石狮市某框架加固方案的研讨最终版

某框架加固方案的研讨俞文生（福建省建筑科学研究院福州350025）[摘要]本文以石狮市某框架底层柱配筋不足、水平地震力作用下层间位移角偏大为例，综合考虑各种加固方法的经济性、适用性及结合本工程实际特点，研究探讨了采用增加柱间交叉斜撑的方法进行加固的可行性，以资借鉴。[关键词]加固；柱间交叉斜撑；侧向刚度中图分类号:TU文献标识码:B文章编号:DiscussionofaframeworkforstrengtheningschemeYuWensheng(FujianAcademyOfBuildingResearchFuzhou350025)Abstract：Inthispaper,aframeworkofShishiCity,lessthanalayerofreinforcedcolumns,thehorizontalearthquakeforceanddisplacementanglebetweenthelowercaseistoolarge,consideringthevariousmethodsofstrengtheningtheeconomy,applicability,andcombinedwiththepracticalfeaturesofthisproject,studieshaveinvestigatedtheuseofincreasedcross-bracingbetweencolumnstoreinforcethefeasibilityofthemethod,oflearningfromthem.Keywords：Reinforcement；Cross-bracingbetweencolumns；Lateralrigidity1工程概况石狮市某建筑物原设计为两层、局部为三层现浇钢筋混凝土框架结构，现浇混凝土楼、屋面板，为双跨双向框架。一层层高4.5m，二、三层层高3.3m，主体结构高度为11.1m，房屋结构平面布置见图1。该楼底层用作食堂及商店，二、三层为宿舍。2现场检测、鉴定根据现场实际检测结果结合设计图纸，采用PKPM系列软件对该楼上部承重结构进行承载能力验算，在验算中，混凝土柱、梁抗压强度等级根据现场检测结果取C25，抗震设防烈度为7度第一组，基本地震加速度为0.15g；场地类别取为II类，框架抗震等级为三级，50年一遇基本风压取为0.8kN/m2，地面粗糙度类别取为B类。恒荷载根据板厚和实际装修面层取值，活荷载根据实际使用功能取值。底层柱B向、H向配筋情况见表1。加固前底层柱配筋表（cm2）表1A轴(C轴)柱Z1A(Z1C)Z2A(Z1C)Z3A(Z1C)Z4A(Z1C)Z5A(Z1C)Z6A(Z1C)Z7A(Z1C)Z8A(Z1C)Z9A(Z1C)B向计算配筋12(11)11(11)12(11)12(11)11(11)11(11)12(11)12(11)13(12)B向实际配筋8(8)8(8)8(8)8(8)8(8)8(8)8(8)8(8)8(8)H向计算配筋12(13)12(13)12(13)12(13)12(13)12(14)12(14)12(13)12(13)H向实际配筋8(8)8(8)8(8)8(8)8(8)8(8)8(8)8(8)8(8)B轴柱Z1BZ2BZ3BZ4BZ5BZ6BZ7BZ8BZ9BB向计算配筋121212121414131314B向实际配筋101010101010101010H向计算配筋121212121616121212H向实际配筋101010101010101010由表1可见，该楼底层的27根柱计算配筋均大于实际配筋，不满足上部结构受力要求。计算结果还表明，底层柱在X方向地震作用下的楼层最大位移角为1/473，不满足《建筑抗震设计规范》1/550的限值要求，在Y方向地震作用下的楼层最大位移角为1/555，接近1/550的限值要求，见表2。