河南某醫院增設剪力墻加固設計方案探討

周 輝 廖世杰

(孝感市城鄉規劃建筑設計研究院，湖北 孝感 432000)

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河南某醫院增設剪力墻加固設計方案探討

周 輝 廖世杰

(孝感市城鄉規劃建筑設計研究院，湖北 孝感 432000)

結合河南某醫院的實際情況，提出了增設剪力墻的加固設計方案，并從框架柱傾覆力矩、周期、層間位移角等方面，對比分析了新增剪力墻后與原結構的動力特性，并探討了基礎部分驗算及加固節點要求，指出采用該方案提高了結構的抗震性能與延性，滿足框架柱軸壓比限值規范要求。

剪力墻，結構受力體系，框架柱，層間位移角

1 工程概況

本工程位于河南鄭州某郊區，原設計地下1層，地上6層，局部7層，結構總高度30 m，室內外高差0.6 m，結構體系為鋼筋混凝土框架結構，框架抗震等級為一級，車庫部分基礎為柱下獨立基礎+防水板，主樓基礎為平板式筏板+下柱墩。

該地區抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.10g，設計地震分組為第二組。抗震設防類別為乙類，建筑結構安全等級為二級，設計使用年限為50年，地上2層結構布置圖如圖1所示。

由于建設單位自行加層，現階段工程現狀為地上9層，結構總高度為38.4 m，室內外高差為0.6 m，與原設計圖紙嚴重不符合，需對該工程進行安全性鑒定。

2 加固方案的比選

結合現場勘查和記錄情況，對該工程加層后進行重新建模計算，計算結果顯示基礎至地上4層大部分柱軸壓比嚴重超限，軸壓比均大于0.65，不滿足現行規范要求，需采取加固措施，提高該結構抗震性能及其延性。

加固方式可采用增大柱截面法、外包鋼板法、粘貼碳纖維布法、增設剪力墻以改變結構受力體系等加固方式。原則上盡量不影響原設計建筑使用功能的要求，同時滿足工程造價，施工合理性。經過比較，擬采取增設剪力墻的加固方案。

在建筑物的適當部位增設剪力墻后，使其結構體系轉變為框架剪力墻結構，利用新增的剪力墻承擔上部垂直荷載和主要的地震力，減小結構變形，提高其抗震能力及其延性。此時結構框架抗震等級為二級，剪力墻抗震等級為一級，框架柱軸壓比限值為0.85。

新增剪力墻部位見圖2。

3 新增剪力墻后與原結構動力特性對比

3.1 框架柱傾覆力矩對比

新增剪力墻后，框架柱在規定水平力下X向Y向傾覆力矩百分比見表1(只選取前5層對比)。

表1 規定水平力下框架柱傾覆力矩百分比

由表1可知，增設剪力墻后，現結構底層框架柱承擔的地震傾覆力矩百分比均小于50%，根據《高規》8.1.3第二款可知：加設剪力墻后，可按框架剪力墻結構設計。

根據表1還可以得出：框架柱承擔的地震傾覆力矩百分比明顯降低，結構抗震第一道防線為剪力墻，極大提高了結構抗震性能。

3.2 周期對比

新增剪力墻后，現框架剪力墻結構與原框架結構周期對比見表2(只選取前三階周期)。

表2 周期對比

由表2可知：第一周期與第二周期均為平動周期，第三周期為扭轉周期。

增加剪力墻結構，結構體系為框架剪力墻結構，其結構周期比為1.131 8/1.428 4=79.23%，在規范容許的范圍內，滿足要求。

3.3 層間位移角對比

新增剪力墻后，現框架剪力墻結構與原框架結構層間位移角對比見表3。

表3 層間位移角對比

由表3可知：增設剪力墻后，結構的抗側剛度明顯增大，其抗震加固效果非常優異。

增設剪力墻后，對比計算結果，結構各層框架柱軸壓比u≤0.85,均滿足規范要求。

4 基礎部分驗算及加固節點要求

4.1 新增剪力墻與基礎的連接

原設計主樓部分基礎為筏板基礎，經驗算，未加層前，在荷載效應標準組合下，基底平均壓應力110 kPa；加層后，基底平均壓應力150 kPa。根據原勘察報告，持力層地基承載力特征值為180 kPa，滿足設計要求。

經驗算，加層后筏板抗沖切不滿足設計要求，擬采取基礎加高300 mm，并在筏板板面增設20@150鋼筋網片，新增混凝土強度等級比原基礎混凝土強度等級提高一級，采用C35，具體大樣詳見圖3。

4.2 新增剪力墻與原框架柱的連接

為了保證新增剪力墻與相鄰框架柱的連接可靠性，使得新增剪力墻與相鄰框架梁柱變形協調一致，施工時必須嚴格參照08SG311-2圖集大樣。

為減少植筋鉆孔量，避免對原框架梁柱產生過大的損傷，可采用等代連接筋，等代連接筋采用22@500，等代連接筋伸入柱長度350 mm，剪力墻與原框架柱接觸表面要鑿毛處理，以加強新

舊混凝土之間的粘結，以使得新增剪力墻與原框架柱更好的協調變形，具體連接大樣詳見圖4。

4.3 新增剪力墻與原框架梁連接

由于新增剪力墻厚度為350 mm，而在2層～9層原框架梁截面寬度均為250 mm，擬采用新增剪力墻直接包裹原框架梁，以此避免對原框架梁的損傷，具體大樣詳見圖5。

5 結語

本文主要通過具體工程案例，討論采用新增剪力墻，改變結構受力體系加固方式的可行性。采用該種加固方式，能夠極大改善結構抗震性能及其延性，同時也能滿足框架柱軸壓比限值規范要求，給今后類似工程案例也提供一定的參考。

[1] GB 50011—2010，建筑抗震設計規范[S].

[2] JGJ 3—2010，J 186—2010，高層建筑混凝土結構技術規程[S].

[3] GB 50009—2012，建筑結構荷載規范[S].

[4] 中國建筑科學研究院.08S G311—2，混凝土結構加固構造[M].北京:中國計劃出版社，2008.

[5] 黃 磊，朱琳琳，湯羅生.新增剪力墻某加固工程中的應用[J].工程結構，2009(29):181-188.

[6] 黃茹蕙，楊 韜，唐曹明.某三層框架結構加固方案比較[J].建筑結構，2013,43(sup)：1383-1385.

Discussion on the design scheme of adding shear wall to a hospital in Henan

Zhou Hui Liao Shijie

(XiaoganUrbanandRuralPlanningArchitecturalDesignandResearchInstitute,Xiaogan432000,China)

Combining with the actual situation of a hospital in Henan, this paper put forward the reinforcement design scheme of adding shear walls, and from the frame column overturning moment, cycle, interlayer displacement angle and other aspects, compared and analyzed the dynamic characteristics after new adding shear wall and original structure, and discussed the reinforcement node requirements of basic part checking agent, pointed out that the scheme improved the structure seismic performance and ductility, meet the specification requirements of frame column axial compression ratio limit value.

shear wall, structural stress system, frame column, interlayer displacement angle

1009-6825(2016)31-0060-02

2016-08-23

周 輝(1983- )，男，工程師，國家一級注冊結構工程師； 廖世杰(1988- )，男，碩士，工程師

TU318

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