淺談磚混結(jié)構(gòu)建筑的抗震加固設(shè)計(jì)的探討

1、<p>　　淺談磚混結(jié)構(gòu)建筑的抗震加固設(shè)計(jì)的探討</p><p>　　摘要：結(jié)合工程實(shí)例,在諸多限制條件下,以加固補(bǔ)強(qiáng)期望后續(xù)設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)符合安全標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo),對(duì)加固補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)進(jìn)行多方案比較,各種加固措施靈活運(yùn)用,對(duì)該類建筑的加固設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探討。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：磚混結(jié)構(gòu)；加固設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)方法 </p><p>　　中圖分類號(hào)：TU37 文獻(xiàn)

2、標(biāo)識(shí)碼： A </p><p><b>　　1.工程概況 </b></p><p>　　該建筑由中部6 層、東西兩側(cè)4層(局部5 層，以下簡稱4 層部分)、北側(cè)3 層階梯辦公室及東西兩翼的實(shí)驗(yàn)室和閱覽室組成，東西兩側(cè)2 層部分設(shè)有地下室。各部分由變形縫分為獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元，6 層部分建筑總高度24.70m，4 層部為16.10m，總建筑面積約23000m2，全部為磚混結(jié)

3、構(gòu)。樓、屋蓋體系- 中廳部分、階梯部分為現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu);其余部分均為預(yù)制梁、槽板結(jié)構(gòu)，無圈梁?；A(chǔ)為漿砌毛石條基，持力層為強(qiáng)風(fēng)化板巖。該地區(qū)抗震設(shè)防烈度為7 度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.1g，設(shè)計(jì)地震分組為第1 組；基本風(fēng)壓值為0.65kN/m2；場地類別為Ⅰ類。 </p><p>　　2.結(jié)構(gòu)檢測及加固原則 </p><p>　　2.1.結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀、檢測情況 </p>

4、<p>　　加固前檢測單位對(duì)主樓進(jìn)行了檢測。經(jīng)檢測，紅磚強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到MU10，但經(jīng)近50 年的使用，砂漿強(qiáng)度嚴(yán)重退化，強(qiáng)度等級(jí)為1.0～3.5MPa，大幅度地低于原設(shè)計(jì)的50#～100# 混合砂漿的強(qiáng)度值。縱橫墻砌筑咬槎良好。設(shè)計(jì)人員現(xiàn)場查勘發(fā)現(xiàn)，有部分承重窗間墻幾何尺寸與原設(shè)計(jì)不符，且相差很大，因此對(duì)所有承重墻的幾何尺寸進(jìn)行了現(xiàn)場測量。辦公部分梁板未發(fā)現(xiàn)受力裂縫，階梯教室梁、板混凝土強(qiáng)度等級(jí)均在C15 左右。抗震橫墻最大間

5、距15m(4 層部分)，房屋總高度24.7m(6 層部分)，無圈梁，不符合GB50023-2009《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》的要求;抗震橫墻間距亦不符合第一級(jí)鑒定要求的限值。檢測結(jié)論為應(yīng)采取加固補(bǔ)強(qiáng)措施。 </p><p>　　2.2.加固原則及范圍 </p><p>　　在業(yè)主要求下，辦公樓完全保持既有的建筑風(fēng)格，對(duì)主樓的承載力和抗震能力進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固、內(nèi)部升級(jí)改造，外飾面盡量不破壞，以保持一致

6、的外觀效果;加固后續(xù)設(shè)計(jì)使用年限為30 年。加固分兩期進(jìn)行，現(xiàn)階段只對(duì)辦公部分和階梯教室進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固。 </p><p>　　3.加固方案的比選 </p><p>　　3.1.承載力及抗震驗(yàn)算。在確定加固方案之前，以檢測結(jié)果作為基本依據(jù)，對(duì)原墻體承載力及抗震進(jìn)行了計(jì)算分析。 </p><p>　　(1)承載力驗(yàn)算:對(duì)所有承重墻體進(jìn)行的抗壓驗(yàn)算結(jié)果表明，兩側(cè)4 層部分

