醫(yī)院病房大樓加固改造設(shè)計方案的選擇[詳細(xì)]

1、某醫(yī)院病房大樓加固改造設(shè)計方案的選擇 陳積樂(福州華筑建筑設(shè)計事務(wù)所,福州350001)摘要:本文結(jié)合工程實(shí)例,介紹了 加固設(shè)計工程中的結(jié)構(gòu)方案比選;可供同行參考.關(guān)鍵詞: 加固改造;方案;鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)加鋼支撐體系;整體加固;局部加固一,前言2008年5月12日在四川省境內(nèi)汶川地區(qū)發(fā)生了 里氏8級的大地震,地震過后有關(guān)建筑物震害在各大新聞媒體及各大新聞網(wǎng)站都有大篇幅報道.其中對各個時期建設(shè)的建筑物在地震中的不同表現(xiàn)給我們留下了 深刻的影像.對正規(guī)設(shè)計的建筑物與農(nóng)村村鎮(zhèn)自建房屋比較有之,對不同時期按不同規(guī)范要求建設(shè)的建筑物比較引起我們專業(yè)人員更多的關(guān)注.下面就某醫(yī)院病房大樓加固改造設(shè)計中遇

2、到的新舊規(guī)范不同標(biāo)準(zhǔn)以及方案的選擇談?wù)勎覀€人的看法.該項(xiàng)目原為十一層醫(yī)院病房大樓,鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),框架抗震等級二級;標(biāo)準(zhǔn)層平面圖見圖1.該項(xiàng)目于1994年設(shè)計兩年后投入使用,執(zhí)行89規(guī)范設(shè)計;基于當(dāng)時對高層建筑地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)認(rèn)識以及當(dāng)時規(guī)范的要求不考慮地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng).因建筑單位對該大樓要進(jìn)行改造委托我們對該建筑物進(jìn)行抗震加固設(shè)計.根據(jù)建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)GB50223-2008該項(xiàng)目屬于醫(yī)療建筑中三級醫(yī)院的住院用房,抗震設(shè)防類別應(yīng)劃分為重點(diǎn)設(shè)防類,簡稱為乙類,是需要提高抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的建筑.在進(jìn)行加固設(shè)計時,遵循對稱加固的原則,使加固后建筑物的質(zhì)量分布、剛度分布比較均勻,結(jié)構(gòu)樓層綜合抗震能力

3、指數(shù)、構(gòu)件的抗震承載力都有所提高,而且滿足建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)、建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程的要求.以下主要介紹加固設(shè)計方案的選擇.二,方案的選擇:可供選擇的方案有3個:方案1,保持原結(jié)構(gòu)形式,按抗震分類為乙類建筑抗震等級提高一級;方案2,解決扭轉(zhuǎn)問題加少量的支撐;方案3,改為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)加鋼支撐體系.方案1:若保持原框架結(jié)構(gòu)形式套用現(xiàn)行的國家抗震規(guī)范,框架抗震等級應(yīng)為一級,抗震等級的差別(框架抗震等級由二級改為一級)對原有建筑物的加固量將會很大,如軸壓比限值、框架梁縱向受拉鋼筋的最小配筋率(詳高規(guī)第6.3.2條)、梁端截面的底面和頂面縱向受拉鋼筋面積的比值由大于等于0.3改為0.5、梁柱加密區(qū)的構(gòu)

4、造要求(詳高規(guī)第6.3.5條)、框架梁柱節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)截面抗震驗(yàn)算(抗震規(guī)范附錄D)等等.作為縣級市的病房大樓停業(yè)進(jìn)行加固施工是不現(xiàn)實(shí)的.高層建筑地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)無法滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求加固增加的工程經(jīng)濟(jì)造價高.基于以上原因該方案沒被采用.方案2:解決扭轉(zhuǎn)問題加少量的支撐,我們在加固設(shè)計中經(jīng)過試算在建筑物的端部一至三層加少量的支撐也能滿足抗扭的問題;因支撐設(shè)置的位置及數(shù)量少決定了 支撐間間距不滿足鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)加鋼支撐體系,作為結(jié)構(gòu)體系來說還是框架結(jié)構(gòu);框架抗震等級還應(yīng)提高即為一級.本方案同樣存在方案1中加固工作量大,成本高的問題.方案3:鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)加鋼支撐體系(加固后標(biāo)準(zhǔn)層平面圖見圖2):

5、參考高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ99-98,鋼框架-支撐體系從受力形式我們認(rèn)為采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)加鋼支撐體系相當(dāng)于鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu),即鋼支撐相當(dāng)于剪力墻起抗側(cè)作用.支撐設(shè)置根據(jù)框架剪力墻中剪力墻設(shè)置位置和間距要求,設(shè)置數(shù)量達(dá)到在基本振型地震作用下框架部分承受的地震剪力低于支撐承受剪力,就可以按框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的規(guī)定劃分:即框架抗震等級為二級.這樣框架抗震等級同原結(jié)構(gòu).經(jīng)過反復(fù)計算絕大部分節(jié)點(diǎn)域的抗剪按原設(shè)計也能滿足要求.需要加固的構(gòu)件從整個框架結(jié)構(gòu)的梁柱轉(zhuǎn)為爭對帶支撐的幾榀框架梁柱的加固,抗震等級沒有差別對原有建筑物的加固量將會大大減少.當(dāng)然由于新舊規(guī)范個別構(gòu)造指標(biāo)的調(diào)整也會帶

6、來局部構(gòu)件的加固;但是相比抗震等級提高為一級的方案1和方案2避免了 大面積加固帶來的病房大樓停業(yè)進(jìn)行加固施工.實(shí)現(xiàn)了 甲方提出的一邊加固一邊使用的可行性.有關(guān)加固前后結(jié)構(gòu)整體計算指標(biāo)的比較詳表1.三,相關(guān)加固節(jié)點(diǎn)的做法 作為加固設(shè)計如何保證新舊構(gòu)件的協(xié)調(diào)共同工作是關(guān)鍵,其中節(jié)點(diǎn)連接做法更是設(shè)計解決的重中之重.現(xiàn)就新增加的鋼方管支撐與原框架梁柱連接以及支撐附近的柱節(jié)點(diǎn)做法舉例如下:支撐與框架柱連接節(jié)點(diǎn)大樣見圖3,支撐與框架梁連接節(jié)點(diǎn)大樣見圖4,角鋼補(bǔ)強(qiáng)柱樓層結(jié)點(diǎn)處做法大樣見圖5.三,結(jié)束語當(dāng)前根據(jù)汶川地震以及最近幾次地震震害的啟示,各地對已建房屋建筑物抗震進(jìn)行普查,并按照新的建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)GB50223-2008分類,特別對一些中小學(xué)校和醫(yī)院建筑以及地震時可能導(dǎo)致大量人員傷亡的建筑物重新劃分抗震類別.對早期修建的特殊設(shè)防類和重點(diǎn)設(shè)防類建筑物進(jìn)行必要的加固修復(fù).本工程恰好利用改造的機(jī)會對建筑物整體進(jìn)行抗震加固,盡量利用小的代價使該項(xiàng)目相對原89規(guī)范抗震性能提高滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求,得到甲方的認(rèn)可從設(shè)計的角度達(dá)到預(yù)期的目的.參考文獻(xiàn)1建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)GB50223-20082建筑抗震設(shè)計規(guī)范GB50011-2001(2008年版)3高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ99-984鋼筋混凝土高