某內(nèi)框架結(jié)構(gòu)檢測鑒定及增層改造

1、某內(nèi)框架結(jié)構(gòu)檢測鑒定及增層改造Detection ， identification and design of transformation ofthe inner frame structureLiu Guoli ，Bai Weiliang ， Yang Weifeng ， Zhai chuanming TOC o 1-5 h z (C+E Center for Engineering Research Test and Appraisal，Beijing100840 ， China )On the basis of the inner frame structure， accordingt

2、o the requirements of the structural transformation and adding layer，conducted a structural seismic detection and identification， reinforcethe existing structure according to conclusions， by selecting theprogram of reinforcement and the structure identification，determine a reasonable architecture.Ke

3、ywords detection and identification； reinforcement ；design of transformation0 引言 隨著城市的建設(shè)發(fā)展和空間利用， 對既有結(jié)構(gòu)的增層改造 已 經(jīng)成為一種趨勢， 且被改造結(jié)構(gòu)的形式也多種多樣， 被改造結(jié)構(gòu) 年 代越久遠(yuǎn)其結(jié)構(gòu)形式越特殊。 內(nèi)框架結(jié)構(gòu)是一種目前較少采用 的結(jié)構(gòu)形式， 近年來隨著國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不斷更新，對其鑒定和設(shè)計的要求也發(fā)生了較大變化； 該種結(jié)構(gòu)加固改造較為常見， 然而 因增 層而導(dǎo)致的鑒定及相應(yīng)加固較少。 本文科學(xué)合理的對內(nèi)框結(jié) 構(gòu)因增層 要求進(jìn)行了鑒定， 并結(jié)合增層的要求進(jìn)行了既有結(jié)構(gòu)加 固，同時對增

4、 層樓層結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供了反饋。工程概況既有結(jié)構(gòu)概況某醫(yī)院門診樓為地上三層內(nèi)框架結(jié)構(gòu)， 建筑物平面布局為八 角形。 外圍結(jié)構(gòu)主要由砌體部分承重， 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由混凝土柱 和梁承重。 墻 體由粘土磚和混合砂漿砌筑而成， 外墻厚為 360mm ， 內(nèi)墻厚為 240mm 1-2? C-F、3-6? G-H 7-8 ? C-F 軸樓、屋面板 為預(yù)制空心混凝土板， 三 層屋面框架部分為坡屋面。 建筑物四角、 橫縱墻交接處，樓梯間四角 均設(shè)有構(gòu)造柱。一層、二層層高均為 3.6m ，三層層高為 3.3m, 建筑物總 高約為 18.4m ,建筑物總長為 22.0m ,總寬為 22.0m ，設(shè)計建設(shè)年代為 199

5、0 年。原有結(jié)構(gòu)平面 圖如圖 1 所示。擬增層結(jié)構(gòu)要求（1） 使用功能：依據(jù)擬增層結(jié)構(gòu)的使用要求 , 按照建筑 結(jié)構(gòu)荷 載規(guī)范（ GB 50009-2012 ）要求取值 ,表 1 為樓、屋面 活荷載標(biāo)準(zhǔn) 值。（2） 結(jié)構(gòu)形式：原結(jié)構(gòu)下部為內(nèi)框結(jié)構(gòu) , 結(jié)構(gòu)形式較為特 殊, 為滿足上部結(jié)構(gòu)功能要求 , 需通過檢測既有建筑的材料強(qiáng)度、 構(gòu)造措施以及使用現(xiàn)狀 , 結(jié)合承載力驗(yàn)算 , 為選擇上部結(jié)構(gòu)形式提供依據(jù)。 圖 1 結(jié)構(gòu)檢測平面圖Fig.1 Sketch of structure detection表 1 樓、屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值Table1 The nominal value of live lo

