某住宅项目改造抗震加固设计

徐晨宇

1 工程概况

工程位于北京市海淀区，项目包括两栋住宅板楼，建成于1995年。2007年该项目业主方欲将其进行户型和外立面改造，增进该住宅的居住品质，以便进行销售。业主方提出建筑外立面及屋顶平改坡改造，增设单元电梯，户型格局优化，室内精装修，户内改地板辐射采暖形式，由此产生了对结构抗震加固改造需求。

原有建筑结构为内浇外砌形式，内墙为160厚钢筋混凝土墙，外墙为240厚粘土砖墙，地下一层墙体均为钢筋混凝土墙，全现浇钢筋混凝土箱形基础。檐口高18 m，建筑面积12 572 m2。

抗震分类为丙类建筑，抗震设防烈度为8度，剪力墙抗震等级为三级。设计地震分组为第一组，Ⅳ类场地。

2 结构改造内容

根据业主的需要，对原建筑进行了优化设计，部分功能进行了调整，部分户型黑厅部分打开与卧室相连，部分房间门开洞位置改变，部分户型卫生间厨房位置变更，两栋建筑南向均改造成落地窗，楼内各单元增设了电梯。

本次设计在原结构基础上进行了内墙洞口改造，包括封堵、扩大、移位和新增。新增户内100厚植物纤维强化空心隔墙板，新增150厚植物纤维复合空心板分户墙，首层及地下一层楼梯间新增100厚轻钢龙骨金特板墙，首层单元门厅处、电梯井道处新增钢筋混凝土墙。

3 加固方案的选择

原工程设计于1992年，竣工投入使用12年，耐久性有一定降低。另外，此次改造楼板上新增了地暖管线和豆石混凝土垫层，新增电梯井、新开风道、新增墙洞、隔墙等增加了荷载并破坏了原结构构件，按现行结构规范和改造后的使用荷载进行抗震验算及承载力校核，验算结果表明，大部分的梁、板抗弯承载力满足设计要求，只需对原结构部分楼板、新开风道洞口、阳台板和墙体孔洞新增或扩大、移位处等进行加固。

因原结构层高较低，仅为2．7 m，改造后又在楼板上铺设地板采暖管线，并做豆石混凝土垫层、铺装木地板等，为满足使用上的舒适度，选择加固方法要尽量减少占用竖向空间。又考虑到现场空间较小不适合大型机械设备施工，综合考虑以上因素，选择如下几种方法对结构进行加固。

图1 标准层顶板改造平面图（局部）

3． 1 粘贴碳纤维法

碳纤维片材具有强度高、刚性好、重量轻、抗腐蚀等优点，碳纤维加固法具有以下主要特点:1)有效提高结构构件的抗弯、抗剪承载力，几乎不增加结构重量;2)显著改善构件的变形性能，对于裂缝的发展有明显的约束作用;3)具有很好的防水效果，能抑制混凝土的劣化和钢筋的腐蚀;4)不需要大型机械，施工所需工作面小;5)碳纤维为片状卷材，柔性好，可以根据需要剪裁;6)操作简便，施工过程为干作业，有效缩短工期。

经验算，原结构仅有新增电梯井北侧Ⓒ轴，Ⓓ轴之间开间为4．5 m及少数受改造直接影响的楼板(风道开孔处、增加连梁处)不满足抗弯要求，采用粘贴碳纤维方法进行加固。

根据计算，选用100宽，0．167 mm厚碳纤维，沿Ⓒ轴，Ⓓ轴之间开间为4．5 m的楼板底面纵向粘贴7道，横向粘贴9道，除新增风道孔洞外，其余中心间距350 mm(见图1)。

3． 2 粘钢法

粘钢法是将钢板通过高性能粘结剂粘贴于混凝土构件的表面，使钢板与混凝土共同作用，达到增强构件承载能力及刚度的加固方法，近年来在结构加固与改造中广泛应用。粘钢加固法的优点与碳纤维加固方法基本相同。

由于原结构阳台处部分窗下墙垛拆除，阳台板抗倾覆能力削弱，采用粘钢法在板顶支座处粘贴钢板，以此代替不足的板中负筋。增加钢板量等强度代换(考虑强度折减系数)计算所需板钢筋的缺口。

经计算，钢板材料选用Q235B，120×5钢板条间距550 mm，跨外墙对称粘贴(如图1所示)。粘结剂选用A级胶，性能须符合GB 50367-2006混凝土结构加固设计规范中有关要求。原结构阳台板与室内楼板有高度差，故需进行剔凿并加M12锚栓进行锚固(见图2)。

图2 楼板粘钢加固详图

4 对构件的加固

4． 1 新开电梯井道处楼板的加固

因为结构板面开洞，楼板受到削弱，需要洞口周围补强。采用洞口边纵向新增简支梁，以电梯井筒体和原结构墙体为支座，并将电梯井周围楼板440 mm范围条状拆除，增加负筋后重浇的方法进行加固(见图1)。此方法受力明确，计算简便，但施工精度要求较高。

4． 2 洞口的加固

原剪力墙新开洞口或扩大移位后出现抗弯足或抗剪承载力不足，在洞口两侧采用新增暗柱的方法进行加固。暗柱均采用高强灌浆料，新增钢筋与原结构连接均采用植筋胶锚固。本设计由于内墙洞口改动较多，故产生27种新增暗柱，但计算简便，施工也 不复杂(见表1)。

表1 部分剪力墙新增暗柱表

5 结语

目前全世界都已经认识到绿色环保和可持续发展理念的重要性，大拆大建已经不符合当今趋势，旧有建筑改造再利用的情况会越来越普遍。而结构加固改造设计比新建筑的结构设计更复杂，需要考虑的因素更多。既要弥补原设计与现行规范的差异(尤其是抗震方面)，又要根据现场实际情况，在满足设计要求的同时尽量减少工程量，降低工程费用。本工程实例中，采用了加固改造工程中实际应用较多的方法，供大家探讨。本工程现已竣工投入使用，并获得了业主的好评。

［1］ GBJ 11-1989，建筑抗震设计规范［S］．

［2］ GB 50011-2001，建筑抗震设计规范［S］．

［3］ CECS 25∶90，混凝土结构加固技术规范［S］．

［4］ CECS 146∶2003，碳纤维片材加固混凝土结构技术规程［S］．

［5］ JGJ 116-1998，建筑抗震加固技术规程［S］．

［6］ GB 50367-2006，混凝土结构加固设计规范［S］．

［7］ 黄彬辉．某多层房屋加固改造设计［J］．山西建筑，2010，36(11):89-90．