陳 鵬,高 鍵
(中國建筑東北設計研究院有限公司,遼寧 沈陽 110006)
該酒店位于沈陽市沈陽北站南廣場南側,友好街與北站一路交匯處,總建筑面積3.67萬m2,其中地上建筑面積3萬m2,地下0.67萬m2,總高度98.75m。地下2層,層高自下而上分別為5.1m、4.9m,地下二層為人防,地下一層為設備用房;地上26層,首層與二層高層為3.9m,三至七層層高4.4m,八層層高3.6m,九層以上3.4m,首層為大空間大堂,二層至八層為休閑、娛樂、餐廳及會議室,八層以上為客房[1]。
該工程始于1993年,現(xiàn)主體結構、地下室防水及回填土工程和外圍玻璃幕墻已經完成施工,原二層(標高3.9m)平面見圖1,樓層面積1406m2,大空間開洞面積235m2,開洞率16.7%,為了增加首層大堂空間,現(xiàn)需增大二層開洞面積,改造后的二層平面詳見圖2,大空間開洞面積變?yōu)?18m2,開洞率31%。原建筑一至六層部分使用功能發(fā)生變化,改造時須對整個樓層進行承載力復核。加固改造設計使用年限將為30a。
圖1 原建筑二層平面
圖2 改造后的二層平面
根據(jù)《建筑工程抗震設防分類標準》(GB 50223-2008)[2]該工程結構建筑抗震設防類別為丙類,抗震設防烈度為7度,設計基本地震加速度為0.10g,地震分組為第一組,場地類別為Ⅱ類。根據(jù)《建筑抗震鑒定標準》(GB 50023-2009)[3]規(guī)定,該結構應選用B類建筑抗震鑒定方法,按《建筑抗震加固技術規(guī)程》要求[4],抗震驗算采用現(xiàn)行國家標準《建筑抗震設計規(guī)范》(GB 50011-2010)[5],但特征周期可采用0.3s,比《建筑抗震設計規(guī)范》(GB 50011-2010)規(guī)定的特征周期短0.05s。
風荷載按沈陽市50a重現(xiàn)期的基本風壓取值,為0.40kN/m2,地面粗糙度為C類,體型系數(shù)取1.3。
本工程分別采用中國建筑科學研究院提供的PKPMSATWE(2010版)及Midas Building進行計算復核,結構體系為框架-核心筒,由于改造后客房隔墻全部采用GRC輕質隔墻,周期折減系數(shù)取0.9,中梁剛度放大系數(shù)取1.3,阻尼比為0.05。提取了兩種軟件的計算結果見表1。
表1 結構整體計算結果對比
層間位移角、樓層總剪力的對比見圖3~圖4,由圖可知,二者相差甚小,曲線基本重合。由表1可知:兩種程序計算得到的結構總質量、周期、層間位移角、樓層剪力等結果,在數(shù)值上均比較接近,可認為程序計算得到的分析結果是合理、準確、安全可靠的。
圖3 兩種軟件計算層間位移角對比
圖4 兩種軟件計算樓層剪力對比
二層開大洞后,在二層處鑿掉與三根框架柱相連的一側框架梁,使這三根柱在一側計算長度加大,原施工時柱縱筋在二層框架梁處采用綁扎搭接連接,鑿掉框架梁后,柱縱筋在節(jié)點處失去約束,而且原設計配筋較小,需對這三根框架柱進行加固處理。
梁柱加固方法較多,較為長用的有外貼型鋼加固即俗稱“干法”、增大截面加固法即俗稱“濕法”和粘貼纖維復合材料加固法[6~7],根據(jù)現(xiàn)場條件選擇最優(yōu)的加固方法。KZ1在地下一層三側有剪力墻,首層板厚300mm,故選擇增大截面法對其進行加固處理,詳見圖5,新增縱筋下面有墻時,直接化學植入墻內;無剪力墻處,新增縱筋穿透300mm厚樓板,在板下放置100mm×80mm×14mm鋼板,并與新增縱筋穿孔塞焊,最后在孔內注入化學膠。新增縱筋延伸至二層頂(三層樓面處),在此處放置25mm厚、200mm寬環(huán)形鋼板,并與新增縱筋穿孔塞焊。
圖5 KZ1增大截面加固法
KZ2在首層以下沒有剪力墻,根據(jù)現(xiàn)場實際情況,選擇外貼型鋼加固法對其進行加固處理,此方法施工周期短、速度快、環(huán)境干凈,詳見圖6。原混凝土柱與型鋼間采用A級改性環(huán)氧樹脂膠粘劑粘接,注膠應在鋼構件焊接完成后進行,型鋼表面、混凝土表面應抹30mm厚相當于C50混凝土等級的灌漿料,角鋼與豎向鋼板間縫隙用灌漿料填實。角鋼底部與25mm厚底板焊接,底板通過穿透樓板的對拉螺栓與樓板連接;在中間樓層處,角鋼穿透樓板通長設置;在頂部樓板處放置25mm的鋼板,與加固角鋼焊接,固定角鋼,同時鋼板與樓板也是通過穿透樓板的對拉螺栓連接。
圖6 KZ2外貼型鋼加固法
由于業(yè)主要求在首層增設地熱,每平米增加荷載2kN,從而導致部分梁板配筋不滿足規(guī)范要求,需進行加固處理。板頂筋不滿足要求時,在板支座處板頂增設薄鋼板進行加固處理;板底筋不滿足要求時,在板底增設鋼梁支撐樓板,鋼梁與板周邊混凝土梁鉸接連接。
梁配筋不滿足要求時,對梁進行貼碳纖維加固處理,該方法施工簡便,性能可靠,加固效果佳,詳見圖7。
圖7 梁碳纖維加固法
通過對該項目詳細分析,對不同構件選擇施工簡便、性能可靠的處理措施對不滿足要求的梁板柱進行加固,使得該項目的設計安全、經濟、適用、合理。具體措施如下:
(1)通過兩種計算程序進行詳細計算,該項目整體指標滿足規(guī)范要求,而且兩種軟件的計算結果幾乎相同,計算結果合理、安全、可靠。
(2)對于KZ1地下室部分有混凝土墻,采用增大截面法對其加固,新增鋼筋可以直接錨入混凝土墻中;對于KZ2地下室部分沒有混凝土,采用外貼型鋼加固法,底部鋼板通過錨栓與樓板連接,加固角鋼直接現(xiàn)場焊接在底板上。
(3)首層增加地熱,板頂配筋不足,在板支座頂部增設鋼板進行加強,板底筋不足,在板底增設鋼梁支撐板,鋼梁兩端與板周邊混凝土梁鉸接連接;梁配筋不足時,采用粘貼碳纖維的方法進行加固。
[1]原沈陽某酒店結構施工圖(1993設計)[R].
[2]GB 50223-2008 建筑工程抗震設防分類標準[S].
[3]GB 50023-2009 建筑抗震鑒定標準[S].
[4]JGJ116-2009 建筑抗震加固技術規(guī)程[S].
[5]GB 50011-2010 建筑抗震設計規(guī)范[S].
[6]石小燕.加層加固實現(xiàn)技改擴建[J].工程抗震與加固改造,2012,34(4):85-88.
[7]GB50367-2006 混凝土結構加固設計規(guī)范[S].