辦公樓加固改造設(shè)計(jì)

1、據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，老舊建筑加固改造比新建可節(jié)約投資50左右，縮短工期 60，收回投資的速度比新建快3 倍 5 倍。上世紀(jì)80 年代及以前計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)分析軟件尚未廣泛應(yīng)用和普及, 結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果存在很多不足：結(jié)構(gòu)計(jì)算模型簡(jiǎn)化近乎理想狀態(tài)（如：多層計(jì)算假定為無(wú)側(cè)移剛架模型）、計(jì)算采用平面空間模型而非三維空間模型、計(jì)算結(jié)果缺乏足夠的可靠性和安全性；同時(shí)， 這個(gè)時(shí)間修建的建筑經(jīng)過(guò)30 年左右的使用，結(jié)構(gòu)的耐久性已下降，使用功能也會(huì)發(fā)生改變。所以對(duì)這類建筑結(jié)構(gòu)的加固改造是必要的。1、工程概況* 公司辦公樓*占地3766.22 平方米， 建筑呈 “ L” 型布局，總建筑面積12570平方米，初始設(shè)計(jì)為7 層框架

2、結(jié)構(gòu)，1989 年建成 5 層框架結(jié)構(gòu)投入使用，1994年增加 3 層， 該房屋為8 層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，為 L 形布置， 在拐角處設(shè)有變形縫。圖片 辦公樓結(jié)構(gòu)平面示意圖（各層類似）本辦公樓自修建至今已使用27 年，歷經(jīng)不同的的業(yè)主使用，建筑的辦公使用功能總體沒有變化，但多次的裝修改造造成了部分梁、板、 柱構(gòu)件不同程度的損傷， 本次裝修改造的原則也是不改變辦公樓的使用功能，局部個(gè)別房間為滿足現(xiàn)行國(guó)家相關(guān)規(guī)范的要求改造成衛(wèi)生間和設(shè)備用房；在經(jīng)歷了汶川地震、蘆山地震都未對(duì)其進(jìn)行加固改造。本次加固改造設(shè)計(jì)為保證在后續(xù)使用年限內(nèi)的可靠性、安全性，根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50367-2013）

3、的規(guī)定，本工程結(jié)構(gòu)加固后的后續(xù)使用年限為 30年（簡(jiǎn)稱A類建筑）。2、加固設(shè)計(jì)的所遇問(wèn)題及解決業(yè)主提供的原始資料缺失較多，僅有初始設(shè)計(jì)的7 層建筑各專業(yè)的圖紙和本工程的抗震鑒定報(bào)告。1994 年的加層結(jié)構(gòu)圖、第一次修建按5 層修建的結(jié)構(gòu)圖、本工程兩次施工的竣工圖以及期間幾次裝修改造圖均沒有。針對(duì)此問(wèn)題，又委托檢測(cè)單位對(duì)本工程進(jìn)行全面的檢測(cè)15層以現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)復(fù)核原結(jié)構(gòu)圖為準(zhǔn)，二次修建的6、 7、 8 三層以現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的數(shù)據(jù)作為復(fù)原本工程結(jié)構(gòu)模型依據(jù)。通過(guò)上述處理，基本準(zhǔn)確完整的把加固設(shè)計(jì)模型建立起來(lái)。3、本工程結(jié)構(gòu)抗震鑒定及安全性鑒定結(jié)論、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)論1、樓面梁存在局部混凝土脫落，縱筋、箍筋外露銹蝕

4、；局部混凝土脫落，縱筋、箍筋外露銹蝕；出屋面構(gòu)架挑梁底部箍筋銹脹，梁體表面滲水、霉變，部分梁底，箍筋銹脹；水箱抬梁底部鋼筋外露銹蝕嚴(yán)重；部分樓（屋）面梁近支座處梁側(cè)面面層開裂，最大裂縫寬在間。樓面板個(gè)別區(qū)域板跨中，并存在錯(cuò)動(dòng) 現(xiàn)象；現(xiàn)澆板存在個(gè)別鋼筋外露，鋼筋被局部截?cái)喱F(xiàn)象，現(xiàn)象較普遍。房屋外 裝飾條存在損傷或缺失現(xiàn)象；部分墻面及吊點(diǎn)存在滲水現(xiàn)象。2、混凝土柱強(qiáng)度推定值介于間；混凝土梁強(qiáng)度推定值介于間；混凝土板強(qiáng)度推定值介于間。3、混凝土柱碳化深度在間；混凝土梁碳化深度在間；混凝土板碳化深度在 間。碳化深度小于保護(hù)層厚度，鋼筋處于混凝土堿性保護(hù)中。4、辦公樓X 向無(wú)明顯傾斜規(guī)律；Y 向無(wú)明顯傾