7、滿足承載力要求；中部6 層部分的窗間墻、內(nèi)縱墻和中廳橫墻以及階梯教室的承重外墻均不滿足承載力要求，最不利墻段的計(jì)算承載力僅達(dá)到設(shè)計(jì)要求的50%～60%。 </p><p>　　(2)抗震驗(yàn)算:在7 度區(qū)，如以后續(xù)設(shè)計(jì)使用年限30 年為標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用地震危險(xiǎn)性分析的研究成果，地震作用取重現(xiàn)期30 年，按相應(yīng)可接受超越概率為10%確定設(shè)防烈度，并采取相應(yīng)的抗震措施，加固后的結(jié)構(gòu)在后續(xù)使用年限內(nèi)，其抗震設(shè)防安全可靠性可達(dá)到

8、新建工程要求的概率水準(zhǔn)。經(jīng)計(jì)算，設(shè)防烈度約為6.7 度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.08g，相應(yīng)多遇地震的影響系數(shù)最大值αmax=0.064，地震作用相當(dāng)于7 度(0.1g) 時(shí)的80%?？拐饦?gòu)造可執(zhí)行GB50023-2009《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定。按上述原則，經(jīng)驗(yàn)算4 層部分滿足抗震驗(yàn)算要求(最不利部位為所需承載力的1.1 倍)，6 層部分和階梯教室墻體不滿足抗震驗(yàn)算要求。 </p><p>　　3.2.加

9、固方案比選 </p><p>　　根據(jù)抗壓承載力和抗震驗(yàn)算結(jié)果，6 層部分和階梯教室墻體應(yīng)進(jìn)行全面補(bǔ)強(qiáng)加固；階梯辦公室大梁混凝土強(qiáng)度較低應(yīng)進(jìn)行加固；4 層部分，只需按抗震構(gòu)造要求進(jìn)行加固。對(duì)于墻體抗壓承載力不足，一般可采取面層加固或板墻加固法?？紤]到主樓6 層部分、階梯辦公室原砌體的砂漿強(qiáng)度較低，砌體抗壓承載力嚴(yán)重不足，采取板墻加固法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)比較適合，并在每層樓板下縱橫墻的加固板墻內(nèi)設(shè)4<10 水平筋加穿墻

10、箍筋加強(qiáng)帶，作為該位置上的圈梁。 </p><p>　　對(duì)階梯辦公室大梁采用外粘鋼加固法，以滿足承載力要求。 </p><p>　　4 層部分，主要是針對(duì)剛性體系要求的抗震橫墻最大間距和圈梁設(shè)置不符合鑒定標(biāo)準(zhǔn)的要求的情況，加固設(shè)計(jì)應(yīng)增設(shè)抗震橫墻和圈梁。增設(shè)抗震橫墻，一般可采用設(shè)置基礎(chǔ)的磚砌體墻或鋼筋混凝土墻，只要與原墻體進(jìn)行可靠的錨拉即可。但主樓在該位置設(shè)有局部地下室，有一道橫墻至地下室頂

11、板，底板置于毛石基礎(chǔ)上。經(jīng)復(fù)核，原基礎(chǔ)僅考慮了地下室底板和頂板的荷載，故不能承受新增抗震墻及樓面荷載重分布后所分擔(dān)的荷載，需對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行加固。但這樣做將破壞底板，并很難解決防水問題，極易造成隱患。另外，施工期間還要進(jìn)行降水，既不安全，也不經(jīng)濟(jì)。因此不宜采用增設(shè)實(shí)體抗震墻的方案?？紤]到地下室基礎(chǔ)及底板雖不能再承受豎向荷載，卻能很好地傳遞地震作用下的水平剪力。經(jīng)研究，采用了以鋼支撐替代抗震橫墻的方案，通過支撐將水平地震作用傳至基礎(chǔ)。增設(shè)圈梁，

12、目前通常作法是在外墻上外貼鋼筋混凝圈梁或型鋼，內(nèi)橫墻采用鋼拉桿與圈梁拉結(jié)，圈梁斷面常采用180mm×240mm。但業(yè)主要求加固不能改變主樓的既有風(fēng)格，這樣，外貼圈梁的方案顯然不可行。經(jīng)反復(fù)研究，采取了將鋼筋混凝土圈梁一分為二并置入墻體內(nèi)外兩側(cè)的“嵌入式組合圈梁”方案，保證了原建筑立面不受影響。 </p><p><b>　　4.加固設(shè)計(jì) </b></p><p&

