某加層住宅樓加固方式的選擇與分析

文/昌魏 重慶交通大學 土木工程學院 建筑與土木工程系 重慶 400074

1、引言

對于建筑結構加固，常用的加固方法有很多如增加截面、置換混凝土、體外預應力、外包型鋼、粘貼鋼板、粘貼纖維復合材料、增設支點以及植筋加固等等。這些加固方法分別有各自的有點和缺點。我們在選取加固方法的時候，要綜合考慮項目情況，采取其中一種或者幾種相結合的方式讓結構達到最優化。本文以某加層項目為例，對加固方式進行分析。

2、某加層項目加固分析

2.1 工程概況

某小區住宅樓，抗震設防烈度為6 度，地震加速度為0.05g，地震設計分組為第一組。基本風壓0.3kN/m2，地面粗糙類表為B 類，場地類別為Ⅱ類，場地特征周期0.35s。結構安全等級為二級，設計使用年限為50年。結構形式采用部分框支剪力墻結構，框支部分抗震等級為二級，剪力墻抗震等級也為二級，非底部加強區為三級。

最初設計為地下3 層，地上22 層，轉換層設置在地上一層，由于項目已處于施工狀態，并且當主體結構建至地上15 層時，開發商想在此基礎上往上加8 層。

2.2 工程分析

由于項目已經建至15 層，基礎和轉換層均已施工完畢。加層首先需要考慮的就是基礎以及轉換層是否能滿足加層后的承載力。由于之前只考慮轉換22 層的上部剪力墻結構，加層之后通過PKPM 軟件分析計算，如果加8 層，會導致部分樁基礎無法滿足承載力的要，框支轉換層很多梁柱配筋差太多。由于基礎采用的是大直徑機械成孔灌注樁，要加固基礎不僅造價高并且實施起來也比較困難加上基礎和框支轉換層是保證整體結構安全的重要構件，因此考慮減少層數。當增加五層時，基礎仍能滿足要求，只有部分轉換柱和轉換梁無法滿足要求，最終決定加五層。接著需要考慮的是由于樓層高度的增加，會引起結構相關參數如位移比、周期比、軸壓比等的改變，還需要對結構進行相應的調整，使其滿足要求。

2.3 加固方式的選擇

（1）轉換柱的加固：通過計算，加層后裙樓有四根框架柱尺寸均為600mm＊600mm，單側配筋截面面積分別差200mm2-500mm2；有四根中部轉換柱截面尺寸均為850mm＊1100mm，單側配筋截面面積均差300 mm2 ，由于柱子只是配筋截面面積不夠，軸壓比滿足要求，因此考慮粘貼碳纖維+角鋼的方式進行加固。碳纖維質量輕且抗拉強度很高，對柱子進行環向包裹能對柱子提供環向緊箍力，使柱子處于三向受壓狀態從而提高柱子的承載能力。碳纖維布采用一層，厚度0.167mm，寬150mm@200 布置。對于配筋的不足柱子四角采用包裹角鋼的方式，對于梁柱節點部位，對節點四角打孔使角鋼穿越樓板至最底層。四個角鋼采用L160＊10，用M16 的螺栓將其固定在柱子上；角鋼之間用200＊16 的扁鋼焊接連接，扁鋼與柱子同樣采用螺栓連接，焊接后灌膠粘劑。柱子在粘貼完碳纖維后在其表面涂抹20mm 厚的砂漿保護層。

（2）轉換梁的加固：現有的轉換梁很多不滿足配筋要求，如果采用增加梁的高度來加固又會影響建筑凈空的要求，因此仍然采用粘貼碳纖維的方式進行加固。由計算結果梁所需的配筋對比之前已經配筋的結果，再根據碳纖維的抗拉強度，按1.5 倍的增大系數對梁頂、梁底粘貼碳纖維復合材料，梁兩側貼U 形箍，U 形箍端部用壓條壓緊。對于碳纖維的粘貼，首先需要對結構表面進行處理，轉角部位要倒成R=20mm 的轉角，然后涂底膠，用工具除盡混凝土表面灰層，丙酮擦拭處理然后再把按比例調好的膠水均勻地涂至粘結面。然后貼碳纖維布，搭接長度為200mm，最后再在碳纖維表面刷一層粘合劑。

（3）增加墻肢及底部剪力墻厚度：由于樓層的增加，底部加強區的抗剪能力需要加強，為了滿足結構底部加強區的抗震承能力，結構在不影響建筑使用功能的前提下，增加部分柱子的墻肢并配筋，墻肢長度600mm，厚度350mm，混凝土強度等級為C55，比原有強度提高一級并添加適量膨脹劑，施工時首先將保護層打開，然后將箍筋植入原有框架中，再進行膨脹混凝土澆筑。結構還增加了原有四片落地剪力墻的厚度，使原來350mm 厚的剪力墻厚度增加至400mm。墻體縱向和橫向采用 12@150 的鋼筋網，并用銷釘 8@300 植入原有剪力墻中。為了加強墻體與梁柱的連接，連接部位采用等代穿板鋼筋 14@300 植入梁柱中。最后在外面涂砂漿保護層。無論是增加墻肢還是增加底部剪力墻的厚度，都有利于增加柱子的剛度和抗震承載能力。

（4）總結：此加層住宅對于加固方式的選擇，涉及到增加混凝土結構的承載力和調整結構整體參數，雖然增大截面法簡單且造價較低，但此項目基礎已施工，對于梁柱采用增大截面法會影響結構的凈高還會增加結構的自重，但對于底部墻體加厚的方式，對建筑結構影響不大就是一個很好的措施。為了滿足承載力要求對梁柱進行了處理，為了滿足抗震參數中各項參數的要求對底部墻肢進行了處理。為了能夠使加固方案安全可靠地實施此項目需注意施工工程中對結構進行支撐加固并實時監控施工過程中梁柱的變化情況。

結語：

綜上所述，加固方式的選擇應綜合考慮經濟、環保、適用、耐久性，采取不同的加固方式以達到目的。筆者認為，對于混凝土結構的加固，我們應該不斷學習國內外先進技術和方法，爭取實現加固結構的最優化。