謝慶杰

摘要：在我們的日常結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中，經(jīng)常會遇到工程停工后修改建筑方案，致使已施工的部分需要滿足新方案的要求。但新方案與原方案差別較大，已施工的部分就要進行再計算和增補加固等措施夠滿足新方案的需要。通過本文對工程設(shè)計中遇到問題的闡述，形成建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中主要的邏輯思路。

關(guān)鍵詞：基礎(chǔ)，再利用，既有

1工程概況

本工程為寧夏某住宅小區(qū)內(nèi)一幢住宅樓，原設(shè)計為框架剪力墻結(jié)構(gòu)的公寓，地下一層，地上九層，建筑高度27.7米，2015年12月設(shè)計完成，現(xiàn)場施工基礎(chǔ)后停工，2017年由于規(guī)劃修改為普通住宅，且軸網(wǎng)變化較大，原有豎向構(gòu)件基本均無法重合使用。

原工程安全等級二級，設(shè)計使用年限50年，工程抗震設(shè)防類別為丙類，抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計地震分組為第二組，設(shè)防地震加速度值為0.20g，建筑場地類別為Ⅱ類。基本風(fēng)壓0.65kN/m2，基本雪壓為0.20kN/m2，地面粗糙度B類。

本次為二次設(shè)計，二次設(shè)計時間為2017年，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（2016版）項目所在地的設(shè)計地震分組修改為第三組。自然條件其它未發(fā)生變化，設(shè)計過程中考慮了已施工的基礎(chǔ)如何處理問題，及一些處理的細節(jié)。設(shè)計的主要依據(jù)是新的建筑方案、原有基礎(chǔ)的設(shè)計和既有基礎(chǔ)和鋼筋的檢測鑒定報告。

2結(jié)構(gòu)方案的確定驗算

由于上部結(jié)構(gòu)體系由原來的框架剪力墻改為剪力墻結(jié)構(gòu)，原有框架柱和墻體的預(yù)留鋼筋無法與新方案重合使用，原有基礎(chǔ)如全部拆除存在困難也不利于節(jié)約能源與環(huán)境保護，所以設(shè)計初期考慮基礎(chǔ)的再次利用，利用基礎(chǔ)現(xiàn)狀來滿足上部結(jié)構(gòu)對基礎(chǔ)的要求。

1）提出問題，工程現(xiàn)狀和條件

原基礎(chǔ)形式為0.7米厚筏板基礎(chǔ)，原框架柱位置設(shè)置有2x2x0.5米高的上柱墩，地下室為一層，層高6.250米，基礎(chǔ)筏板的通長鋼筋設(shè)置基本剛剛滿足筏板的最小配筋率0.15%的構(gòu)造要求（上下鐵通長鋼筋X向?18@200，Y向?20@200），已由建設(shè)單位出具既有基礎(chǔ)的檢測和鑒定。

2）分析問題，新結(jié)構(gòu)的方案的可行性

原基礎(chǔ)頂標(biāo)高為-6.250米，新方案的地下室層數(shù)也為地下一層，設(shè)計中考慮到電梯基坑及集水坑與原基坑不重合，但原基礎(chǔ)不準(zhǔn)備拆除來設(shè)置集水坑，經(jīng)與建筑專業(yè)討論決定壓低建筑層高至-4.2米，增加兩米的夾層回填土用來滿足新方案設(shè)置集水坑和電梯基坑。

因為新方案的建筑高度與原建筑高度基本無變化，初步估計原有筏板的厚度應(yīng)該能滿足墻下的抗剪要求。

因為軸線與原軸線無關(guān)系，原基礎(chǔ)的跨中和支座的附加鋼筋不能確定能利用，可利用的只有原來的通長鋼筋，但通長鋼筋僅剛剛能滿足筏板的最小配筋率。所以新基礎(chǔ)的計算鋼筋均不能超過通長鋼筋的面積，不管是跨中和支座，均應(yīng)為構(gòu)造配筋，所以需要調(diào)整上部剪力墻布置以滿足鋼筋面積。