13、gt;　　4.1.板墻加固設(shè)計(jì)。 </p><p>　　6 層部分、階梯辦公室采用C20 噴射混凝土板墻，內(nèi)配<8@200 雙向鋼筋網(wǎng)，外墻內(nèi)側(cè)單面噴射80mm 厚混凝土，內(nèi)墻雙面噴射60mm 厚混凝土，詳見圖1。經(jīng)驗(yàn)算，加固后均滿足承載力和抗震的要求。 </p><p><b>　　圖1 板墻加固圖 </b></p><p>　　4.2

14、.嵌入式組合圈梁及拉結(jié)設(shè)計(jì) </p><p>　　對(duì)無圈梁的4 層部分，每層外墻設(shè)嵌入式組合圈梁，詳見圖2，組合圈梁每隔開間用鋼拉桿拉結(jié)或與進(jìn)深梁錨拉。單側(cè)走廊整體性差，是抗震的薄弱部位，該部位采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆拉梁(300mm×180mm)將外墻與內(nèi)橫墻拉桿或進(jìn)深梁拉結(jié)的方式予以加強(qiáng)，使每層形成封閉的環(huán)箍體系，拉梁采用C20 混凝土澆筑。 </p><p>　　圖2 嵌入式組合

15、圈梁 </p><p>　　4.3.鋼支撐設(shè)計(jì) </p><p><b>　　圖3 鋼支撐簡圖 </b></p><p>　　在原15m 間距的內(nèi)橫墻間增設(shè)一道鋼支撐，鋼支撐設(shè)計(jì)應(yīng)滿足作為剛性計(jì)算方案房屋橫墻的剛度要求，根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)，鋼支撐在風(fēng)荷載和地震作用情況下，其最大位移值應(yīng)滿足:Umax≤H/400

16、0(H 為房屋總高度)，以此為控制條件對(duì)鋼支撐進(jìn)行設(shè)計(jì)，詳見圖3，并進(jìn)行了“中震”不屈服驗(yàn)算(地震參數(shù)參照有關(guān)文獻(xiàn))。 </p><p>　　4.4.階梯教室混凝土梁加固 </p><p>　　階梯教室鋼筋混凝土大梁，采用梁底及支座粘鋼加固的方法，以滿足抗彎承載力要求；梁端設(shè)鋼板箍加錨栓解決抗剪問題，同時(shí)可使端部混凝土處于多向約束狀態(tài)，改善其受力性能， </p><p&

17、gt;<b>　　詳見圖4。 </b></p><p>　　圖4 階梯辦公室梁加固詳圖 </p><p><b>　　4.5.施工要求 </b></p><p>　　嵌入式組合圈梁在施工時(shí)會(huì)削弱墻體，應(yīng)采取分段、分面漸近式施工方式，必要時(shí)應(yīng)采取支撐措施，以保證施工期間的安全。凹槽可采用機(jī)械切割方式形成，采用噴射混凝土施工。

18、鋼支撐應(yīng)與原墻體及進(jìn)深梁結(jié)合緊密、連結(jié)可靠，以保證有效地傳遞水平力，達(dá)到抗震墻的效果。 </p><p><b>　　5.結(jié)語 </b></p><p>　　(1)根據(jù)加固后的預(yù)期設(shè)計(jì)使用年限，合理確定抗震設(shè)防目標(biāo)及地震作用基本參數(shù)，并按相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)采取抗震措施，在后續(xù)使用年限內(nèi)其抗震設(shè)防安全可靠性可達(dá)到新建工程要求的安全保證概率，加固的成本相對(duì)經(jīng)濟(jì)。 </p&g

19、t;<p>　　(2) 對(duì)磚混結(jié)構(gòu)抗震加固時(shí)采用"嵌入式組合圈梁" 可滿足此類建筑的特殊要求，且效果明顯。增設(shè)抗震橫墻若受條件限制時(shí)，可采用符合剛性計(jì)算方案要求的其他構(gòu)件替代，并加強(qiáng)連結(jié)，也可取得與實(shí)體墻同樣的效果。該建筑目前使用情況表明，通過采取本文所述的設(shè)計(jì)方法對(duì)其進(jìn)行全面、系統(tǒng)的加固補(bǔ)強(qiáng)，達(dá)到了提高承載力水平、改善抗震性能和內(nèi)部升級(jí)改造的目的，使這座老建筑得以重新恢復(fù)甚至超越其往日的風(fēng)采。 <