某项目加固改造设计遇到问题及解决

熊文凯 徐慧珠

1. 安徽省城乡规划设计研究院有限公司 安徽 合肥 230000；

2. 安庆市城乡规划设计院 安徽 安庆 246000

1 工程概况

安徽省某市临泉交通园区工程-客运站工程位于霞光大道与建设南路交口，建筑面积11480.2m2，主体3层，功能为客运站，设防烈度为6度，基本地震加速度为0.05g，抗震设防类别为乙类，抗震等级为三级，抗震构造措施为三级，基本风压为0.45KN/m2，基本雪压为0.55KN/m2，2012年竣工投入使用，后来车站搬迁，当地政府决定将该楼功能改为行政服务中心和城市指挥中心，即在内部中庭加建部分功能区，增设5部电梯且功能改变使得布局及荷载发生变化，造成梁、板、柱、基础等混凝土构件截面及配筋不满足规范要求，针对不足的进行加固处理，依据增加荷载重新计算，经计算对柱不满足要求的采用增大截面及包钢加固；对梁配筋及截面不满足要求的采用粘钢加固、粘贴碳纤维布加固及增加截面；对现浇板配筋不满足要求采用碳纤维布及增加钢梁加固，基础采用增大截面加固。

在改造加固计算过程中发现几个问题及需要注意的地方，通过本文介绍给大家，希望对以后加固设计能起到帮助。

2 加固设计遇到的问题及解决

2.1 次梁加固

次梁没加固前抗剪是满足要求的，但由于梁底配筋不足，用碳纤维或钢板加固后，而出现抗剪显示不足。

2.1.1 遇到的问题：连续梁JKL2-51见下图1，加固之间计算梁底配筋不足，梁箍筋计算是16.17~23.88mm2，实配28.27mm2，可以满足要求的，见表1，但梁面配筋不足需要进行抗弯加固，采用粘钢方式加固，用PKPM的V5.2.1版本加固计算后的计算结果见表2，可以看出抗剪需要4.8mm2的钢板，加固之前抗剪计算是满足要求的，为何加固之后反而抗剪不够了呢？

表1 加固之前结算结果

图1 JKL2-51布置图

2.1.2 分析问题及结论：根据《混凝土结构加固设计规范》斜截面抗剪加固计算第9.3.3条V≤Vb0+Vb，sp[2]；Vb0为

加固之前梁的抗剪承载力，Vb，sp为加固钢板提供的抗剪承载力；《混凝土结构设计规范》斜截面抗剪计算第6.3.4条V≤Vcs+Vp[3]，可以看出Vb0=Vcs+Vp，未加固之前抗剪承载力满足要求，即V

2.2 梁截面加高的抗剪加固的计算结果钢筋如何配置

2.2.1 遇到的问题：楼面功能办公改为厨房操作间，荷载有较大增加，导致梁抗弯及抗剪均不足，考虑层高不足，梁截面增高尺寸不能太大，以免影响净高，故采用向下增大截面100高，经计算分析计算结果如下表3：

表3 截面加高加固后计算结果

抗剪需要新增钢筋面筋41.85mm2，新增箍筋应该配置在什么位置，有人说应配置在新增截面中见图2，这样做对不对？

图2 新增钢筋布置1

2.2.2 分析问题及结论：我们来分析一下，根据《混凝土结构加固设计规范》斜截面抗剪加固计算第5.3.2条知：计算砼部分抗剪贡献Vc=0.7ft0bh01+0.7*0.7ftb（ho-h01）[3]，如果设计剪力小于砼部分贡献，按照构造箍筋输出配箍值，否则计算箍筋面积为[3]：Asv=（V-Vc）s/（h0fyv），从公式可以看出Asv配筋范围并不是新增混凝土范围，什么情况下钢筋配置在新增混凝土范围，V=Vc+fyvAsv0h01/s+fyvAsv1(h0-h01)/s，h01为原截面高度，只有按这公式计算，计算出的新增钢筋Asv1才配置在新增混凝土范围内，然而规范没有该公式，规范是按Asv=（V-Vc）s/（h0fyv）计算箍筋的，可以看出，Asv=70.12mm2并不是新增箍筋面积，而是全截面的箍筋面积，即见图3，原截面配置箍筋为直径6间距200，新增混凝土范围配置6@200时，全截面还要增加41.85mm2的面积，这就是说该方法加固梁截面抗剪仍是不满足要求的，只有新增钢筋面积为0时，才能使用仅梁截面加高的加固方法。所以，将新增钢筋面积41.85mm2配置在新增混凝土图范围内是错误的，实际配筋只达到计算需要的41%，距离需要的配筋量差距很大，严重影响结构安全，这是值得设计人注意的。

图3 新增钢筋布置2

2.3 弧梁的抗扭加固

2.3.1 遇到的问题及分析。局部办公位置增设两部电梯，在屋面机房处的梁取JKL3-13a例，位置见下图4，可以看出来荷载很大，经计算需要加固，加固计算书见下表4

图4 KL3-13a布置图

表4 增大截面加固计算结果

可以看出来根据加固计算结果仅纵筋需要加固，箍筋不需要加固，但通过查询梁截面计算配筋结果如下：剪扭配筋（25） T=39.09 V=-491.90 Astt=231.84 Astv=74.01 Ast1=9.35非加密区箍筋面积（1.5H处） Asvm=74.01 剪压比 （25）V=-491.9 JYB = 0.09 ≤ 0.25[1]可以看出剪扭配筋面积需要74.01mm2，抗扭单肢箍面积为9.35mm2，而实际配箍面积为67.02mm2，小与74.01mm2，剪扭计算结果是不满足要求的，也就是说软件的加固计算结果仅仅是计算抗剪是否满足要求，并没有考虑抗扭承载力是否满足要求，通过查阅混凝土结构加固设计规范全文，并没有提供抗扭加固方法及算法，故而软件也没法计算，如果设计时，仅看加固计算结果，就会使结构处于危险状态。

2.3.2 遇到的问题的解决：在加固规范没有给出加固方法之前，需要进行抗扭加固的工程怎么办呢？后来我想到，虽然加固规范没给出算法，但是混凝土结构设计规范给的有算法，于是本工程采用增设一道梁，形成双梁来承受较大荷载，降低剪扭计算要求，同时新增加的梁也能满足规范要求[4]，见下图5。

图5 KL3-13a详图

3 结束语

在加固计算时，需要注意以下三点：第一，梁没加固前抗剪是满足要求的，加固后抗剪也应是满足要求的，不需额外加固，仅按构造设置U型箍即可；第二，梁增大截面法，仅增加高度时配筋位置容易弄错；第三，规范没有提供抗扭加固做法及算法，软件也没法提供加固计算结果，所以如遇到梁的抗扭不足时，首先应考虑改变受力布置，减小扭矩，其次增设新的抗扭梁，确保原结构梁抗扭满足要求。当然，加固设计中需要注意的地方还有很多，不再赘述。