6、ad on floors androofs（ 3）增層結(jié)構(gòu)在滿足使用功能的同時，應(yīng)保證與下部結(jié)構(gòu)各項(xiàng)性能基本一致，增加結(jié)構(gòu)整體性。結(jié)構(gòu)檢測結(jié)構(gòu)體系檢查門診樓為地上三層內(nèi)框架砌體結(jié)構(gòu)， 建筑物平面布局為八角 形。 外圍結(jié)構(gòu)主要由砌體部分承重， 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由混凝土柱和 梁承重。 墻體由粘土磚和混合砂漿砌筑而成，外墻厚為 360mm ， 內(nèi)墻厚為 240mm 1-2 ? C-F 、3-6 ? G-H 7-8 ? C-F 軸樓、屋面板 為預(yù)制 空心混凝土板， 三層屋面框架部分為坡屋面。 建筑物四角、 橫縱墻交 接處，樓梯間四角均設(shè)有構(gòu)造柱。構(gòu)件強(qiáng)度檢測現(xiàn)場檢測中抽取部分砌體及混凝土構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度檢測，

7、 檢測 批的 表 3313 的檢測類別 B 進(jìn)行抽樣取值 1 （注：檢測類別 B 適用 于對結(jié)構(gòu) 質(zhì)量或性能的檢測）。最小樣本按建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 50344-2004 )1 ）砌筑用磚及砂漿強(qiáng)度檢測原墻體砌筑用磚設(shè)計強(qiáng)度等級為 MU10 砌筑用砂漿設(shè)計強(qiáng) 度等級為 M7.5 ,采用回彈法對二層、三層墻體砌筑用磚強(qiáng)度進(jìn) 行抽樣檢測，檢測工作按建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) （ GB/T 50344-2004 ） 的規(guī)定進(jìn)行。原墻體磚強(qiáng)度達(dá)到 MU10.0 的等級要 求，原墻體砂漿強(qiáng)度達(dá)到 M7.5 的等級要求， 均滿足設(shè)計強(qiáng)度等 級要求。（2）混凝土強(qiáng)度檢測混凝土強(qiáng)度檢測一般有回彈法、 超聲

8、波法、超聲回彈綜合法、 鉆 芯法等。內(nèi)框架結(jié)構(gòu)主要混凝土構(gòu)件為構(gòu)造柱、內(nèi)部框架柱、 框架梁及 現(xiàn)澆板， 結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況， 采用回彈法對現(xiàn)澆板構(gòu)件 的混凝土強(qiáng)度 進(jìn)行檢測， 本工程現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件設(shè)計強(qiáng)度等級為 200#（相當(dāng)于 C18 ）。 原混凝土板強(qiáng)度平均值為 24.3MPa, 標(biāo)準(zhǔn) 差為 2.1MPa, 批推定值為 20.8MPa, 達(dá)到混凝土強(qiáng)度等級 200#（相當(dāng)于 C18 ）的要求。（ 3 ）外觀質(zhì)量檢查現(xiàn)場對結(jié)構(gòu)的裂縫、構(gòu)件缺陷、損傷等外觀質(zhì)量進(jìn)行檢查， 檢查 時發(fā)現(xiàn)砌體承重墻、現(xiàn)澆柱、梁、板未見明顯變形及裂縫等 缺陷，結(jié)構(gòu) 基礎(chǔ)未見不均勻沉降現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)抗震鑒定依據(jù)建筑抗震鑒定標(biāo)

9、準(zhǔn)（ GB 50023-2009 ） ，按建筑物 不 同后續(xù)使用年限將既有建筑分為 A 類（30 年）、 B（ 40 年）、 C 類（50年）三類，對A類、B類按照標(biāo)準(zhǔn)的方法進(jìn)行抗震鑒定2。對本工程按照后續(xù)使用年限為 40 年的 B 類建筑進(jìn)行抗震措 施鑒定（本工程抗震設(shè) 防類別為重點(diǎn)設(shè)防類， 需提高一度進(jìn)行抗 震措施鑒定， 即抗震措施鑒 定按 8 度抗震設(shè)防要求進(jìn)行。 內(nèi)框架 砌體結(jié)構(gòu)分兩級進(jìn)行抗震鑒定： 第一級鑒定是以宏觀控制和構(gòu)造 措施鑒定為主進(jìn)行綜合評價， 第二級 鑒定是以第一級鑒定結(jié)果并 結(jié)合采用綜合抗震能力指數(shù)的方法對結(jié)構(gòu) 進(jìn)行綜合評價?？拐鸫胧╄b定 經(jīng)抗震措施核查， 該門診樓抗震

