.5h内喷涂界面剂刮底糙时必须用力揉 搓.使进入钢筋网架内侧的砂浆密实.并与墙体表面 粘结牢固.且底糙的厚度应覆盖钢筋网.以钢筋不露 出为宜第2遍或面层可在底糙粉刷层养护约3d约 20℃.收缩变形基本完成后压光2~3次.以提高密 实度.浇水保湿养护7d即可达到M30的设计强度 4加固改造体会 4.1本工程“框架一抗震墙”结构的加固改造方法. 对90年代初期或中期设计的混合结构房屋的加固 改造设计和施工提供了值得参考的经验 4.2加固前应对原结构进行全面的检测鉴定.充分 利用原结构的承载潜力.通过相关专家的可行性论 证.选择既安全可靠又经济合理的加固方案 4.3在加固改造过程中.除做好加固改造常规项目 如拆除、临时用电及脚手架等施工过程的安全控 制外,我们还特别重视采取足够的安全技术保护措 施.以避免施工对原建筑结构造成损伤和破坏.如对 窗间墙的加固前必须先对窗过梁临时支撑卸荷 4.4在采用M30高性能复合砂浆两面钢筋网加固 窗问墙施工前,考虑到该技术较新.对M30高性能复 合砂浆的物理力学性能及施工方法不熟悉.于是我 们采取多做试验、样板开路的方法,取得较好的效果 本工程加固至今已1年多时间.处理后的墙面未出 现任何空鼓和裂缝。得到了业主和各方的好评 门 转第l0页 希 一一 2008年8月第8期 陈汉阳郑州市众合环宇国际大厦结构设计简介 AUG 2008 No.8 表1结构自振周期及剪重比 自震周期s 剪重比Po/w % 。 向 Y向 1.8844 1.7245 1.5802 0.5996 0.5343 0.5064 2.84 2.91 规范要求.此时在筒体范围内增加剪力墙的数量和 加厚剪力墙都没有明显效果 于是尝试加高主体部 分周边的梁高,计算结果显示其效果良好.位移值为 1/960.满足规范1/8oo的要求 根据前面的经验最 后确定结构方案后.主要计算结果见表1~2 经反复调整和计算,结果表明结构形式及剪力 墙布置是否合理.对整个建筑的适用、安全和经济性 有着很大的影响 2.3结构设计 1基础设计 本工程场地地层结构为地面以下约70 80m 范围内都是粉土或粉质粘土层.通过经济分析比较. 决定采用 600钻孔灌注桩基础,安全等级分别为 主楼一级,裙楼二级.均为摩擦桩 主楼下桩长28m. 单桩竖向承载力设计值1900kPa.以粉土为持力层 裙楼下桩长25m.单桩竖向承载力设计值1630kPa. 以粉质粘土为持力层 桩身混凝土强度等级为C25. 主楼下共布桩400根.群桩上设2.2m厚的大承台 承台采用倒楼盖.经验系数法计算.底面配筋率均为 约0.38,因属于大体积混凝土,故加强了中部构造筋 的设置。此外,由于本地区土质特点.大承台内力需 多方核对.本工程还按桩基沉降△5反推计算了承 台内力.与上述计算结果基本一致.此计算所用软件 为北京大学开发的有限元法程序SAP845.0版.承 台混凝土强度等级为C30,本工程按地基变形设计 计算沉降时.最终沉降量按单向压缩分层总和法.引 入等效沉降系数计算 地基内的应力分布采用各向 同性均质线性变形体理论,按实体深基础法对大承 台的中点沉降和角点沉降进行了计算.结果表明中 点沉降为11lmm,角点沉降为4mm,满足规范要求 2主体设计 采用梁板楼盖,裙楼主要为商业、娱乐用房.为 满足建筑功能需要.尽量采用局部井字梁楼盖.增加 表2混凝土强度等级 荷载 向 l,向 允许值 风荷载 地震力 1/9090 1/1346 1/4304 1/1255 1/800 1/800 楼层的净高 主楼办公楼和酒店部分尽量在房间内 不设梁,大型办公室、会议室采用井梁或十字梁,以 提高综合效益 主要构件尺寸及配筋率、混凝土强度等级分别 如下①普通框架柱轴压比控制为0.8,纵筋配筋率 约为1.2%,体积配箍率1.0%~1.2%;②普通剪力墙 短肢剪力墙轴压比控制为0.6.剪力墙配筋率加强部 位负2层~4层为0.25%,其余部位为0.20%,剪力 墙边缘构件配筋率在加强部位为1.2%.1.0%③框架 梁配筋率一般控制在1.5%左右.因水平剪力调整及 建筑功能要求。少数配筋率高达2.0% 混凝土强度 等级见表3 表3混凝土强度等级 层数 柱、剪力墙 C40 C35 C35 C30 C25 梁、板 C30 C30 C25 C25 C25 3结束语 通过本工程设计实践.笔者体会到与广州工程有 所不同.随着建筑设计市场的不断开放.今后设计人 员将有更多机会设计全国各地甚至国外的工程.这 就要求我们有很清晰的结构概念.准确理解规范条 文,正确运用规范,根据各工程的设计条件.精心设 计出更好的建筑作品 参考文献 [1]赵西安.高层建筑结构实用设计方法[M].上海同济大 学出版社.1998 [2]JGJ 3-2002,J1862002高层建筑混凝土结构技术规 程[S] [3]GB 500072002建筑地基基础设计规范[S] 绵 珠 珠 绵 环 珠 不 勿 坏{ 上接第18页 参考文献 [1]卜良桃.高性能复合砂浆钢筋网加固钢筋混凝土梁的性 l0 能研究[D].湖南大学土木工程学院学报,2006 [2]卜良桃,叶蓁,高伟.高性能复合砂浆钢筋网加固框架梁 的设计与施工[J].建筑技术,20076 [3]吕西林.建筑结构加固设计[M].北京科学出版社,2001

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