某水廠原脫水機房抗震分析及加固方案

李 威，陳 鵬

（1 上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司，上海 200092；2 南京江北新區公共工程建設中心，江蘇 南京 211800）

1 工程概況

某水廠原脫水機房（原氨庫、氯庫）于1994 年竣工，為單層房屋，建筑面積約為485m2，房屋平面形狀為帶缺口矩形，房屋總高度為7.30m，長方向約39.6m，寬為12.24m，室內外高差0.30m。該房屋主體結構為單層鋼筋混凝土框架結構，屋面為預制板。原設計按7 度（0.10g）進行抗震設防，IV 類場地。混凝土等級為C25，框架柱主要截面尺寸為300mm×700mm、300mm×500mm。原設計框架為南北向單向布置，南北方向框架梁截面均為矩形。軸柱由于后期廠區改造過程中，為了增設側面門洞，廠房將該柱截斷。

2 結構體系、構造與現行抗震規范結果比較

根據現行國家標準及原設計有關圖紙資料，從結構體系、連接構造、材料強度、配筋情況對該房屋原結構進行抗震構造分析，結果如表1 所示。

3 對目前結構運用現行規范驗算結果

在運用中國建筑科學研究院編制的PKPM 系列軟件，結合國家設計規范《建筑結構荷載規范》（GB 50009-2012）、《混凝土結構設計規范》（GB 50010-2010，2015 年版）、《建筑抗震設計規范》（GB 50011-2010，2016 年版），對現狀房屋按原設計進行計算復核。

3.1 結構整體驗算結果

（1）結構水平位移。結構水平位移如表2 所示。

表1 抗震鑒定結論

表2 層間位移及位移角

（2）柱配筋典型驗算。柱配筋典型驗算結果如表3所示。

表3 柱配筋面積

（3）梁配筋驗算。梁配筋驗算結果如表4 所示。

表4 梁配筋面積

3.2 存在問題

（1）從結構整體體系與構造上來看，原設計框架為南北南向布置，東西方向較為薄弱，且東西方向連系梁均未設置箍筋加密。

（2）該房屋東西方向層間位移角不滿足現行規范要求；框架柱東西方向實際配筋不滿足計算要求；東西方向屋面連系梁實際配筋不滿足計算要求；G-K 軸線、B-G 軸線框架梁正彎矩梁底配筋不滿足計算要求。

4 加固方案

（1）由于斷柱修復需要上下均進行可靠連接，斷柱原主筋直徑為22mm，原箍筋為直徑為8mm，截斷高度大約為2m。具體處理措施：斷柱上部250mm 處，DQL處需鑿毛原有混凝土，露出原框架柱主筋；DQL 鋼筋不可鑿斷。選用不小于原主筋直徑的鋼筋與原斷柱內主筋上下焊接，焊接單邊焊縫尺寸8mm，焊接長度單邊不小于10mm。最后利用細石混凝土澆筑，將原斷柱修復。

（2）由于吊車荷載增加及采用現行規范復核后，部分框架梁正彎矩處配筋不滿足要求，可采用粘鋼法、碳纖維加固法進行加固。屋面框架梁28/B-G 計算配筋為2308，實際配筋為1963，相差大約345，差距較小，根據國家規范《混凝土結構加固設計規范》（GB 50367-2006）,矩形截面受彎構件的受拉面、受壓面粘貼鋼板進行加固，其正截面承載力應符合以下規定：

其中若受壓面沒有粘貼鋼板，則可根據上式計算出混凝土受壓區高度x，并計算出強度折減系數，然后代入公式可計算出受拉面粘貼鋼板加固量。經過上述公式計算可得，-200mm×3mm 鋼板即可滿足。

（3）對于框架柱配筋不足、東西方向連系梁配筋不足的情況，本工程不考慮對框架柱、屋面連系梁進行主體結構改變，加固方式采用設置柱間支撐的方式。

經過討論后，本工程柱間支撐做法為就國標圖集進行改動，支撐設置于兩跨之間，因為支撐可充當柱間抗側力構建；斜撐間角度保持 90°左右，可以很好地將水平力分擔至基礎，亦可以有效地解決結構體系層間位移角不滿足現行規范的情況。

5 結束語

設計方案均按照國家標準等有關規定進行設計，該改建方案已通過設計單位內部審核、有資質的外審單位審核，審核意見為合格。目前該項目已完成施工，正式投入使用，使用效果良好。