10、措施鑒定現(xiàn)狀： 1）房屋實(shí)際的最大高度為 18.4m ，層數(shù)為 3 層（坡屋面），超過抗震鑒定 標(biāo)準(zhǔn) （11.0m , 3 層）要求 7.4m； 2）抗震橫墻的最大間距 13.0m , 滿足抗 震鑒定標(biāo)準(zhǔn)（ 15.0m ）要求； 3）縱向窗間墻寬度為 1.05m ， 超過抗震 鑒定標(biāo)準(zhǔn) （不小于 1.5m ）要求 0.45m ； 4）磚抗震墻厚 度為外墻 360mm 內(nèi)墻 240mm 磚實(shí)際強(qiáng)度 MU10.0, 砂漿實(shí)際強(qiáng) 度 M7.5 ，混凝土實(shí)際強(qiáng) 度C20,滿足抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)（不小于240mm不低于MU7.5,不低于M5, 不低于C20 ）要求；5）外墻四角 和樓梯間、電梯間四角及抗震墻兩

11、端 均設(shè)有鋼筋混凝土構(gòu)造柱， 滿足抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)要求； 6）樓、屋蓋處均 設(shè)有鋼筋混凝土圈梁， 滿足抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)要求； 7）構(gòu)造柱截面尺寸為 240mM 240mm 縱向鋼筋為 418 ，箍筋間距為 100mm 200mm （不小于 240mmc240mm 不低于 414, 不大于 200mr ） i 要求。坡屋面按換抗震承載力鑒定 本工程承載力驗(yàn)算是在原結(jié)構(gòu)三層基礎(chǔ)上，采用擬增加結(jié)構(gòu) 體系第四層和第五層工況下進(jìn)行的驗(yàn)算， 算成平屋面 進(jìn)行荷載布置， 按照擬增層結(jié)構(gòu)功能要求， 對既有結(jié)構(gòu)在后增荷 載情 況條件下，進(jìn)行承載力驗(yàn)算。驗(yàn)算參數(shù)（ 1）風(fēng)壓： 0.45kN/?O 。（ 2）建筑類別：乙類

12、建筑。（ 3）阻尼比：選取 3%。（ 4 ）抗震設(shè)防：抗震設(shè)防烈度為7 度（ 0.15g ），設(shè)計地震 分組為第二組。（ 5）材料強(qiáng)度：墻體砌筑用磚強(qiáng)度等級均取MU10 墻體砌 筑用砂漿強(qiáng)度等級均取 M7.5，現(xiàn)澆混凝土柱、梁、板取C20,擬新建結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度采用 C35。3.2.3 驗(yàn)算結(jié)果依據(jù)建筑抗震設(shè)計規(guī)范（ GB50011-2010 ） 3 、混凝 土 結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（ GB50010-2010 ） 4 等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，分別驗(yàn)算 構(gòu)件豎 向承載力、墻體高厚比及抗震承載力。驗(yàn)算結(jié)果表明：原 結(jié)構(gòu)一層至三 層墻體的高厚比均滿足規(guī)范要求， 一層至三層部分 墻體（圖 1 中短墻 DQ 受壓承載力及抗

13、震承載力不滿足規(guī)范要 求，一層至三層現(xiàn)澆柱承載 力、軸壓比（提高一度 8 度時不宜大 于 0.8 ）及現(xiàn)澆梁承載力滿足規(guī) 范的要求。檢測鑒定結(jié)論結(jié)合現(xiàn)場檢測結(jié)果， 依據(jù)相關(guān)規(guī)范對本工程現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進(jìn)行承 載力 驗(yàn)算和抗震措施鑒定，得出如下結(jié)論：1）對一層局部墻體受壓承載力、一層至三層部分墻體抗 震承載力不滿足規(guī)范要求的構(gòu)件進(jìn)行加固處理。（ 2）對不滿足抗震措施的部位可根據(jù)具體增層工作情況進(jìn)行處理，增層后的結(jié)構(gòu)抗震措施應(yīng)滿足現(xiàn)行抗震設(shè)計規(guī)范要求， 應(yīng)采取提高對綜 合抗震能力的要求或提出改變結(jié)構(gòu)體系的要求 等措施。加固增層方案設(shè)計加固增層思路 結(jié)構(gòu)加固通常是通過改善結(jié)構(gòu)構(gòu)件或者改變結(jié) 構(gòu)受力途徑， 提

