基于既有钢筋砼框架夹层改造加固技术的应用分析

基于既有钢筋砼框架夹层改造加固技术的应用分析

崔文韬范欣赵修斌于亚利

河北建筑工程学院河北张家口075000

摘要：在建筑物的使用过程中，我们往往会遇到一些针对原结构需要改变其使用功能，增加其建筑面积的情况。为此，这就需要保证原结构在施工改造后的可靠性能。本文针对一既有钢筋混凝土框架增设夹层后加固的工程案例，简述了当下几种常见的加固方法，并对此工程应用到的加固设计、施工方法进行了简要分析和介绍，希望能够对同行业类似工程的加固改造技术提供参考。

关键词：框架结构；增设夹层；加固改造

AnalysisoftheExpansionTransformationBuildingWithInterliningReinforceBasedontheR.C.Structure

Abstract：Intheprocessofuseofthebuilding，weoftenencountersomeoriginalstructureneedstochangeitsusefunctionandincreasetheconstructionarea.Therefore，itisneedtokeeptheoriginalstructureintheconstructionofreliableperformance.Basedonanexistingreinforcedconcreteframeafteraddinginterliningreinforcementengineeringcase，thispaperexpoundsthepresentseveralcommonreinforcementmethods，andatthesametime，introducedthestrengtheningdesignsandconstructionmethodsaboutthisengineering.hopingtoprovidesomerecommendationsforthereinforcementofsimilarprojectsinthesameindustry.

Keywords：Framestructure；mezzaninealternation；reinforcement

前言

目前在我国城镇建设中，很多建筑项目中使用较多的是钢筋混凝土结构，而随着社会的发展，人们往往通过对已有建筑进行夹层改建改造，扩大建筑使用面积，以此增加其使用功能。这样做不仅可以节省再建过程中消耗的资源，还能充分利用空间，减少扩建过程中对土地的征用。为了保证改造后建筑物结构的安全性与正常使用性不受影响，必须意识到新增夹层部分对原结构的受力性能所带来的影响。本文对混凝土框架楼工程实例的增设夹层加固进行了一些技术探讨，为同类教学、研究、设计及施工人员提供技术参考。

1案例概况

本工程位于石家庄市鹿泉区抱犊寨风景区东侧，建于2012年。由河北星巢先河房地产开发有限公司开发，该建筑原使用用途为宾馆，建筑层数为地下局部一层，地上二层，砼框架结构且局部有夹层，其中基础为柱下独立基础，建筑总高度为15.6m。建筑结构安全等级为二级，结构设计使用年限50年，结构构件耐火等级为二级，框架抗震等级为四级，抗震设防类别为丙类建筑，抗震设防烈度为6度。基础采用钻孔灌注端承摩擦桩，以碎石层作为桩基持力层，单桩竖向承载力特征值为1200KN，混凝土等级为基础垫层C15，过梁、圈梁、构造柱C20，承台、基础梁及拉梁为C30，主体结构为C30，受力钢筋为HRB400级。

该楼原有使用用途地下室为储藏间，一层会议室，板面标高-0.05m，二层厨房、宴会厅等，标高2.95m，夹层为机房、卫生间，标高7.25m，屋面标高14.6m；现由于业务使用功能的需求，甲方拟将夹层部分改造，于轴线4-7/B-C，3-4/C-H，3-5/H-J部分增设混凝土自承式楼板及钢梁，分别用于新建厨房、走廊及健身房，改造后新增建筑面积为778.16m2，如图一；为了保证原结构的安全，需要对改造后的建筑进行设计与加固。

图一修改结构平面图

2受力分析

采用YJKS1.8设计软件建立数据模型，并对改造后的整体结构进行受力验算及抗震性能分析，由于新建结构的扩建位于原结构夹层位置，故重点对扩建后新增板底钢梁的稳定性、夹层及其以下部分框架柱的承载力、新建位置周边附近梁与结构底部基础的受力性能给予着重考虑，如图二所示。经过软件分析后，总结并得出以下结论：