3）解決問題，初步確定設(shè)計方案

根據(jù)以上分析可初步確定基礎(chǔ)再利用的方案可行，由于新剪力墻的暗柱鋼筋和公布鋼筋的植筋間距盡量放大，所以建模計算時可把原6.25米高的地下一層分為兩層計算（在-4.25米處設(shè)置樓板），使地下一層與首層的的剛度比滿足正負零嵌固的要求，如此地下二層可不需設(shè)置約束邊緣構(gòu)造，且暗柱計算結(jié)果也會較小，使墻在原基礎(chǔ)上的植筋生根滿足加固規(guī)范的植筋間距不小于100mm的要求。

適當(dāng)調(diào)整剪力墻布置，使墻間距不會過大，以滿足可利用通長鋼筋的面積?；A(chǔ)布置如下圖一：

3設(shè)計階段問題的解決

1）如何保證原有鋼筋能夠滿足計算要求

可利用的基礎(chǔ)筏板通長鋼筋設(shè)置剛剛滿足筏板的最小配筋率0.15%的構(gòu)造要求（上下鐵通長鋼筋X向?18@200，Y向?20@200），在剪力墻布置時根據(jù)建筑布置控制了剪力墻的開間不大于4米，經(jīng)過試計算，有些角部應(yīng)力集中處還是有配筋不足處，通過調(diào)整周邊的剪力墻布置也可調(diào)節(jié)，由于需要增加的剪力墻有時會影響標(biāo)準(zhǔn)層住宅的建筑布置，只能僅在地下室增加墻體，但為滿足墻體豎向荷載和剛度能正常傳至基礎(chǔ)，此墻體不能過多且不能過長，如有些墻長需延長時控制尺寸為1米。

基礎(chǔ)配筋不足時建筑內(nèi)部可采取增加剪力墻來解決，但由于新方案南側(cè)建筑收進較多，導(dǎo)致南側(cè)基礎(chǔ)沒有墻體布置，形成基礎(chǔ)懸挑較多的情況，經(jīng)過計算此部分的基礎(chǔ)挑出方向的下鐵不足，下鐵增加因難，開始設(shè)計時考慮在挑出方向布置挑出地梁，但此法存在幾點問題：挑梁下鐵只能為筏板的下鐵鋼筋且再增加困難，為使配筋滿足只能增高截面，但增高截面會導(dǎo)致最小構(gòu)造配筋增加，通長鋼筋還是易滿足要求，且無法設(shè)置箍筋，所以此法基本不可行。經(jīng)過反復(fù)推敲后，以地下層設(shè)置一定長度的250mm厚墻體代替挑出地梁，墻體下可不設(shè)置箍筋，下鐵只需滿足基礎(chǔ)有限元計算即可，墻體設(shè)置的長度以筏板計算滿足要求控制，增加墻體在地下室以外不會影響建筑使用，確定此法可行。

2）新舊連接處抗剪問題

（1）地震剪力下抗剪

地震作用下墻體生根最為重要，在不考慮新舊混凝土之間的摩擦和墻體豎筋的情況下，在墻與基礎(chǔ)連接時增加抗剪短筋，計算方法參考《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中預(yù)埋件的抗剪錨筋計算方法。

通過查詢計算結(jié)果，以有代表性的一段墻體為例，

底部最大剪力VX=12391kN，VY=15133kN

單根16抗剪鋼筋抗剪承載力（參照混凝土規(guī)范9.7.2錨筋抗剪計算）：

考慮到抗剪短筋為多層錨筋取值較規(guī)范中四層錨筋的更低值，

錨筋影響系數(shù)αr=0.7

X向需要鋼筋根數(shù)：VX/V16=419根

X向墻總長約為174m，折合每米需要2.4根，取雙排?16@500。

Y向需要鋼筋根數(shù)：VY/V=512根

Y向墻總長約為180m，折合每米需要2.8根，取雙排?16@500。

通過上面計算確定增加的抗剪短筋為雙排?16@500，為保證墻厚方向的鋼筋不與墻體鋼筋重復(fù)而造成植筋困難，在墻與基礎(chǔ)接觸位置加寬，同時可增加墻與基礎(chǔ)的混凝土接觸面，提高連接效果。如下圖：

