摘要:密集的人口和拥堵的交通产生了用地紧张,使人们更加关注既有空间的有效利用,而部分老旧建筑因建造地段限制和文化因素、经济效益等影响,功能要求已超出了其使用范围,需要进行改造处理。本文以某钢筋混凝土框架结构老旧住宅改造酒店项目为例,进行安全性鉴定及加固改造,针对构件轴压比超限、配筋不足等问题通过增大截面、包钢、粘钢等办法进行加固设计。从而既避免了大拆大建造所产生的不必要的浪费,又能使既有建筑发挥余热。
关键词:老旧建筑;既有建筑;框架结构;鉴定;加固
0引言
对一些既有混凝土框架结构,由于使用功能的改变,需重新改造处理。本文以某框架结构老旧住宅改造酒店为案例,为确保结构的安全和正常使用,需进行结构安全性鉴定,针对后期房屋能否安全居住、是否需要加固等问题,提出结论与处理建议。基于鉴定结果及改造方案等资料进行加固设计。
1 工程概述
本项目始建于80年代,建筑面积约3400㎡,为六层(局部七层)框架结构住宅,预制多孔板楼面。采用东西向布置,其中南北宽为11.3米,东西长为47.7米。基础形式为筏式基础,基底标高为-3.000m,基底下铺设0.60m厚的3:7的灰土垫层。基础混凝土设计标号为200号。设计主筋保护层厚度:基础为35mm,柱子为25mm。抗震设防分类为丙类,抗震设防烈度为8度(0.2g),设计地震分组为第二组,框架抗震等级为二级,地面粗糙程度为C类。因地处繁华商业街,根据甲方要求,拟将其改造为酒店使用。故先对其进行检测鉴定,基于结果再进行加固设计。
图1 框架结构平面布置图
Fig.1 Schematic diagram of frame structure
2 鉴定结论
通过对结构现状调查发现,个别部位钢筋有漏筋、锈蚀现象;部分砖砌体外观有风化(或粉化)现象,部分墙体粉刷层出现掉皮、剥落、裂缝现象;室外散水局部有裂缝,未发现基础不均匀沉降造成的构件变形、开裂等现象。按照国家有关标准规范,采用中国建筑科学研究院PKPM系列计算软件对现有结构进行承载能力验算。结果如下:
(1)在地震作用下,该建筑物部分框架梁、柱构件的承载力验算不满足抗力与效应之比R/γ0 S≥1.00的规范要求。部分框架梁的纵向实配钢筋不满足计算要求,剪压比超限、剪扭超限。同时部分框架梁箍筋配筋不满足规范要求。原结构混凝土柱轴压比大量超限;
(2)结构层间最大位移角X方向为1/307,Y方向为1/266,不满足国家标准《建筑抗震设计规范》(2016年版)(GB50011-2010)中第5.5.1条:钢筋混凝土框架结构弹性层间位移角为1/550的限值要求。
(3)根据委托方提供的资料及电算结果,采用JCCAD进行地基基础承载力验算,结果满足计算要求,且现阶段整体倾斜在《民用建筑可靠性鉴定标准》[1]允许范围内,上部填充墙未产生因不均匀沉降引起的异常裂缝及变形,地基基础现状完好。
综上所述,该建筑物地基基础评定为Asu 级,上部承重结构评定为Csu级,围护系统的承重部分评定为Csu 级;按照《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB50292-2015)综合评定为Csu 级,即“安全性不符合本标准对Asu级的要求,显著影响整体承载,应采取措施,且可能有极少数构件必须立刻采取措施[1]。”
3加固设计
该建筑物始建于80年代,属于B类建筑,依据国家标准《建筑抗震鉴定标准》(GB50023-2009)[2]规定,按照后续使用年限40年的建筑进行加固设计。综合考虑具体的楼面、屋面、外立面细部做法以及装修改造等引起的荷载变化,并对建筑物进行整体验算分析,按照《混凝土结构加固设计规范》(GB 50367-2015)[3]进行加固设计。
(1)根据PKPM计算结果,多处框架梁的实配钢筋较计算钢筋量偏小,采用粘钢法处理。梁底采用一层250mm×5mm的钢板,50mm×4mm间距300mm的U型箍及50mm×4mm的压条粘贴,梁顶采用一层250mm×5mm的钢板粘贴。部分梁下截面处增高200mm,并按计算新增纵筋及箍筋。
(2)由于楼板为预制板,整体性较差,对于新增卫生间隔墙处,粘钢和碳布不好处理,故需新增钢梁。采用Q235级钢材,宽100mm,高200mm,腹板厚7mm,翼缘厚11.4mm的工字钢。
(3)对于框架柱轴压比超限、配筋不足的情况,1到5层进行增大截面法,1到4层柱截面由500mm×400mm增大到900mm×600mm,5层柱截面由500mm×400mm增大到700mm×600mm,并按构造设置纵筋、U型箍筋及拉筋,拉筋按照梅花法布置。6层及以上采用外包钢法进行加固处理,每边为75mm×5mm的Q345的角钢,缀板采用50mm×4mm、间距300mm的Q235的钢板。
(4)为尽量减小改造后结构的自重,故将原墙体砸掉,改成GRC轻质隔墙。
对加固后的结构重新进行整体计算分析后发现,周期比,位移比、轴压比等指标均满足规范要求。各类构件的计算结果也符合规范要求。
4结论
为确保结构的安全使用,应做好安全性鉴定及评价工作,基于检测鉴定结论及现场施工条件,提出有针对性的加固方案,在有效解决结构缺陷与不足的同时,保证加固方案经济可行,使加固改造的结构满足后续使用功能要求。为今后类似的鉴定、改造加固工程予以借鉴。
参考文献
[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.民用建筑可靠性鉴定标准: GB50292—2015[S].北京: 中国建筑工业出版社,
2015.
[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑抗震鉴定标准: GB50023—2009[S].北京: 中国建筑工业出版社,2009.
[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部.混凝土结构加固设计规范: GB 50367-2015[S].北京: 中国建筑工业出版社,2015.