加固前房屋在7度地震作用下的楼层位移角表2楼层号X向（房屋长向）Y向（房屋短向）11/4731/55521/8491/105731/18821/23163加固方案的选取由前面的计算分析结果可以看出，底层混凝土柱在B向、H向的计算配筋均大于实际配筋，不满足上部结构受力要求；同时底层框架在X向地震作用下的最大层间位移角不满足《建筑抗震设计规范》的限值要求，在Y向地震作用下的最大层间位移角接近的规范的限值要求。为了有效地解决这些问题，提出以下的一些加固方案：1、扩大截面加固法通过扩大钢筋混凝土柱截面以达到提高承载力的目的，是一种常用的加固方法，它不仅增加构件的承载能力，还增加其侧向刚度。但是该加固方法施工需在一层对承载力能力不满足要求的27根柱子进行加固，工程量较大，同时影响底层店面正常营业，业主不同意施工，受现场条件限制，本方法在本工程中无法采用。2、增加剪力墙加固法通过新增剪力墙承担上部垂直荷载和主要地震力，达到增加框架结构侧向刚度、降低框架柱的配筋。但新增剪力墙的部位原先无基础，加墙后，新增墙体起了传递上部垂直荷载和水平主要地震力的作用，必须要有其自身的基础，新增剪力墙基础与原框架柱基础存在差异沉降的不利影响，同时新增剪力墙影响底层商店大开间的使用功能要求。此方法在本工程中不是最佳方案。3、综合考虑各种加固方法的经济性、适用性及结合本工程实际特点，本工程采取在底层框架X向、Y向分别增设柱间交叉斜撑以达到增加框架结构侧向刚度、降低框架柱的配筋。该方法对现场破坏少，且加固工程费用低，柱间交叉斜撑平面布置见图1，斜撑做法见图2。采用PKPM系列软件对该楼加固后的上部承重结构再次进行承载能力验算，加固后底层柱的配筋情况见表3，加固后建筑物在7度地震作用下的最大层间位移角见表4。加固后底层柱配筋表（cm2）表3A轴(C轴)柱Z1A(Z1C)Z2A(Z1C)Z3A(Z1C)Z4A(Z1C)Z5A(Z1C)Z6A(Z1C)Z7A(Z1C)Z8A(Z1C)Z9A(Z1C)B向计算配筋5(4)4(4)4(4)4(4)4(4)4(4)5(4)4(4)5(4)B向实际配筋8(8)8(8)8(8)8(8)8(8)8(8)8(8)8(8)8(8)H向计算配筋4(4)4(4)4(4)4(4)4(4)4(4)4(4)4(4)4(4)H向实际配筋8(8)8(8)8(8)8(8)8(8)8(8)8(8)8(8)8(8)B轴柱Z1BZ2BZ3BZ4BZ5BZ6BZ7BZ8BZ9BB向计算配筋544455444B向实际配筋101010101010101010H向计算配筋444465444H向实际配筋101010101010101010加固后房屋在7度地震作用下的楼层位移角表4楼层号X向（房屋长向）Y向（房屋短向）11/11921/170721/7761/93131/13341/1013由表3、表4可以看出，该楼采用增加柱间交叉斜撑的方法进行加固后，房屋侧向刚度得到极大的提高，同时解决了底层柱配筋不足的问题。4结论与建议（1）在实际工程中，由于建筑功能需要，结构刚度的上下较大变化情况难以避免，以商住楼为典型，底部商业用房需要大空间，层高大，墙体少，上部为住宅，空间小，层高小，墙体多，导致两部分的结构侧向刚度相差较大，本工程采用增加柱间交叉斜撑的方法对底部框架进行加固，以较低成本增加楼层侧向刚度。（2）本工程采用增加柱间交叉斜撑的方法进行加固是处理类似工程的结构措施之一，并非唯一措施，在实际应用中应结合工程实际特点，选择合理的结构处理措施。（3）采用增加柱间交叉斜撑的方案时，应对斜撑构件进行优化设计，以期获得理想的效果，避免由于刚度过强导致结构平面内刚度严重不均匀，对抗震产生不利影响，对交叉斜撑的平面布置、节点做法进行详细研究，遵循有利于改善结构体系抗震性能的原则，以达到预期的加固效果。参考文献[1]中华人民共和国国家标准，《混凝土结构设计规范》(GB50010－2002)[2]中华人民共和国国家标准，《混凝土结构加固设计规范》(GB50367-2006)[3]中华人民共和国国家标准，《民用建筑与可靠性鉴定标准》（GB50292-1999）[4]中华人民共和国建设部，柱间支撑标准图集(05G336)