5、斜規(guī)律，傾斜率整體滿足規(guī)范要求。、抗震鑒定結(jié)論辦公樓結(jié)構(gòu)構(gòu)造有多處不符合抗震要求，部分房間存在鋼筋露筋、銹蝕； 填充墻與混凝土梁、柱存在豎向或水平裂縫；個(gè)別混凝土梁近支座處梁側(cè)存在混凝土豎向裂縫；填充墻拉結(jié)筋設(shè)置；各樓層綜合能力抗震指數(shù)均大于，綜合抗震能力滿足A類房屋要求，但部分抗震構(gòu)造措施不滿足要求，部分樓層框架柱軸壓比超限， 部分柱配筋不滿足抗震承載力要求，部分框架梁配筋不滿足抗震承載力要求，應(yīng)采取措施進(jìn)行抗震加固處理。、安全性鑒定結(jié)論辦公樓地基基礎(chǔ)為Bu級(jí)，上部承重結(jié)構(gòu)為Cu級(jí)，圍護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為Cu級(jí)。根據(jù)地基基礎(chǔ)和上部承重結(jié)構(gòu)的評(píng)定結(jié)果，按其中較低等級(jí)確定，該建筑鑒定單元的安全性評(píng)級(jí)為C

6、su級(jí)，安全性不符合該標(biāo)準(zhǔn)對(duì) Asu級(jí)的要求，顯著影響整體承載力。、相關(guān)建議1、對(duì)軸壓比超限處的框架柱進(jìn)行加固處理。2、對(duì)混凝土柱及梁抗震承載力不滿足要求的構(gòu)件進(jìn)行加固處理。3、對(duì)出現(xiàn)裂縫及露筋銹蝕的混凝土構(gòu)件采取措施進(jìn)行處理。4、對(duì)穿管、鋼筋截?cái)?、鋼筋外露銹蝕的混凝土板采取措施進(jìn)行處理。5、應(yīng)綜合考慮該房屋后期裝修改造的影響，并結(jié)合本報(bào)告，對(duì)該房屋進(jìn)行整體復(fù)核驗(yàn)算及加固改造設(shè)計(jì)，未經(jīng)設(shè)計(jì)許可或技術(shù)鑒定，不得隨意增加荷載。4、本工程結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)荷載1、活荷載取值：根據(jù) 建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)活荷載最大分布的某一分位值。建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范自GBJ9-87版

7、起就規(guī)定在樓面的活荷載標(biāo)準(zhǔn)值取值在調(diào)查和統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，考慮荷載隨時(shí)間和空間的變異性， 進(jìn)而采用了概率統(tǒng)計(jì)模型，持續(xù)性活荷載和臨時(shí)性活荷載統(tǒng)一采用等時(shí)段的平穩(wěn)二項(xiàng)隨機(jī)過(guò)程概率模型，假定（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期T=50年）：a.荷載出現(xiàn)的概率為P,不出現(xiàn)的概率為lP;h.荷載持續(xù)一次作用時(shí)間為一則在準(zhǔn)基期為荷載變動(dòng)次數(shù)r=T/c.荷載任意時(shí)點(diǎn)的概率分布函數(shù)是相同的。根據(jù)以上假定，r =10年，r=5次，出于分析上的方便，對(duì)活荷載分布函數(shù)采用了極值I 型分布函數(shù)：F （x） = exp -exp-a（ x- u 力其中：U :眾值U = - / aa :尺度參數(shù)a 二兀/ 0-N、（T為分布函數(shù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差

8、。二者根據(jù)TUkstra 的組合原則，并按一定的分位值，得出樓面活荷載的標(biāo)準(zhǔn)值（Qk1） 。但在結(jié)構(gòu)加固時(shí)，由于結(jié)構(gòu)已處于服役期，因此荷載基準(zhǔn)期T =50 年的假定已不再適應(yīng)，而應(yīng)改成目標(biāo)使用期T（t ）=30 年，根據(jù)上述理論得出30年的荷載基準(zhǔn)期內(nèi)的活荷載標(biāo)準(zhǔn)值（Qk2） 。參荷載規(guī)范的條文說(shuō)明Qk2 相當(dāng)于Qk1。本次加固設(shè)計(jì)活荷載取值采用了現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范的規(guī)定，未進(jìn)行折減，以保證建筑結(jié)構(gòu)加固后的后續(xù)使用年限內(nèi)的活荷載可靠度。2、建筑恒載卸荷處理：本工程自1989 年建成已使用27 年， 并幾經(jīng)變更業(yè)主，各個(gè)使用單位根據(jù)自己的喜好對(duì)本工程就進(jìn)行過(guò)多次裝修。原設(shè)計(jì)的建筑樓面為水磨石地

