沈阳某酒店加固改造设计

陈 鹏，高 键

（中国建筑东北设计研究院有限公司，辽宁 沈阳 110006）

1 工程概况

该酒店位于沈阳市沈阳北站南广场南侧，友好街与北站一路交汇处，总建筑面积3.67万m2，其中地上建筑面积3万m2，地下0.67万m2，总高度98.75m。地下2层，层高自下而上分别为5.1m、4.9m，地下二层为人防，地下一层为设备用房；地上26层，首层与二层高层为3.9m，三至七层层高4.4m，八层层高3.6m，九层以上3.4m，首层为大空间大堂，二层至八层为休闲、娱乐、餐厅及会议室，八层以上为客房[1]。

该工程始于1993年，现主体结构、地下室防水及回填土工程和外围玻璃幕墙已经完成施工，原二层（标高3.9m）平面见图1，楼层面积1406m2，大空间开洞面积235m2，开洞率16.7%，为了增加首层大堂空间，现需增大二层开洞面积，改造后的二层平面详见图2，大空间开洞面积变为418m2，开洞率31%。原建筑一至六层部分使用功能发生变化，改造时须对整个楼层进行承载力复核。加固改造设计使用年限将为30a。

图1 原建筑二层平面

图2 改造后的二层平面

2 结构分析及计算结果

2.1 荷载取值

根据《建筑工程抗震设防分类标准》（GB 50223-2008）[2]该工程结构建筑抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类。根据《建筑抗震鉴定标准》（GB 50023-2009）[3]规定，该结构应选用B类建筑抗震鉴定方法，按《建筑抗震加固技术规程》要求[4]，抗震验算采用现行国家标准《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）[5]，但特征周期可采用0.3s，比《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）规定的特征周期短0.05s。

风荷载按沈阳市50a重现期的基本风压取值，为0.40kN/m2，地面粗糙度为C类，体型系数取1.3。

2.2 主要计算结果

本工程分别采用中国建筑科学研究院提供的PKPMSATWE（2010版）及Midas Building进行计算复核，结构体系为框架-核心筒，由于改造后客房隔墙全部采用GRC轻质隔墙，周期折减系数取0.9，中梁刚度放大系数取1.3，阻尼比为0.05。提取了两种软件的计算结果见表1。

表1 结构整体计算结果对比

层间位移角、楼层总剪力的对比见图3～图4，由图可知，二者相差甚小，曲线基本重合。由表1可知：两种程序计算得到的结构总质量、周期、层间位移角、楼层剪力等结果，在数值上均比较接近，可认为程序计算得到的分析结果是合理、准确、安全可靠的。

图3 两种软件计算层间位移角对比

图4 两种软件计算楼层剪力对比

3 二层开洞柱加固设计

二层开大洞后，在二层处凿掉与三根框架柱相连的一侧框架梁，使这三根柱在一侧计算长度加大，原施工时柱纵筋在二层框架梁处采用绑扎搭接连接，凿掉框架梁后，柱纵筋在节点处失去约束，而且原设计配筋较小，需对这三根框架柱进行加固处理。

梁柱加固方法较多，较为长用的有外贴型钢加固即俗称“干法”、增大截面加固法即俗称“湿法”和粘贴纤维复合材料加固法[6～7]，根据现场条件选择最优的加固方法。KZ1在地下一层三侧有剪力墙，首层板厚300mm，故选择增大截面法对其进行加固处理，详见图5，新增纵筋下面有墙时，直接化学植入墙内；无剪力墙处，新增纵筋穿透300mm厚楼板，在板下放置100mm×80mm×14mm钢板，并与新增纵筋穿孔塞焊，最后在孔内注入化学胶。新增纵筋延伸至二层顶（三层楼面处），在此处放置25mm厚、200mm宽环形钢板，并与新增纵筋穿孔塞焊。

图5 KZ1增大截面加固法

KZ2在首层以下没有剪力墙，根据现场实际情况，选择外贴型钢加固法对其进行加固处理，此方法施工周期短、速度快、环境干净，详见图6。原混凝土柱与型钢间采用A级改性环氧树脂胶粘剂粘接，注胶应在钢构件焊接完成后进行，型钢表面、混凝土表面应抹30mm厚相当于C50混凝土等级的灌浆料，角钢与竖向钢板间缝隙用灌浆料填实。角钢底部与25mm厚底板焊接，底板通过穿透楼板的对拉螺栓与楼板连接；在中间楼层处，角钢穿透楼板通长设置；在顶部楼板处放置25mm的钢板，与加固角钢焊接，固定角钢，同时钢板与楼板也是通过穿透楼板的对拉螺栓连接。

图6 KZ2外贴型钢加固法

4 首层部分梁板加固

由于业主要求在首层增设地热，每平米增加荷载2kN，从而导致部分梁板配筋不满足规范要求，需进行加固处理。板顶筋不满足要求时，在板支座处板顶增设薄钢板进行加固处理；板底筋不满足要求时，在板底增设钢梁支撑楼板，钢梁与板周边混凝土梁铰接连接。

梁配筋不满足要求时，对梁进行贴碳纤维加固处理，该方法施工简便，性能可靠，加固效果佳，详见图7。

图7 梁碳纤维加固法

5 结论

通过对该项目详细分析，对不同构件选择施工简便、性能可靠的处理措施对不满足要求的梁板柱进行加固，使得该项目的设计安全、经济、适用、合理。具体措施如下：

（1）通过两种计算程序进行详细计算，该项目整体指标满足规范要求，而且两种软件的计算结果几乎相同，计算结果合理、安全、可靠。

（2）对于KZ1地下室部分有混凝土墙，采用增大截面法对其加固，新增钢筋可以直接锚入混凝土墙中；对于KZ2地下室部分没有混凝土，采用外贴型钢加固法，底部钢板通过锚栓与楼板连接，加固角钢直接现场焊接在底板上。

（3）首层增加地热，板顶配筋不足，在板支座顶部增设钢板进行加强，板底筋不足，在板底增设钢梁支撑板，钢梁两端与板周边混凝土梁铰接连接；梁配筋不足时，采用粘贴碳纤维的方法进行加固。

[1]原沈阳某酒店结构施工图（1993设计）[R].

[2]GB 50223-2008 建筑工程抗震设防分类标准[S].

[3]GB 50023-2009 建筑抗震鉴定标准[S].

[4]JGJ116-2009 建筑抗震加固技术规程[S].

[5]GB 50011-2010 建筑抗震设计规范[S].

[6]石小燕.加层加固实现技改扩建[J].工程抗震与加固改造，2012，34（4）：85-88.

[7]GB50367-2006 混凝土结构加固设计规范[S].