时间：2013-11-29 分类：建筑设计
摘要：随着人们的生活水平的提高，住房已成为人们的首要问题。因此房屋的构件与设计必须给人们带来安全感。为了满足人们日益增长的生活需求，本文具体阐述了框架结构的加固设计思路与方法，结合工程实例对框架结构的设计、计算和分析进行了探讨。
关键词:旧房改造,抗震加固,加层设计,构造
目前许多建筑物受当时经济条件的约束，原来的规划设计已不能满足当代的需求。对旧建筑物增层改造特别适合我国国情，它具有投资少、收效快、不占地、不需搬迁、节省城市配套费及美化市容等许多优点。对旧建筑进行增层扩建，可以扩大建筑面积，增加建筑物的使用功能，同时又基本不增加土地使用面积，是缓解建筑用地紧张的有效途径。但增层工程是一项复杂而细致的工作，增层得当，可节约投资，又避免了拆迁各项公共生活设施和市政设施。如果处理不当，则劳民伤财，甚至会危及人民生命财产安全。
1. 工程概况
某市商铺中心楼，原设计为4层，框架结构、柱下独立基础，建筑面积约4200㎡。该商铺楼的设计单位为某市建筑设计研究院(1999年)。因无相应资料，施工单位和开竣日期不详。
2 .房屋质量现状检测
为了更加贴近结构的实际现有情况，改建设计前，业主委托有关建筑质量监督检测单位对主体结构进行全面检测。
2.1 房屋的损坏情况
2.1.1 基础
经施工人员现场开挖检查发现房屋基础基本完好，无风化、酥碱等现象。
2.1.2 承重砖墙
外墙局部有一定的风化现象，风化深度3~5mm，且有少量砖块出现酥碱现象。底层部分窗台下墙体中部有竖向裂缝，裂缝最宽2~3mm。墙体砌筑很差已开裂，内墙局部表面不平整，混凝土饱和度较差，预制板松动脱开。
2.1.3 混凝土构件
对混凝土的碳化深度进行测试，楼板碳化深度5~10mm，梁碳化深度一般为8~15mm，即混凝土构件碳化深度较大。
检查发现，由于混凝土保护层部分深度碳化、失去了对钢筋的防护作用，使保护层产生顺钢筋的裂缝，局部保护层脱落，出现钢筋锈蚀现象。
2.2 房屋的不均匀沉降和垂直偏斜测量
2.2.1 不均匀沉降测量
由于该房屋建成时间长久不均匀沉降测量时应采用水准仪配以标尺测量原设计处与同一设计标高的勒脚线的相对高程，测得房屋没有明显高差，不均匀沉降量仍旧在规范允许范围内。
2.2.2 房屋垂直偏斜测量
房屋的整体偏斜的最大值是《砌体工程施工质量验收规范》允许误差的3倍多(40mm)倾斜率为0.3%，房屋垂直偏斜测量对房屋的外墙阳角线顶端进行垂直投影，测量其相应底部的偏移值。测量结果为外墙向东偏斜，房屋结构也出现较多的裂缝和损伤。
2.2.3 建筑材料现有强度测试
回弹法测试砖的强度值为MU8.5，同贯入法测试砌筑砂浆测试强度为0.7到1.5MP经现场采用回弹、取芯等测试方法测得钢筋混凝土构件强度值为21.1~26.2Mpa ,所测混凝土强度等级可取C20。
3 .结构复核计算和分析
加层部分材料特性：框架部分混凝土C30，外采用250mm加气混凝土砌块墙体，内墙均采用GRC轻质隔墙。为了全面了解加层后的整体结构情况，采用了中国建筑科学研究院编制的satwet三维空间结构计算软件对加层加荷后的结构作整体计算。(根据规范将混凝土和钢筋的强度乘以0.9的折减系数)。
结构计算分析考虑的基本设计条件是：设计使用年限为50年，结构安全等级为二级，根据《建筑抗震设计规范》GB50011——2001，抗震设防类别为丙类，建筑场地类别为Ⅲ类，场地特征周期Tg=0.55 s，设计基本加速度为0.10g。结果显示，原建筑物的自震周期、层间位移比、底层柱轴压比均达不到设计要求，说明加层、加荷后建筑物整体的承载力、抗震能力不能满足要求，必须进行加固处理。
