抗震加固改造设计实例分析

周宇翔

摘要：对主体结构已竣工的项目按业主要求增大使用面积，并按提高了抗震设计地震分组进行改扩建加固设计。对加固原因进行分析和探讨，同时根据具体情

况，选择合理的加固方案和可靠的加固措施，在保证经济条件下，较好的实现了加固目的。

关键词：改建；抗震加固；结构设计

1、工程概况

某工程为三层框架结构，原设计时，按照建设单位要求，结构按照五层设计。设计地震分组第一组，抗震设防烈度7度，场地类别三类，框架抗震等级三级，地基采用夯实水泥土桩复合地基。2011年，建设单位提出接建两层。按照建设部门相关文件，对新建或加建建筑均应按照10版新规范要求设计、计算。复核计算结果表明，原设计首层的部分柱不满足10版规范要求，梁、板满足要求，因此，该结构进行加层建设前，应对原结构不满足新规范要求的构件进行加固处理，结构柱网平面布置见图1。

图1

二、加固原因分析

通常，已按加层层数和高度设计的建筑，初期仅施工了底部的部分楼层，后期接建其余结构时，应不需要进行加固设计。但本工程在要求接建的时间为2011年，抗震规范更换了新版本，按新规范计算，结构不能满足新规范要求，新旧规范主要变化处比较如下：

[1]本地区地震分组由原01规范的第一组变为第二组，场地类别为三类的情况下，场地的特征周期由0.45增大为0.55，结构第一平动周期T1=1.5S，αmax=0.08，依据GB50011-2010图5.1.5地震影响系数曲线中公式，新旧规范时的地震影响系数分别为：

由此得10规范的地震影响系数α为01规范的1.19倍，因此单独考虑此变化，新规范结构总地震力应是旧规范的1.19倍。

[2]GB50011-2010规范6.2条，抗震等级三级的框架结构，柱端弯矩增大系数由01规范的1.1增大为1.3(底层柱由1.15增大为1.3)；柱剪力增大系数由1.1增大为1.2。

[3]GB50011-2010表6.3.6，抗震等级三级的框架结构，柱的轴压比限值由原规范的0.9调整为0.85。

[4]GB50011-2010第6.3.10条，对抗震等级为三级的框架，节点核心区配箍特征值为0.08；原01版规范未作要求。

综合以上，规范的修订，提高了结构的安全度水准，更加强调了强柱弱梁的概念，对柱的轴压比限值、弯矩增大系数、剪力增大系数进行了提高，虽然原设计考虑了加层，经核算，原框架的节点核心区配箍特征值可以满足要求，但部分首层柱的轴压比超过0.85、计算配筋大于原设计图纸，因此接建前必须对原结构不足部分进行加固处理。

三、加固方案及施工

平面图如图一，对不满足要求的柱截面及配筋均需要进行加强。由于建筑正在使用，对其加固、加层施工不能影响建筑的平时使用，这给加固方案的确定带来很大的困难，经反复计算并对各方案进行综合经济比较，同时考虑施工进度与难度，最终采取如下加固方案：

[1]由于地质条件影响，基础埋深较深，导致首层配筋不足的柱较多，为了降低加固成本，对不满足要求的柱采取减小柱计算长度的办法，对柱脚至0.000标高截面进行加大，并可保证上部外包钢与柱脚锚固。按减小计算长度后的柱输入程序核算，结果表明部分柱计算满足要求，说明此方法有效，做法见图2：

[2]加大柱脚，减小柱计算长度后，轴压比满足要求，配筋不满足的柱（图1中用画三角的柱），采用外粘钢的加固办法，如1-1、2-2剖面；对加大柱脚，减小柱计算长度后，仍有几根柱轴压比不满足新规范要求(图1中画方块的柱)，因为首层的建筑功能为大空间，无填充墙，所以此时采用加大截面的办法，使加固的施工更经济、快速，做法见图3。

[4]对原有建筑二次结构部分，依据GB50010-2010第3.7条之规定：对正常使用状态验算及构造措施仅按“宜”符合本规范要求。同样可根据具体情况做适当调整，尽量减少重新设计在构造要求方面的经济代价。因经检测、评定原二次结构满足原设计要求，所以对此部分可不采取加固措施。

结语

通过对该接建工程的设计、施工，我们有以下体会：

[1]新设计工程时，对甲方今后有加建要求的建筑，在满足规范要求前提下，设计时结构应多留一些安全度，尤其是框架柱，使结构具有一定的前瞻性。随着我国经济实力的增强，今后规范会对结构的安全度提出更高要求，设计应考虑这些前瞻的因素，方便甲方在今后的改建、改造。

[2]新设计工程时，应突出结构概念设计，设计中强调强柱弱梁、强剪弱弯，强节点弱杆件的要求。本次改造表明，原设计梁筋基本满足要求，首层较多柱不满足计算配筋，说明原设计对梁的加强多于柱，使得强柱弱梁概念不明显，并且，原设计底层许多柱的轴压比接近旧规范极限要求，使得加层、改建受到很大局限，随着新规范对上述概念的强调，今后设计中应在规范允许范围内适当减小柱的轴压比，适当提高柱混凝土的强度等级。

[3]工程的加固要综合考虑安全、施工难度、造价等诸多方面因素，选择最佳的加固方案，尤其是合理的施工顺序，避免因加固施工而导致甲方在运营方面的影响，做到综合经济指标最优。

参考文献

[1]GB50367-2006，混凝土结构加固设计规范，中国建筑工业出版社

[2]JGJ116-2009,建筑抗震加固技术规程，中国建筑工业出版社

[3]GB50011-2010，建筑抗震设计规范，中国建筑工业出版社

[4]GB50010-2010，混凝土结构设计规范，中国建筑工业出版社