2.1新建夹层后，由于荷载加大导致承台桩的受力均有不同程度的上升，其中，位于新加钢柱底部作用下的桩基受荷达到了1800KN，远远超过了其持力层的承载力；基础承载力不足，必须采取有效措施，消除隐患。

2.2扩建后新增混凝土自承重板底的钢梁的承载力，局部稳定性，整体稳定性，以及其平面内外的稳定性能均能达到相关规定的设计要求。

2.3位于夹层标高部分的框架柱其受力强度并未超过其原有设计值，一、二层范围内的柱子只有轴线5与C交汇处的柱子其轴压比超限；需对此处的柱子加固。

2.4标高7.25m夹层部分周边位置的梁有五处分别有不同程度的配筋不足问题，需要对其进行加固。

2.5地下室梁，柱及其顶板受到的轻微影响可忽略不计。

原结构的相应构件与增设夹层后双方受力性能对比表统计如下：

图二加固构件平面位置

3常用加固方法

3.1柱的加固

柱的加固主要有以下几种，其中，增大截面加固法，此时应根据柱的类型、截面形式、所处位置及受力情况等的不同，采取相应的加固构造方式；新增混凝土等级应比原柱提高一级，且不宜低于C25，新增钢筋穿原结构梁、板、墙的孔洞应采用胶粘剂灌注锚固；外粘型钢加固法上下两端应有可靠锚固，纵向受力角钢应由计算确定，加固之前应将原构件截面的棱角打磨成圆角。新增预应力撑杆、缀板以及各种紧固件应进行防锈处理。

3.2梁的加固

梁主要采用增大截面法，增大截面的尺寸选择应符合构造规定。外粘型钢加固法可大幅度提高梁的承载力，粘贴钢板加固法，是用于补充梁的配筋量不足，达到提高截面承载力的目的。当采用钢绞线网片-聚合物砂浆外加层加固法加固梁前，应先清理、修补原构件，并按聚合物砂浆产品使用说明书的规定进行界面处理。

3.3基础的加固

当基础由于机械损伤、不均匀沉降、冻涨或其他非荷载原因引起开裂或损坏时，可采用注浆法进行加固；因设计错误或功能改变使荷载增大而导致基础承载力不足时，则应选择条基肋梁、柱基肋梁、条基加腋加固法。

4加固具体实施方案

经过分析，增层扩建后，由于荷载增加较多，原KZ14下的桩基础的单桩竖向承载力特征值与设计后的结果相差较大，为满足改造后桩基承载力要求及新旧桩基变形协调，对原桩桩位采取补桩加固法，新增单根混凝土端承摩擦桩，其持力层为碎石层，桩端全截面进入碎石层5m，新增桩基与原桩基尽量保持一致，加固后原桩位共计2根桩。

对于KZ14本身，由于其所缺配筋面积与原柱受力筋面积的比值较小，未扩建时其轴压比为0.67，上层增加钢柱后其值变为0.91（规范规定抗震四级框架结构轴压比限值0.90），轴压比影响轻微，综合考虑后，对柱子采取外层环向围束碳纤维布，如图3进行加固。

而梁由于受影响较大，需要考虑采取多种方式来进行加固，具体选择如下：

4.1对于配筋差值面积与原配筋面积比值在40%以内的，采用粘贴碳纤维布或粘贴钢板的加固形式进行加固梁；其中，当综合考虑钢筋强度、新旧受力折减系数、材料强度、加固材料厚度等因素后，由对应计算公式所算出来的纤维材料的铺贴层数大于3层数，则应采取粘贴钢板的形式，重新计算钢板所用的加固宽度。

图七

结论

（1）改造后的结构应满足现行相关规范、图集的受力及抗震要求，施工结束后要进行质量验收，对存在问题的环节应及时采取补强措施。

（2）通过本工程夹层扩建的优化设计，采取对基础补桩加固、柱的粘碳布加固、梁采用多种加固方式的方案，并进行了内力求解和承载力验算，得出此次结构整体加固效果良好的结论。

参考文献

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