通过计算，原建筑的地基承载力和基础能满足要求，梁板也能满足设计要求，但已建成的部分框架柱承载力不满足要求，轴压比超出规范要求，梁柱节点承载力不能满足要求，均需要加固。
4 .加固设计
通过对原建筑物调查分析表明，框架结构破坏的情况主要有：柱端弯剪破坏，角柱双向受弯、受剪及扭转破坏，填充墙剪切破坏。所以该原建筑物加固设计目的主要为：解决提高承载力的同时加强抗震设计，减轻自重，同时能满足加固后合理使用年限为50年。
4.1 框架柱加固
由于加层后荷载增加，柱截面偏小，造成底层柱轴压比均超限，并且原1层、2层和3层柱承载力均不足。故原底层柱采用双面加大截面法加固，每边增加50mm，既提高了承载力又能满足轴压比的要求。
外包混凝土强度为C30，按增加截面后重新计算结果来配置纵筋，纵筋下端用结构胶值入基础中，上端植入框架梁中。新浇柱应设U形箍，并与原柱箍筋焊接。新浇柱混凝土应紧贴梁底，不得留有间隙。
2层和3层柱的加固采用干式外包钢法加固。角钢采用Q235B，四角角钢采用L75×6，连接缀板的间距为300mm，角钢穿过楼板遇到钢筋时应与钢筋接在一起。严格要求焊接质量，钢材与混凝土构件之间用乳胶水泥填实。#p#分页标题#e#
4.2 梁柱节点加固
为了更好的满足框架结构的\"强锚固强节点\"设计要点，本次加固重点处理节点设计，更加注重抗震概念设计，所以对原框架节点进行加固。在节点区采用横穿钢筋，四角加焊角钢的方法加固。横穿钢筋与角钢焊接前应用夹具夹紧，角钢穿过楼板遇到钢筋时应与钢筋焊接在一起。
4.3 结构的整体加固
由于结构的最大层间位移角满足抗震规范的要求，所以不需要整体加固。经过以上加固处理后再应用satwet三维空间结构计算软件对建筑物结构整体计算，结果均满足规范要求。
由于加强结构构造连接措施，完善抗震加固，抗震性能得到极大增强，可确保结构体系的坚固性和耐久性。目前，该建筑物已加固完成，使用情况良好。
5 .结论
(1)在既有建筑增层改造的设计过程中，应根据原结构的检测鉴定结果，合理确定新增结构的设计使用年限和荷载，并采取合理措施，以使新老结构的安全可靠度处于同一水准之上。
(2)对老建筑物进行改造特别是加层之前，应对房屋进行全面的检测和鉴定，调查清楚原建筑的原结构形式和传力路线，测试材料的现有强度，测量原建筑的不均匀沉降情况、损坏和老化情况，并应根据现场调查情况进行抗震和静力验算。综合检测分析改造的可行性，作为原建筑改造设计的依据。
(3)建筑物在增层改造时由于将使原结构负荷增加，加层前须按照现行设计规范对原主体结构承载力不足的构件和地基基础进行加固，同时应进行抗震加固，使之在构造上和抗震承载力上符合现行的抗震设计规范。
(4)房屋在加层改造时由于负荷载较原来有所增加，加层前必须按照房屋原主体结构承载力的不足和地基基础进行防震加固，施工时加强对房屋结构的观察和对房屋沉降的定期观测，以防止意外情况发生导致人身安全。
(5)该工程经过以上加固，增加了房屋体量，并以旧貌换新颜，改善了原有建筑的效果。增加一层与重建相比能节约60余万元人民币，加层施工期间不影响营业，取得了显著的社会效益和经济效益。
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