（2）擋土墻面外局部抗剪

考慮到擋土外墻還有外側(cè)填土傳來的土推力，此部分推力由擋土墻的豎向鋼筋抵抗。擋土墻的外側(cè)鋼筋為?16@150內(nèi)側(cè)鋼筋為?14@150，而柱腳剪力僅由地下二層2米的土側(cè)壓產(chǎn)生，經(jīng)計算墻豎向鋼筋完全可滿足墻側(cè)土推力。

4）細部問題

在加固工程中鋼筋的植筋長度和間距是影響施工難度的關(guān)鍵問題，所以在本工程設(shè)計中應(yīng)盡量減少植筋深度和間距，也就是要減小墻體縱筋的直徑和增大墻體縱筋的間距。根據(jù)抗震規(guī)范在剪力墻結(jié)構(gòu)中，底部加強區(qū)需要設(shè)置約束邊緣構(gòu)件且構(gòu)件內(nèi)力需根據(jù)抗震等級做加強調(diào)整，所以為了使構(gòu)件的設(shè)計鋼筋直徑盡量小和間距盡量增大，也就是減少構(gòu)件的配筋量，基礎(chǔ)頂不可做為嵌固端，且縱筋不可過大。如果結(jié)構(gòu)嵌固于正負零層，與基礎(chǔ)相連接的層做為地下二層，即可抗震等級下降一級和設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件，相應(yīng)的鋼筋量會減小。所以需要在較高的地下一層（6.25米）的中間設(shè)置一層樓板（在-4.2米標(biāo)高），形成兩層地下室，此板可做為地下一層的地面，結(jié)構(gòu)地下二層為與基礎(chǔ)連接的節(jié)點構(gòu)造層，本層除電梯間和集水坑以外填土，通過模型計算和構(gòu)件設(shè)計，此辦法可以大大的減小植入基礎(chǔ)的鋼筋量。如此的層高設(shè)置（地下二層層高為2米左右）也可減小外擋土墻墻底部的負彎矩，減小擋土墻受力筋的配筋量。

（1）墻鋼筋的錨固

剪力墻分布鋼筋：通過設(shè)計，本層剪力墻的水平分布筋基本為構(gòu)件要求設(shè)計即可，除擋土墻外所有內(nèi)墻的豎向分布鋼筋取?10@200，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》和《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》中受拉鋼筋的要求，計算的植筋設(shè)計錨固深度為23倍鋼筋直徑，較易實現(xiàn)。

剪力墻邊緣構(gòu)件：由于本層為非底部加強區(qū)不需要配置約束邊緣構(gòu)件，本層剪力墻的的構(gòu)造邊緣構(gòu)件按構(gòu)造配置?14即可，間距基本都大于120mm，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》和《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》中受拉鋼筋的要求，計算的植筋設(shè)計錨固深度為23倍鋼筋直徑，也較容易實現(xiàn)和施工相對方便。

（2）外墻施工縫的止水處理

由于新的外墻需要設(shè)置止水措施，但止水鋼板無法提前填置，根據(jù)《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》如《圖2》設(shè)置遇水膨脹止水條，為加強可靠性設(shè)置兩道。如果原外墻與新外墻相距較近時，亦可按下圖的節(jié)點處理。

4結(jié)束語

本工程是比較有代表性的基礎(chǔ)再利用的項目，通過本工程從方案到施工圖設(shè)計，至通過施工圖審查，最后到現(xiàn)場施工完成，說明此方案基本具有環(huán)保節(jié)能、節(jié)約成本、安全可靠的可行性。

參考文獻

[1]GB50011-2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范（2016版）

[2]GB50367-2013混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范

[3]GB50007-2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范