9、面，現(xiàn)狀為地磚樓面，根據(jù)檢測(cè)單位現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)建筑結(jié)構(gòu)面以上的二次建筑裝修層厚度有100mmfc右。為滿足后續(xù)使用結(jié)構(gòu)安全要求，也是加固施工工藝對(duì)結(jié)構(gòu)表面的要求，對(duì)結(jié)構(gòu)面層以上的二次裝修層進(jìn)行剔除卸荷處理；同時(shí)本次建筑房間分隔增加墻體采用輕質(zhì)隔墻板（不大于nf）或玻璃隔斷；本次樓面裝修采用：走道、大廳及衛(wèi)生間設(shè)計(jì)為地磚地面（荷載大小與原設(shè)計(jì)相當(dāng)），其余房間設(shè)計(jì)為地毯地面?，F(xiàn)狀計(jì)算模型及結(jié)果，不滿足抗震驗(yàn)算部位：結(jié)構(gòu)空間振動(dòng)模型圖結(jié)構(gòu)加固前柱配筋超限圖、加固設(shè)計(jì)加固設(shè)計(jì)思路：鑒于本工程原設(shè)計(jì)時(shí)間在上世紀(jì)80 年代，結(jié)構(gòu)空間計(jì)算考慮不足， 造成結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度偏弱，本次加固設(shè)計(jì)著重對(duì)框架梁、柱的結(jié)構(gòu)整體加固

10、， 重點(diǎn)對(duì)框架柱的加固底層按混凝土加大截面處理， 二層以上的加固部位采用外包型鋼加固，以保證結(jié)構(gòu)的軸壓比在以下；在八層會(huì)議室兩側(cè)的框架柱為單跨框架，盡管其各項(xiàng)構(gòu)造指標(biāo)均滿足規(guī)范，為保證其安全度均進(jìn)行外包型鋼加固處理 （以避免其加固后的剛度相對(duì)于下一層突變，會(huì)議室兩側(cè)的框架柱自一層加固至 8 層） ；結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度取現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值與原設(shè)計(jì)值的較小值，這樣偏于安全。原設(shè)計(jì)底部三層為梁、板、柱混凝土強(qiáng)度為300號(hào)，折算成現(xiàn)行規(guī)范的混凝土強(qiáng)度為C28,三層以上部位混凝土構(gòu)件混凝土強(qiáng)度為25號(hào)，折算成現(xiàn)行規(guī)范的混凝土強(qiáng)度為C23。 檢測(cè)單位實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)中只有3層有一個(gè)點(diǎn)低于原設(shè)計(jì)值。 對(duì)軸壓比超限處的框架柱

11、采用加大界面法進(jìn)行加固處理，因此類問(wèn)題多在底部產(chǎn)生，加上本建筑為上世紀(jì)90 年修建就，側(cè)向剛度偏弱，在下部尤為嚴(yán)重。 所以采用增大截面法加固設(shè)計(jì)不僅可以提高加固框架柱的承載能力，而且還可以通過(guò)加大其截面剛度，改變其自震頻率，使正常使用階段的性能在某種程度上得到改善。此加固方法施工簡(jiǎn)單，將原柱截面加寬160200mm 對(duì)承載力不滿足要求的鋼筋混凝土柱采取外包型鋼法加固設(shè)計(jì)，其加固特點(diǎn)是被加固構(gòu)件的截面和自重增加不大，基本不影響建筑空間尺寸，施工工期較短。 對(duì)承載能力不滿足要求的鋼筋混凝土梁采取粘貼鋼板進(jìn)行處理，粘鋼加固的主要特點(diǎn)是被加固構(gòu)件的截面和自重增加不大，基本不影響建筑效果，施工作業(yè)隊(duì)周邊

12、環(huán)境干擾小，可靠性高。加固計(jì)算模型及加固部位：結(jié)構(gòu)空間振動(dòng)模型圖結(jié)構(gòu)加固后分析結(jié)果加固設(shè)計(jì)前、后的主要結(jié)果對(duì)比如下： 結(jié)構(gòu)位移控制參數(shù) 加固設(shè)計(jì)前作用方向XY樓層最大層間位移與該樓層平均值的最大比值樓層層間最大位移與層高之比的最大值1/10631/781加固設(shè)計(jì)后作用方向XY樓層最大層間位移與該樓層平均值的最大比值樓層層間最大位移與層高之比的最大值1/11151/801最大軸壓比：加固設(shè)計(jì)前：；加固設(shè)計(jì)后：樓層屈服強(qiáng)度系數(shù)（最不利前三位）加固設(shè)計(jì)前廳PX向Y向123加固設(shè)計(jì)后廳PX向Y向123樓層抗震能力系數(shù)（最不利前三位）加固設(shè)計(jì)前廳PX向Y向123加固設(shè)計(jì)后廳PX向Y向123樓層綜合抗震能力指數(shù)：體系影響系數(shù)、局部影響系數(shù)的取值：體系影響系數(shù)：，局部影響系數(shù)的取值:加固節(jié)點(diǎn)詳圖：五、結(jié)語(yǔ)1 .確定合理的后續(xù)使用年限，可以有效控制改造加固成本。2 .