大量自然灾害使许多教学楼受到了不同程度的损伤,影响了教学楼的正常使用,于时代发展带来的教学楼使用功能的改变以及教学楼自身不可抗拒的老化问题使得加固改造问题日渐严峻。此外单跨框架的结构形式结构抗震冗余度不够,抗震防线单一,在地震作用下其柱构件容易被破坏,造成结构连续倒塌。下面通过两个学校整体改造加固设计案例为大家介绍学校改造加固设计项目中的若干常见问题。该房屋主体结构建于90年代,采用6层单跨框架结构,抗震设防烈度为
大量自然灾害使许多教学楼受到了不同程度的损伤,影响了教学楼的正常使用,于时代发展带来的教学楼使用功能的改变以及教学楼自身不可抗拒的老化问题使得加固改造问题日渐严峻。此外单跨框架的结构形式结构抗震冗余度不够,抗震防线单一,在地震作用下其柱构件容易被破坏,造成结构连续倒塌。下面通过两个学校整体改造加固设计案例为大家介绍学校改造加固设计项目中的若干常见问题。
该房屋主体结构建于90年代,采用6层单跨框架结构,抗震设防烈度为7度,II类场地,特征周期0.30s,地震设计分组为第一组,基本风压为0.5kN/m2,地面粗糙度C类,根据鉴定标准属于B类建筑,本项目房屋综合抗震能力不满足B类建筑抗震鉴定要求。缺失原设计图纸资料,根据委托方提供的该房屋建筑结构可靠性及抗震性检测鉴定报告(以下简称“鉴定报告”)及建筑装修改造图进行加固设计。
问题1:采用单跨框架结构体系 ,不满足重点设防类(乙类)建筑的抗震设防要求。
问题2:构件问题:
5)砌体填充墙与框架柱有拉筋,但拉筋长度不满足规范要求。
问题1:对单跨框架结构体系采用新增框架柱、增设剪力墙、加BRB屈曲约束支撑等加固方法。
a. 在悬挑走廊端部增设框架柱,将原单跨框架变为双跨框架体系的加固方法满足规范的要求,但是从反应谱分析和静力弹塑性分析的结果来看,这种加固方法的效果并不明显。另外增设的框架柱改变了悬挑梁的受力状态,对构件更加不利。
b. 增设剪力墙加固的方法可以有效地增加结构的抗侧刚度和承载力,使结构具有多道抗震防线,但增设的剪力墙需要增加基础,加固施工对原结构影响也较大。
c. 增设屈曲约束支撑进行抗震加固既能为原结构提供很大的刚度和承载力,又可以通过钢材屈服耗能保证主体结构的安全,同时加固施工简单快捷、无湿作业,该方案采用加BRB屈曲约束支撑加固。
对问题2:采用以下加固方法:
1) 对部分柱轴压比不满足设计要求采用柱加大截面进行加固。
2) 对箍筋不满足抗震构造要求的框架柱采用粘碳纤维箍的方法进行加固。
3) 对部分梁不满足承载力要求的梁采用粘碳纤维箍的方法进行加固。
4) 对部分柱实际强度低于C20大于C15采用挂高强复合砂浆钢筋网加固进行加固。
5) 对砌体填充墙与框架柱连接处的拉筋不满足设计要求,采用重新增设拉筋进行加固。
1) 单向框架应加固,或改为双向框架,或采取加强楼、屋盖整体性且同时增设抗震墙、抗震支撑等抗侧力构件的措施。
2) 单跨框架不符合鉴定要求时,应在不大于框架-抗震墙结构的抗震墙最大间距且不大于 24m 的间距内增设抗震墙、翼墙、抗震支撑等抗侧力构件或将对应轴线的单跨框架改为多跨框架。
3) 框架梁柱配筋不符合鉴定要求时,可采用钢构套、现浇钢筋混凝土套或粘贴钢板、碳纤维布、钢绞线网-聚合物砂浆面层等加固。
