東營市公路管理局辦公樓增層改造加固設計-改造加固設計
1、工程概況
東營市公路管理局辦公樓位于山東省東營市,原結構為8層鋼筋混凝土框架結構,局部9層電梯機房,無地下室,總建筑面積約8600平方米,1998年7月竣工投入使用(圖2)。
圖2 東營市公路管理局辦公樓北立面
因業(yè)主使用要求,需將1~6層平面中部分構件切除、并在相應位置增加構件(圖3),使平面成為規(guī)則的矩形。
圖3圖中交叉線填充為原構件切除區(qū)域,斜線填充為新增構件區(qū)域。
改造后1~6層平面與原7層相同(圖4),各層平面軸線尺寸64.8m×16.2m。
圖4 原7層平面
改造各層平面后,增加與1~8層相同平面尺寸的第9層(圖5),
圖5 第9層平面
局部十層為電梯機房、水箱間,十層外圈為裝飾構架梁,改造后建筑面積約10000平方米。
設計之前,我單位對原結構進行了鑒定,作為設計的依據(jù)之一。改造設計的同時,應對結構進行抗震加固設計,改造加固后整體結構滿足國家現(xiàn)行有關標準的要求。
建筑結構的安全等級:二級。設計使用年限:40年(到期后應進行可靠性鑒定,合格可繼續(xù)使用)。建筑抗震設防類別:標準設防類(丙類)。地基基礎設計等級:乙級。
本工程自然條件:基本風壓:ω0=0.50kN/m2(n=50),ω0=0.55kN/m2(n=100)。地面粗糙度:B類?;狙海簊0=0.30kN/m2??拐鹪O防烈度:7度。設計基本地震加速度:0.10g。設計地震分組:第三組。建筑物場地類別:Ⅲ類。
2、改造加固方案選取
增層改造后,該建筑9層、局部10層,高度39.6m,根據(jù)《高層建筑鋼筋混凝土結構技術規(guī)程》(JGJ 3-2010)為A級高度鋼筋混凝土高層建筑。
可供選用的改造加固方案:
直接增層改造加固,增層加固改造后結構形式仍然是高層鋼筋混凝土框架;
增加剪力墻,改變結構體系改造加固,增層加固改造后結構形式為高層鋼筋混凝土框架—剪力墻。
2.1直接增層改造加固(高層鋼筋混凝土框架結構)根據(jù)《高層建筑鋼筋混凝土結構技術規(guī)程》(JGJ 3-2010),該建筑增層后框架抗震等級:二級。
經(jīng)計算,1~6層存在不同程度的框架柱軸壓比超限的情況;由于1層層高較大,為薄弱層,在水平荷載作用下,底層框架梁、柱,其他層框架梁、柱,存在不同程度的承載力不滿足要求,需進行加固處理。
對于軸壓比不滿足要求的框架柱,應采用增大截面法進行加固,柱截面增大后剛度變化,會影響周邊構件,需反復調(diào)整計算;本工程承載力不滿足要求的柱、梁最有效的加固方法仍為增大截面法;增大截面法需采用高強自密實免振搗灌漿料施工,工程造價較高;且由于1層層高較大,加固后仍為薄弱層。
基于造價和增層改造加固后結構抗震性能方面的原因,舍棄了直接增層改造加固的方案。
2.2改變結構體系改造加固(高層鋼筋混凝土框架—剪力墻結構)
經(jīng)試算,選取在各層圖6所示增設剪力墻的方案,剪力墻延伸至9層頂。
圖6剪力墻布置平面圖
對于高層鋼筋混凝土框架—剪力墻結構,根據(jù)《高層建筑鋼筋混凝土結構技術規(guī)程》(JGJ 3-2010)8.1.3條第2款:當框架部分承受的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的10%但不大于50%時,按框架—剪力墻結構進行設計。該結構增層并增設剪力墻后,滿足該款要求,框架抗震等級為三級,剪力墻抗震等級二級。
由于結構形式改為框架—剪力墻結構且框架抗震等級為三級,經(jīng)計算改變結構體系后不存在框架柱軸壓比超限的問題;加固范圍為與剪力墻相連的框架梁、柱,使其加固后滿足與剪力墻相連的框架的要求;其余框架梁、柱不需加固;剪力墻為新加構件,施工空間較大便于澆筑,采用普通混凝土即可,造價較低;由于增設剪力墻加大了結構整體剛度,改變結構體系后,不存在薄弱層;結構整體抗震性能較好(圖7)。
圖7
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山東建固
建大加固院
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(0531)86367232