海洋館建筑結(jié)構(gòu)改造加固設(shè)計(jì)

1、海洋館建筑結(jié)構(gòu)改造加固設(shè)計(jì) 摘要:由于功能更改，需對(duì)施工中的海洋館進(jìn)行加固改造，木次 改造工程采取了從整體結(jié)構(gòu)體系變更到構(gòu)件的加固改造設(shè)計(jì)思路，通 過增加剪力墻使原結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蚣?剪力墻結(jié)構(gòu)體系，并對(duì)該體系進(jìn) 行了多模型對(duì)比驗(yàn)證及包絡(luò)設(shè)計(jì)，提高了原結(jié)構(gòu)的抗震性能。加固方 案結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，圍繞方案可行、造價(jià)合理、盡量不破壞原結(jié)構(gòu)、 施工難度低等加固原則，介紹了基礎(chǔ)、柱、梁、板等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加固 思路和方法，使改造后的建筑能滿足新的功能要求。 關(guān)鍵詞:建筑結(jié)構(gòu)；改造加固；結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)變；加大截面；粘鋼加 固；海洋館 1工程概況 某海洋館工程總建筑面積約2.28萬m2,其中地上建筑面積約1.62 萬

2、m2,地下建筑面積約0.66萬m2,地上三層，地下一層，地上三 個(gè)場(chǎng)館呈“品字型排列，三個(gè)場(chǎng)館分別為表演館、口鯨館、池1游館, 相應(yīng)的建筑高度分別為24.30m 20.70m、26.20m。原主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為混凝土框架結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)施工至地上一層時(shí)，由于場(chǎng)館布置方案重新 調(diào)整等需要，各樓層荷載增加較大，導(dǎo)致原框架結(jié)構(gòu)在自重及地震作 用下無法滿足現(xiàn)有條件要求，需對(duì)原結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行重新調(diào)整計(jì)算及對(duì) 己施工完畢的原結(jié)構(gòu)框架、基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行加固改造。 2加固改造方案 總體思路：在保證結(jié)構(gòu)安全的前提下，主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行多方案對(duì)比 驗(yàn)算，做到加固改造的經(jīng)濟(jì)、合理及方案的可實(shí)施性。具體采取的措 施：原有框架結(jié)構(gòu)體

3、系通過合理地增設(shè)剪力墻，改造為框架剪力 墻結(jié)構(gòu)體系，避免原結(jié)構(gòu)框架的大面積加固；原獨(dú)立基礎(chǔ)采用增 大截面加固，新增剪力墻基礎(chǔ)采用條形基礎(chǔ)；梁、板、柱原則上 采用加大截而加固，部分承載力要求提高不多的梁板采用粘鋼加固。 3結(jié)構(gòu)計(jì)算分析 以三館中的最大的表演館進(jìn)行分析。經(jīng)過分析建筑圖后，在不影 響建筑功能的情況下利用樓梯間增設(shè)混凝土剪力墻，剪力墻布置盡量 做到均勻、對(duì)稱、周邊布置。（2）改造設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)：木工程建筑抗 震設(shè)防類別為乙類，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為 1.0,抗震設(shè)防烈度為7。，設(shè)計(jì)基本地震加速度O.lSg,設(shè)計(jì)地震分組 為第三組，建筑的場(chǎng)地類別為回類。按提高一度要求加強(qiáng)

4、抗震措施， 新增剪力墻抗震等級(jí)為一級(jí)，框架抗震等級(jí)為一級(jí)。（2）混凝土強(qiáng)度 等級(jí)及荷載取值：柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C40,新增剪力墻混凝土強(qiáng)度 等級(jí)采用C50,梁、板混凝土強(qiáng)度等級(jí)采用C30,鋼筋強(qiáng)度等級(jí)均為 HRB400o主要恒活荷載取值如表1 （水池荷載按恒載考慮）。（3）計(jì) 算結(jié)果分析：采用北京盈建科YJK1.7.1設(shè)計(jì)軟件分析。改造后新增的 4片剪力墻能承擔(dān)部分地震傾覆力矩，Y向框架柱承擔(dān)的地震傾覆力 矩不超過50%,X向框架柱承擔(dān)的地震傾覆力矩介于50%80%之間， 屬于框架剪力墻結(jié)構(gòu)，框架部分的抗震等級(jí)及軸壓比限值按框架結(jié)構(gòu) 的規(guī)定采用，其余指標(biāo)均能滿足規(guī)范要求。（4）框架-剪力墻結(jié)

5、構(gòu)加 強(qiáng)措施：由于X向框架柱承擔(dān)的地震傾覆力矩超過50%,考慮到 加固因素及建筑功能限制，新增剪力墻位置及數(shù)量不做調(diào)整，偏保守 地按少墻框架結(jié)構(gòu)與框架-剪力墻結(jié)構(gòu)包絡(luò)設(shè)計(jì)。存在多個(gè)不同角 度的斜交抗側(cè)力構(gòu)件，結(jié)構(gòu)分析時(shí)，補(bǔ)充相應(yīng)方向的地震作用角計(jì)算, 并進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì)。新增剪力墻僅在首層、二層設(shè)置，而三層未設(shè) 置，為純框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)豎向剛度形成突變。補(bǔ)充彈性時(shí)程分析，并 根據(jù)分析結(jié)果對(duì)相應(yīng)樓層地震內(nèi)力進(jìn)行放大調(diào)整。 4加固設(shè)計(jì) 4.1基礎(chǔ)加固 基礎(chǔ)底板持力層為角礫層，層厚較大，密實(shí)程度較高，顆粒級(jí)配 較好，承載力特征值fak為SOOkPa,承載力較高。場(chǎng)地范圍內(nèi)未揭露 地下水，可不考慮地下水對(duì)工

