某综合楼现有结构加层分析

董晋川

1 工程概况

某综合楼为一栋带1层地下室的4层建筑，该建筑采用钢筋混凝土框架结构，建筑平面为“一”字形，坐西朝东，东西宽约11.7 m，南北长约50.9 m，建筑面积约为1504.8 m2，建筑总高度为16.7 m，基础采用钢筋混凝土筏板基础，板厚700mm，设有钢筋混凝土暗梁。投入使用至今已有10年，现根据实际需要，拟在现有4层建筑上增加1层。本文对该建筑现有结构进行检测及加层鉴定分析，为该加层设计提供依据。

2 结构基本检测结果

1)地基基础情况。

地区抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g，设计地震分组为第一组。建筑场地类别为Ⅲ类，场地土具有不同程度的液化特性，场地属对建筑抗震不利地段，场地卓越周期东西为 0.33 s，南北为 0.33 s，垂直为 0.32 s。

基础:基础采用钢筋混凝土筏板基础，板厚700mm，设有钢筋混凝土暗梁。基底埋深－3.58 m。混凝土设计强度等级为C25，钢筋采用HPB235，HRB335，基础下设100mm厚混凝土垫层。地基处理:垫层下夯砌300厚片石，20～40碎石加粗砂灌缝，平板振动器振实。现场检测，该建筑场地环境正常，地基基础未见异常。

2)主要承重构件裂缝情况检测。

现场检测，未发现混凝土梁、板、柱等主要承重构件及填充墙体存在可见裂缝，亦未见其他构件损伤。

3)结构整体垂直度观测。

采用全站仪对该结构整体垂直度进行观测。观测时，结构顶点取在4层屋顶，屋顶距离室外地面为16.7 m。

各顶点实测位移值均小于规范限值，且观测结果无规律性。故可认为现有结构不存在不适于继续承载的顶点侧移。

3 结构加层加固方案分析

3.1 现有结构存在的主要问题

1)结构构件混凝土原设计强度等级偏低。现场材料强度检测结构显示，结构混凝土实际强度等级离散性较大，为保证一定的安全度，宜仍按照原设计强度等级进行结构验算。

2)框架填充墙未按照原设计采用容重不大于11 kN/m3的粘土空心砖或空心砌块，实际上采用了容重较大的烧结多孔砖。烧结多孔砖的平均容重为17 kN/m3，容重偏大，导致各层框架梁上恒荷载过大，底层柱轴力较大，柱轴压比超限。整体结构自重较大，进而导致地震作用较大，对整体结构产生一系列的不利影响。

3)框架柱截面偏小，层高相对较高(特别是地上1层，层高为4.6 m)，经计算在设防烈度地震作用下地上1层，2层结构纵、横两向的地震弹性层间位移角过大。地震作用下，过大的弹性层间位移角将导致填充墙普遍开裂，装修层严重破坏。

4)由于结构自重大，而柱混凝土强度偏低，经计算底部两层柱的轴压比超限。

5)经计算，底部3层(含地下室)梁、柱构件严重不满足抗震承载力要求，其他层梁、柱构件稍不满足抗震承载力要求。

6)柱箍筋采用普通箍，实配箍筋为φ8@100/200。经计算，轴线Ⓐ上底层框架柱加密区体积配箍率为0.37%，轴线Ⓑ，Ⓒ上底层框架柱加密区体积配箍率为0.52%，均不满足GB 50011-2001建筑抗震设计规范第6.3.12条中二级框架柱体积配箍率不应小于0.6%的要求。梁端箍筋配筋量亦稍显不足。

3.2 加层加固方案分析

根据现有结构主要存在的问题，结合在其上增加1层的意图，加层设计时必须首先考虑加固方案。在局部轴线上增加钢筋混凝土剪力墙，将现有框架结构体系改为框架剪力墙结构体系，利用混凝土剪力墙承担大部分的地震荷载，同时将现有填充墙材料更换为粉煤灰加气混凝土砌块等材质较轻的材料，以改善原基础、梁、柱结构的受力现状。

地下1层及地上1层新增剪力墙厚250mm，地上2层～5层新增剪力墙厚200mm，混凝土强度C25。遇有窗洞口时即按照建筑要求对结构进行开洞。加层方案为直接增加混凝土框架，加层层高为3.9 m，结构梁、板体系及构件尺寸均同原结构。计算时新增5层填充墙材料按粉煤灰加气混凝土砌块计算，其余层填充墙材料按实际情况计算。

4 结论及建议

1)现有结构中底部两层绝大多数梁、柱构件的抗震承载力不足，不能满足结构抗震设防要求，必须对其采取合理有效的加固措施。2)可以在局部轴线上增加钢筋混凝土剪力墙，将现有框架结构体系改为框架剪力墙结构体系，利用混凝土剪力墙承担大部分的地震荷载，起到对现有结构加固，提高结构抗震承载力的目的。3)鉴于加层加固后，仍有少数梁、柱构件实配钢筋略不满足计算所需配筋，故应将结构现有容重较大的填充墙材料更换为其他轻质填充墙材料，以减小结构自重及地震作用，降低柱轴压比，改善结构地基基础和梁、柱受力状况。

［1］JGJ 116-2009，建筑抗震加固技术规程［S］.

［2］GB 50023-2009，建筑抗震鉴定标准［S］.

［3］09SG619-1，房屋建筑抗震加固［S］.

［4］王 颖.混凝土框架结构抗震分析［J］.山西建筑，2010，36(3):68-69.