辦公樓抗震加固改造

 我國(guó)是一個(gè)多地震的國(guó)家，海fd、唐山、汶川等地震給人民的生命財(cái)產(chǎn)造成了巨大的損失。一些建筑，特別是公共建筑，如學(xué)校辦公樓等，其抗震性能鑒定及加固，便成了人們重視的問題。本文對(duì)某辦公樓在抗震性能方面存在的主要問題及抗震加固作了介紹。
[關(guān)鍵詞]抗震加固，抗震鑒定，抗震性能
一、工程背景
某辦公樓原建于1956年，為5層磚結(jié)構(gòu)，建筑面積5790.5㎡，設(shè)有局部地下室，房屋總高19.2m，當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)沒有考慮抗震，且年久失修，經(jīng)房屋安全鑒定部門鑒定，存在如下問題：整個(gè)建筑物全部墻體內(nèi)均無抗震構(gòu)造柱；原有的圈梁體系局部斷開，未成為封閉體系；基礎(chǔ)埋深近3.0m，缺乏有效的拉接；墻體之間、內(nèi)外墻之間無可靠拉接。另外，用PKPM軟件對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震驗(yàn)算的結(jié)果表明，該結(jié)構(gòu)各層墻段抗力與荷載效應(yīng)之比平均約為0.7,不滿足目前該地區(qū)8度抗震設(shè)防的要求，應(yīng)進(jìn)行抗震加固。因該樓地處商業(yè)區(qū)臨街位置，要求加固后保持原外立面建筑風(fēng)格，不宜采用外加構(gòu)造柱及增設(shè)圈梁方案，因此，決定采用夾板墻加固方案，噴射混凝土工藝進(jìn)行施工。
在加固的同時(shí)，還要將其改造具有現(xiàn)代設(shè)施（如中央空調(diào)、先進(jìn)的電信系統(tǒng)等）的辦公用樓。增設(shè)風(fēng)機(jī)房處荷載較大，需對(duì)相關(guān)的樓板及梁進(jìn)行加固；墻上開洞多且不規(guī)則，結(jié)構(gòu)上需進(jìn)行處理。
二、夾板墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1、夾板墻設(shè)計(jì)夾板墻設(shè)置見圖1`（首層所受到地震作用較大，外墻采用雙側(cè)夾板墻），圖中粗實(shí)線為夾板墻。設(shè)有夾板墻的部分形成了3個(gè)類似剪力墻筒體的結(jié)構(gòu)形式，它們通過類似“肋”的兩道單側(cè)夾板墻連到一起，從而更加有效地抵抗地震作用。板墻伸至室外地坪下500mm處，端部放大成基礎(chǔ)圈梁（JL），夾板墻的縱筋錨入基礎(chǔ)梁內(nèi)。因此，該方案在增加原結(jié)構(gòu)承載力同時(shí)，有效地解決了原有結(jié)構(gòu)存在的無構(gòu)造性、圈梁不閉合、基礎(chǔ)缺乏拉接以及墻體無拉接的問題。

夾板墻基本參數(shù)：混凝土等級(jí)為C25；墻內(nèi)豎向鋼筋為Φ14@450；穿墻鋼筋為Φ8@600；梅花狀布置；錨拉筋為Φ8@600；梅花狀布置，錨拉筋為Φ8@600；梅花狀布置，錨入原墻體深度150mm，錨入樓板80mm。
2、按規(guī)程進(jìn)行可行性驗(yàn)算，整體加固效果采用加固后各樓層的綜合抗震能力指數(shù)βs進(jìn)行評(píng)價(jià)，按《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》（JGJ116-98）（下文簡(jiǎn)稱《規(guī)程》及《建筑抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)》（GB50023-95）,求得本結(jié)構(gòu)各層x,y方向綜合抗震能力指數(shù)βs列于表。

