某加层住宅楼加固方式的选择与分析

文/昌魏 重庆交通大学 土木工程学院 建筑与土木工程系 重庆 400074

1、引言

对于建筑结构加固，常用的加固方法有很多如增加截面、置换混凝土、体外预应力、外包型钢、粘贴钢板、粘贴纤维复合材料、增设支点以及植筋加固等等。这些加固方法分别有各自的有点和缺点。我们在选取加固方法的时候，要综合考虑项目情况，采取其中一种或者几种相结合的方式让结构达到最优化。本文以某加层项目为例，对加固方式进行分析。

2、某加层项目加固分析

2.1 工程概况

某小区住宅楼，抗震设防烈度为6 度，地震加速度为0.05g，地震设计分组为第一组。基本风压0.3kN/m2，地面粗糙类表为B 类，场地类别为Ⅱ类，场地特征周期0.35s。结构安全等级为二级，设计使用年限为50年。结构形式采用部分框支剪力墙结构，框支部分抗震等级为二级，剪力墙抗震等级也为二级，非底部加强区为三级。

最初设计为地下3 层，地上22 层，转换层设置在地上一层，由于项目已处于施工状态，并且当主体结构建至地上15 层时，开发商想在此基础上往上加8 层。

2.2 工程分析

由于项目已经建至15 层，基础和转换层均已施工完毕。加层首先需要考虑的就是基础以及转换层是否能满足加层后的承载力。由于之前只考虑转换22 层的上部剪力墙结构，加层之后通过PKPM 软件分析计算，如果加8 层，会导致部分桩基础无法满足承载力的要，框支转换层很多梁柱配筋差太多。由于基础采用的是大直径机械成孔灌注桩，要加固基础不仅造价高并且实施起来也比较困难加上基础和框支转换层是保证整体结构安全的重要构件，因此考虑减少层数。当增加五层时，基础仍能满足要求，只有部分转换柱和转换梁无法满足要求，最终决定加五层。接着需要考虑的是由于楼层高度的增加，会引起结构相关参数如位移比、周期比、轴压比等的改变，还需要对结构进行相应的调整，使其满足要求。

2.3 加固方式的选择

（1）转换柱的加固：通过计算，加层后裙楼有四根框架柱尺寸均为600mm＊600mm，单侧配筋截面面积分别差200mm2-500mm2；有四根中部转换柱截面尺寸均为850mm＊1100mm，单侧配筋截面面积均差300 mm2 ，由于柱子只是配筋截面面积不够，轴压比满足要求，因此考虑粘贴碳纤维+角钢的方式进行加固。碳纤维质量轻且抗拉强度很高，对柱子进行环向包裹能对柱子提供环向紧箍力，使柱子处于三向受压状态从而提高柱子的承载能力。碳纤维布采用一层，厚度0.167mm，宽150mm@200 布置。对于配筋的不足柱子四角采用包裹角钢的方式，对于梁柱节点部位，对节点四角打孔使角钢穿越楼板至最底层。四个角钢采用L160＊10，用M16 的螺栓将其固定在柱子上；角钢之间用200＊16 的扁钢焊接连接，扁钢与柱子同样采用螺栓连接，焊接后灌胶粘剂。柱子在粘贴完碳纤维后在其表面涂抹20mm 厚的砂浆保护层。

（2）转换梁的加固：现有的转换梁很多不满足配筋要求，如果采用增加梁的高度来加固又会影响建筑净空的要求，因此仍然采用粘贴碳纤维的方式进行加固。由计算结果梁所需的配筋对比之前已经配筋的结果，再根据碳纤维的抗拉强度，按1.5 倍的增大系数对梁顶、梁底粘贴碳纤维复合材料，梁两侧贴U 形箍，U 形箍端部用压条压紧。对于碳纤维的粘贴，首先需要对结构表面进行处理，转角部位要倒成R=20mm 的转角，然后涂底胶，用工具除尽混凝土表面灰层，丙酮擦拭处理然后再把按比例调好的胶水均匀地涂至粘结面。然后贴碳纤维布，搭接长度为200mm，最后再在碳纤维表面刷一层粘合剂。

（3）增加墙肢及底部剪力墙厚度：由于楼层的增加，底部加强区的抗剪能力需要加强，为了满足结构底部加强区的抗震承能力，结构在不影响建筑使用功能的前提下，增加部分柱子的墙肢并配筋，墙肢长度600mm，厚度350mm，混凝土强度等级为C55，比原有强度提高一级并添加适量膨胀剂，施工时首先将保护层打开，然后将箍筋植入原有框架中，再进行膨胀混凝土浇筑。结构还增加了原有四片落地剪力墙的厚度，使原来350mm 厚的剪力墙厚度增加至400mm。墙体纵向和横向采用 12@150 的钢筋网，并用销钉 8@300 植入原有剪力墙中。为了加强墙体与梁柱的连接，连接部位采用等代穿板钢筋 14@300 植入梁柱中。最后在外面涂砂浆保护层。无论是增加墙肢还是增加底部剪力墙的厚度，都有利于增加柱子的刚度和抗震承载能力。

（4）总结：此加层住宅对于加固方式的选择，涉及到增加混凝土结构的承载力和调整结构整体参数，虽然增大截面法简单且造价较低，但此项目基础已施工，对于梁柱采用增大截面法会影响结构的净高还会增加结构的自重，但对于底部墙体加厚的方式，对建筑结构影响不大就是一个很好的措施。为了满足承载力要求对梁柱进行了处理，为了满足抗震参数中各项参数的要求对底部墙肢进行了处理。为了能够使加固方案安全可靠地实施此项目需注意施工工程中对结构进行支撑加固并实时监控施工过程中梁柱的变化情况。

结语：

综上所述，加固方式的选择应综合考虑经济、环保、适用、耐久性，采取不同的加固方式以达到目的。笔者认为，对于混凝土结构的加固，我们应该不断学习国内外先进技术和方法，争取实现加固结构的最优化。