6、程帶來的影響。原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)為柱下獨(dú)立 基礎(chǔ)?？紤]基礎(chǔ)埋深、寬度修正后提高的承載力仍不滿足部分基礎(chǔ)承 載力的要求，結(jié)合工程實(shí)際情況，新增剪力墻基礎(chǔ)采用條形基礎(chǔ)，獨(dú) 立基礎(chǔ)采用加大基礎(chǔ)底而積的加固方法2?；A(chǔ)加固過程中采取以下 措施：不擾動(dòng)原有地基，采取卸載等措施盡量消除或減少新加部 分與原基礎(chǔ)間的應(yīng)力應(yīng)變滯后。為增強(qiáng)新舊混凝土基礎(chǔ)的粘結(jié)力, 新舊混凝土交界面布置附加短筋增強(qiáng)抗剪能力。新增基礎(chǔ)底筋與 原基礎(chǔ)鋼筋采用焊接處理。新增混凝土強(qiáng)度等級(jí)比原結(jié)構(gòu)高一級(jí)，基 礎(chǔ)在有底板范圍內(nèi)與底板整澆?；A(chǔ)加固如圖1所示。 4.2框架柱加固 由于荷載增加較多，原結(jié)構(gòu)地下室及首層部分框架柱配筋及軸壓 比不滿足現(xiàn)行規(guī)

7、范的要求，綜合考慮采用增大截面加固法（如圖2）o 具體實(shí)施:將結(jié)合處的混凝土鑿毛，對(duì)混凝土缺陷部位（混凝土疏松、 破損）應(yīng)清理至堅(jiān)實(shí)基層，清除混凝土表面的油污、浮漿，并將灰塵 清理干凈。澆筑混凝土前，原混凝土表而應(yīng)沖洗干凈并涂刷界而劑。 為保證現(xiàn)場(chǎng)新澆混凝土的可實(shí)施性及成型質(zhì)量，結(jié)合工程實(shí)際，混凝 土每邊增大不小于100mm,新增混凝土采用C40微膨脹細(xì)石混凝土。 新增柱縱筋采用植筋方式，在加固樓層內(nèi)通長(zhǎng)布置，新增縱筋盡量避 開原結(jié)構(gòu)框架梁，若無法避免，則采用植筋技術(shù)，將鋼筋錨入梁內(nèi)。 鉆孔植筋時(shí)，應(yīng)避開原混凝土內(nèi)的主要受力鋼筋，以免將其打斷危及 安全2。 4.3梁加固改造 梁加固集中在地下室

8、頂板，根據(jù)新計(jì)算模型的梁配筋結(jié)果與己施 工梁配筋對(duì)比，采取四種措施。（2）配筋相差不大的梁，采用矩形梁 轉(zhuǎn)化為T型梁、彎矩調(diào)幅等措施，充分挖掘原結(jié)構(gòu)的潛力，使之滿足 新結(jié)構(gòu)的要求，減少加固梁的工程量3。（2）承載力要求提高較多的 梁（超過30%）采用增大截面加固。由于地下室層高較高，增大截而 盡量考慮增加梁高，少用加梁寬的加固方式，以方便現(xiàn)場(chǎng)施工，減下 對(duì)地下室頂板的施工影響。梁加大截而部分混凝土強(qiáng)度等級(jí)比原結(jié)構(gòu) 提高一級(jí)，為C35自密實(shí)微膨脹混凝土。（3）梁承載力提高不大，但 通過彎矩調(diào)幅、轉(zhuǎn)為T型梁等措施，無法滿足要求時(shí)，采用粘鋼加固。 梁底、梁而粘鋼所用鋼板材質(zhì)為Q345,箍板及壓條采用

9、Q235。（4） 頂板開電梯洞、增加隔墻等處需新增次梁，新增次梁采取不鑿開次梁 處樓板，待次梁處板底鑿毛后直接在板下加次梁，次梁頂板面開2個(gè) 振搗孔進(jìn)行澆搗。 4.4樓板加固 原設(shè)計(jì)地下室頂板為180mm厚，荷載增大后經(jīng)驗(yàn)算大部分樓板配 筋能滿足計(jì)算及構(gòu)造要求；部分不滿足的樓板支座及板底采用粘貼扁 鋼加固，扁鋼規(guī)格為100mmx3mm，間距根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定，材質(zhì)為 Q345。 5結(jié)語 本項(xiàng)目結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)充分考慮了海洋館功能變更所引起的荷載增 加、地震作用加大；采取了從整體到構(gòu)件的加固思路，始終圍繞方 案可行、造價(jià)合理、盡量不破壞原結(jié)構(gòu)、施工難度低等加固原則， 介紹了通過局部增設(shè)剪力墻改變結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系來提高結(jié)構(gòu)的抗震 性能，減少了框架結(jié)構(gòu)的加固量；并系統(tǒng)介紹了基礎(chǔ)、框架柱、梁、 板等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加固設(shè)計(jì)方法，對(duì)類似工程的的改造加固有一定的參 考價(jià)值。 參考文獻(xiàn) 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范