根據(jù)《規(guī)程》第5.1.2條，加固后樓層的綜合抗震能力指數(shù)不應(yīng)小于1.0，且不宜超過下一樓層綜合抗震能力的20%。本加固工程設(shè)計(jì)中，層1~5加固后綜合抗震能力指數(shù)均大于1；；加固后層4的x方向的βs比層3的超過25.9%，但與《規(guī)程》所界定的20%較接近，尚可接受，因此本加固設(shè)計(jì)方案可行。
3、采用“剛度折算模型方法”改進(jìn)驗(yàn)算
在設(shè)計(jì)中，滿足《規(guī)程》是基本的要求，但僅從《規(guī)程》出發(fā)進(jìn)行加固設(shè)計(jì)存在以下問題：無法體現(xiàn)局部墻體加固后抗震的情況；計(jì)算結(jié)果粗糙；需采用手算進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及計(jì)算。因此，在設(shè)計(jì)方案在設(shè)計(jì)方案滿《規(guī)程》要求的同時(shí)，采用“剛度折算模型方法”，應(yīng)用“PMCAD——磚混結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算”軟件對(duì)加固方案進(jìn)行輔助分析。該方法主要是將混凝土夾板墻按剛度比（彈性模量比）折算為磚墻，同時(shí)調(diào)整磚砌體設(shè)計(jì)密度，以保證恒荷載設(shè)計(jì)值與實(shí)際情況相符。在本工程中，各層磚及砂漿的強(qiáng)度不同（表2），因此各層磚墻的折算剛度不同，層1~5混凝土與砌體剛度比分別為：11.8，11.8，15.6，18.1，23.4計(jì)算中層1、2及層3、4、5分別采用剛度比10（＜11.8）及15（＜15.6）進(jìn)行分析，即將混凝土夾板墻模擬為厚度增大10、15倍速的磚墻。為保持墻體荷載與實(shí)際情況基本相符，算得當(dāng)混凝土與磚墻剛度比采用10時(shí)，磚墻密度取11kN/m3；剛度比采用15時(shí)，磚墻蜜度取9kN/m3。
　
各層計(jì)算結(jié)果顯示，在加固后，層3相對(duì)薄弱（計(jì)算結(jié)果見圖2-6.16）。由計(jì)算結(jié)果可看出，各墻段中抗力與效應(yīng)之比最小值為0.72，平均值約為1.3，按8度抗震考慮尚可（見圖2-6.17）

三、風(fēng)機(jī)房處樓板及梁的加固
為增設(shè)中央空調(diào)，需將原建筑的一個(gè)房間（見圖1）改造為風(fēng)機(jī)房。該處原有樓板及樓面梁不能承受新增設(shè)備荷載。為此，采取如下措施：在原樓板上增設(shè)梁 L1，L2，使設(shè)備荷載通過梁L1，L2傳遞到兩端墻及梁上，梁L1，L2截面見圖3。將樓面梁加大截面，增加鋼筋進(jìn)行加固，增大其承載能力，做法見圖 4。

四、對(duì)墻體開洞的處理
因工程改造，需在原墻上開設(shè)多個(gè)洞口，對(duì)承重磚墻極為不利，歸納為如下幾類，并采取相應(yīng)措施；
（1）門洞高度變更原結(jié)構(gòu)中部分門洞的高度由2600mm變?yōu)?100mm，采取措施如圖六所示：放置預(yù)制過梁GL10.4（240墻2根，360墻 3根）,過梁支座下部采用水泥砂漿坐墊，其他部位采用干硬性砂漿捻實(shí)、壓緊；砌筑磚墻（1），澆灌有微膨脹劑的C25級(jí)素混凝土，并保證與周圍墻體密實(shí)，確保養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。
（2）設(shè)備洞位于門洞頂角外側(cè)，設(shè)備洞處于墻體承載的重要部位，不可開設(shè)，故改在門洞的上方。
（3）較大設(shè)備洞口緊貼樓板設(shè)備洞口較大，且緊貼樓板布置，如圖七所示。為傳遞上部荷載，采用增設(shè)現(xiàn)澆過梁的措施，且要求混凝土達(dá)到強(qiáng)度后再行開洞。
（4）洞口過于集中，如圖八所示，當(dāng)洞口間墻體很少，承載能力差，可將有洞范圍視為一個(gè)大洞口，采取措施如下：現(xiàn)澆梁CL2，截面b×h為墻厚×120mm，待過梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后開洞，放套管，將洞口附近的墻體做成夾板墻。

（5）洞口位于梁墊下梁墊下方是墻體受力的重要部位，不允許開洞，洞口應(yīng)移至45°線范圍以外。
五、結(jié)束語
改造舊房與建新房相比有三大優(yōu)點(diǎn)：工期短，投資少，效益高。我國(guó)20世紀(jì)五六十年代修建的大批工業(yè)與民用建筑，已有數(shù)十億平方米進(jìn)行中老年期，其鑒定維修加固已大量提到議事日程上來。對(duì)磚混結(jié)構(gòu)采用夾板墻加固是磚混結(jié)構(gòu)加固的一個(gè)重要方法，在我國(guó)具有廣泛的應(yīng)用前景。本文較為詳細(xì)在論述了夾板墻的加固設(shè)計(jì)，加固效果評(píng)價(jià)的過程，并采用作者提出的“剛度折算模型方法”進(jìn)行了驗(yàn)算，還總結(jié)了由于增設(shè)中央空調(diào)等現(xiàn)代化設(shè)施對(duì)承重墻不利影響的處理方法、希望能為相關(guān)工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。