14、高對綜合抗震能力的要求或改變結(jié)構(gòu)體系。 當(dāng)既有建 筑的結(jié)構(gòu) 體系以及抗震承載力不滿足要求時， 宜對原有墻體采用增加 面層 或板墻加固， 增設(shè)抗震墻加固和扶壁柱等抗側(cè)力結(jié)構(gòu)， 也可以對 混凝土柱增設(shè)鋼結(jié)構(gòu)套、 現(xiàn)澆混凝土套等方法加固； 當(dāng)整體性不 滿足 要求時， 可增設(shè)鋼筋混凝土現(xiàn)澆層加固， 增設(shè)圈梁、外加柱、 托梁等 增強(qiáng)樓、屋蓋整體性的措施。鑒于本工程原結(jié)構(gòu)及使用功能的特殊性， 加固方法采用鋼筋 混凝 土板墻方法改變原有結(jié)構(gòu)受力體系， 改變后地上三層為框架 - 剪力墻體 系，新建增層部分為剪力墻結(jié)構(gòu)體系。加固增層方案 （ 1）原結(jié)構(gòu)內(nèi)外墻均采用板墻加固方法進(jìn)行處 理，外墻采 用內(nèi)側(cè) 120m

15、m 板墻加固，內(nèi)墻采用雙側(cè) 70mm 板墻加固， 加固詳 圖見圖 2 及圖 3。（ 2）框架柱采用增大截面法進(jìn)行加固，徑向增大200mm ，加固詳圖見圖 4。（3）拆除原有結(jié)構(gòu)樓、屋面預(yù)制板，采用壓型鋼板混凝土 組合樓板，總厚度 115mm 加固詳圖見圖 5。（ 4）增層結(jié)構(gòu)采用剪力墻結(jié)構(gòu)體系，墻、梁、柱、板混凝土強(qiáng)度等級為 C2 （5 比原結(jié)構(gòu)提高一個等級） ，剪力墻墻厚 180mm ， 框架 柱直徑 600mm 樓板為現(xiàn)澆混凝土板，板厚 130mm 鋼筋選 用 HRB335 HRB400 新建結(jié)構(gòu)詳圖見圖 6 至圖 9。施工要求（ 1） 由于檢測階段受現(xiàn)場條件限制僅進(jìn)行部分抽查，在加 固施

16、 工前， 應(yīng)按國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對全部構(gòu)件進(jìn)行檢查， 確保原結(jié)構(gòu) 受力構(gòu)件 滿足原施工圖設(shè)計的各項(xiàng)要求，無任何安全隱患存在。 如檢查時發(fā)現(xiàn)現(xiàn) 場結(jié)構(gòu)布置與原結(jié)構(gòu)圖紙表示不一致或結(jié)構(gòu)構(gòu) 件出現(xiàn)開裂、缺損、鋼材 銹蝕、混凝土碳化等影響結(jié)構(gòu)安全的問 題應(yīng)及時與甲方及設(shè)計單位聯(lián)系。（2） 由于結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜，拆除過程中要嚴(yán)格構(gòu)件拆除的程 序，做好支護(hù)、拆除以及加固方案的研究后再進(jìn)行相關(guān)工作。對 預(yù)制樓 板拆除時應(yīng)對相鄰構(gòu)件進(jìn)行有效支護(hù)， 不得損傷未拆除原 結(jié)構(gòu)，在施 工安裝過程中，應(yīng)采取有效措施保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性， 確保施工安全。圖 2 原結(jié)構(gòu)板墻加固及框架柱加固圖Fig.2 Reinforcement Ske

17、tch of the original structure圖 3 原結(jié)構(gòu)墻體雙面、單面加固及配筋圖Fig.3 Reinforcement sketch of the original structure圖 4 框架柱增大截面做法Fig.4 Structure member strengthening with increasingsection area圖 5 新增壓型鋼板組合樓板配筋示意圖Fig.5 Sketch of the composite floor圖 6 新建結(jié)構(gòu)剪力墻、柱及梁布置圖Fig.6 Sketch of the new structure圖 7 內(nèi)側(cè)加建墻體與下部結(jié)構(gòu)連接做法Fig.7 Program of the inside structure connection圖 8 外側(cè)加建墻體與下部結(jié)構(gòu)連接做法F