4) 框架柱轴压比不符合鉴定要求时,可采用现浇钢筋混凝土套等加固。
5) 房屋刚度较弱、明显不均匀或有明显的扭转效应时,可增设钢筋混凝土抗震墙或翼墙加固,也可设置支撑加固。
6) 当框架梁柱实际受弯承载力的关系不符合鉴定要求时。可采用钢构套、现浇钢筋混凝土套或粘贴钢板等加固框架柱;也可通过罕遇地震下的弹塑性变形验算确定对策。
7) 钢筋混凝土抗震墙配筋不符合鉴定要求时,可加厚原有墙体或增设端柱、墙体等。
8) 当楼梯构件不符合鉴定要求时,可粘贴钢板、碳纤维布、钢绞线网-聚合物砂浆面层等加固。
该房屋主楼位于广东某中学,主结构建于70年,为砌体结构房屋,共四层,无地下室,建筑高度约14.1米,为学生宿舍使用,采用混合结构。抗震设防烈度为7度,II类场地,特征周期0.35s,地震设计分组为第一组,基本风压为0.5kN/m2,地面粗糙度C类,该建筑物约建设于70年代,根据《建筑抗震鉴定标准》(GB 50023-2009),本项目房屋综合抗震能力不满足A类建筑抗震鉴定要求。
(1) 该房屋建于70年代,按当时施行的抗震设计规范系列设计,房屋基本没有进行抗震设计,抗震设防分类由标准设防类提高到重点设防类,房屋抗震性能要求进一步提高了。
(2) 该房屋没有设置圈梁、构造柱;总高度和层数没有超过规范规定的情况。
1) 对构造柱设置、圈梁设置不满足建筑抗震要求,采用外加圈梁-钢筋混凝土柱加固或采用现浇钢筋混凝土板墙加固墙体并加竖向加强钢筋带和水平加强钢筋带;楼体四角外加转角构造柱、外墙四周加圈梁外加柱。
2) 对承重墙砌筑砂浆实测强度不满足采用钢筋混凝土板或钢筋网砂浆面层加固;楼梯间两侧的横墙采用双侧加钢筋混凝土板加固。
3) 部分墙体抗震、受压不满足承载力采用钢筋混凝土板或钢筋网砂浆面层加固。
4) 对墙体高厚比不满足采用钢筋混凝土板或钢筋网砂浆面层加固。
1) 当具有明显扭转效应的多层砌体建筑抗震能力不满足要求时,可优先在薄弱部位增设抗震墙,或在原墙面增加面层;也可采取分割平面单元,减少扭转效应的措施。
2) 对于材料强度严重不足的墙体,可采取拆除重砌的方法,重砌时应最大限度地减小对下部结构与基础的影响。
3) 对一般抗震承载能力不足的砌体结构,可采用增设砂浆面层或板墙加固的方法。
4) 当墙体布置在平面内不闭合时,可增设墙段或在开口处增设现浇钢筋混凝土框形成闭合。
5) 当纵横墙交接处无拉结筋或拉结不满足规范要求时,可采用钢拉杆、长锚杆、外加柱、外加圈梁或纵横墙面均增加面层等加固方法。
6) 楼(屋)盖构件支承长度不满足要求时,可增设托梁或采取增强楼(屋)盖整体性等措施;对腐蚀变质的构件应更换;对无下弦的人字屋架应增设下弦拉杆。
7) 当构造柱或芯柱设置不符合鉴定要求时,应设置外加柱。
8) 当墙体采用双面钢筋网砂浆面层或钢筋混凝土板墙加固,且在墙体交接处设置相互可靠拉结的配筋加强带时,可不另设构造柱。当层高较高时,对纵墙承重体系的外纵墙,无构造柱的承重窗间墙宜设置钢筋混凝土组合柱。
9) 当圈梁设置不符合鉴定要求时,应设置圈梁;外墙圈梁宜采用现浇钢筋混凝土外加圈梁,内圈梁可用钢拉杆或在进深梁端加锚杆代替;当采用双面钢筋网砂浆面层或钢筋混凝土板墙加固,且在楼层上下两端增设配筋加强带时可不另设圈梁。