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某醫(yī)院門診大樓的檢測與加層改造

2011-04-14 11:23程建棚
山西建筑 2011年18期
關(guān)鍵詞:框架結(jié)構(gòu)建筑物鋼筋

程建棚 涂 輝

近年來,隨著國家經(jīng)濟的快速發(fā)展,建筑業(yè)得到了很大的發(fā)展,但是部分原有建筑物的規(guī)劃設(shè)計已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)和生活的需要,加上我國土地資源稀缺,不可能完全廢棄原有的建筑物而全部重建,因此建筑物加層改造、加固等工作勢在必行。在原有建筑物上加層,既可增加建筑面積,節(jié)約投資和材料,又可避免拆遷等繁雜瑣事,還可以節(jié)約各項公共生活設(shè)備和市政設(shè)施,一舉多得,建筑物加層改造成為解決建筑面積不足之良策,具有廣泛的適用性和良好的經(jīng)濟性[1-3]。

1 工程概況

該醫(yī)院門診樓設(shè)計于 1999年,竣工日期為 2001年。整體為框架結(jié)構(gòu),原設(shè)計為5層,建筑面積3 094.60m2,但由于資金問題只建了 3層。為滿足現(xiàn)在的使用要求,進行了加層改造,按照原圖紙進行施工,在原有 3層的基礎(chǔ)上再增加 2層,使建筑物的層數(shù)增加到 5層。

2 原有房屋結(jié)構(gòu)的檢測及鑒定分析

該工程設(shè)計時依據(jù) 89系列規(guī)范(以下簡稱舊規(guī)范),上部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)混凝土強度為C 30,鋼筋強度為一級鋼fy=210 kPa、二級鋼fy=310 kPa?;A(chǔ)為柱下獨立基礎(chǔ)。根據(jù)加層改造的需要,該醫(yī)院的門診大樓的檢測鑒定主要從以下幾個方面進行[4,5]。

2.1 基礎(chǔ)檢測

該建筑物的基礎(chǔ)檢測主要采用現(xiàn)場開挖后的物理量測和基礎(chǔ)取芯檢測。根據(jù)現(xiàn)場的勘測、測量以及芯樣的實測值,可以得出:基礎(chǔ)沒有明顯的沉降,柱下獨立基礎(chǔ)的混凝土強度符合設(shè)計的混凝土強度等級C 30,具有較好的承載能力。

2.2 梁、柱檢測

1)外觀檢測。外觀檢測可以看出:梁、柱總體外觀質(zhì)量合格,截面尺寸符合設(shè)計要求,幾乎沒有危險裂縫;承重主梁和挑梁去除表面的粉刷層經(jīng)打磨處理后,發(fā)現(xiàn)混凝土表面完好。

2)梁、柱混凝土碳化深度。該建筑物已使用了 10年,經(jīng)檢測其大梁、挑梁和柱子的混凝土碳化深度為3mm~5mm,均未超過6mm。

3)梁、柱的混凝土強度檢測。根據(jù) JGJ/T 23-2001回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程規(guī)定:“為保證所測回彈測區(qū)混凝土強度值能較好的符合其實際強度值,當(dāng)混凝土的碳化深度大于2mm時,可采用鉆芯取樣修正,所取芯樣數(shù)不得少于 3個”[6]。該工程采用回彈法和鉆芯取樣兩種檢測方法,現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)綜合分析判定:絕大部分梁、柱混凝土強度不少于25MPa。

為保證檢測的準(zhǔn)確性,該工程還采用PS200型系統(tǒng)鋼筋探測儀對主要承重梁和柱的鋼筋分布情況進行了掃描。結(jié)果顯示:該建筑物的承重梁和柱的主筋與箍筋的配置均滿足設(shè)計要求。

3 加層方案的選擇

3.1 原結(jié)構(gòu)加層改造的有利因素

通過以上的檢測,可以發(fā)現(xiàn)該工程采用加層改造具有許多有利因素:1)該框架結(jié)構(gòu)原來就是按 5層設(shè)計的,混凝土和鋼筋都符合設(shè)計要求;2)基礎(chǔ)設(shè)計也是以 5層的標(biāo)準(zhǔn)來進行的,現(xiàn)地基已經(jīng)承載 10年,可認定為已近固結(jié),地耐力可以提高 20%左右,減少了處理地基和基礎(chǔ)的工作量;3)框架混凝土的現(xiàn)有強度與原先設(shè)計值相比相差不大,這一點可以從我們的檢測中看出來;4)房屋層數(shù)越多活荷載的折減系數(shù)就會越大。

3.2 加層改造中具體加固方案的選擇

該建筑物原先就是按照5層設(shè)計,通過對加層設(shè)計方案的比較論證,最后采用了直接加層的方法。但由于設(shè)計時是采用舊規(guī)范,考慮到建筑物的結(jié)構(gòu)強度以及抗震方面的要求,采用了適當(dāng)?shù)募庸谭椒ǎ唧w的加固方案考慮以下兩種:第一種方案:直接加固。采用碳纖維復(fù)合材料加固梁、柱。具體做法就是利用碳纖維材料對建筑物的主要受力構(gòu)件進行加固,從而使其強度達到補強加固及改善結(jié)構(gòu)受力性能的目的。這種加固法有突出的優(yōu)點:1)強度高、效果好;2)加固后能大大提高結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性及耐久性; 3)自重輕,基本不增加結(jié)構(gòu)的自重及截面尺寸,柔性好,易于裁剪。但是這種方法也有相應(yīng)的缺點:1)施工的工期比較長;2)考慮到正在使用當(dāng)中的建筑,特別是門診大樓,里面的一些儀器設(shè)備的擺放位置限制了施工空間,所以施工難度大[7]。第二種方案:間接加固。這種做法的主要特點就是對原有建筑物進行卸載,通過減少原有建筑物的整體荷載來達到建筑物需要的強度的目的。具體的做法是采用輕質(zhì)隔墻取代原有的磚墻。根據(jù)檢測的結(jié)果,通過PKPM建模對建筑物進行結(jié)構(gòu)復(fù)核計算,已建建筑的原有墻體改為輕質(zhì)隔斷,同時加層部分的墻體也部分采用輕質(zhì)隔斷。通過以上操作使原框架結(jié)構(gòu)的變形減小,內(nèi)力發(fā)生重分布;使梁柱的固端彎矩、跨中彎矩以及剪力將大大減少,特別是混凝土柱因上下端彎矩減小而承壓面積增大,承載能力自然增加;填充墻體自重減輕,傳給基礎(chǔ)的荷載減小,改善了柱基偏心受壓狀況而使承載力提高。間接加固就從總體上提高了建筑物的承載力。這種做法的優(yōu)點:1)施工方便;2)造價便宜;3)施工工期不會延誤,可以和加層同時進行;4)最主要的是可以不影響現(xiàn)在門診大樓的正常使用。缺點:1)具體操作前要拿到準(zhǔn)確的工程概況和檢測報告,并進行仔細的結(jié)構(gòu)復(fù)核,工作量有點大;2)對現(xiàn)有的建筑進行墻體材料替換的時候要充分考慮荷載的影響,根據(jù)計算和設(shè)計要求逐步卸荷,切忌盲目操作,并要求有較高的施工質(zhì)量[7]。兩種方案的性價比對照見表1。

表1 兩種加固方案的性價比比較

考慮到新舊結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)工作和連接的方便,并考慮到維護、維修方便以及費用等問題,最后選擇用第二種方案。

4 加層方案的具體內(nèi)容

經(jīng)檢測單位檢測,部分柱混凝土強度等級為C 25,小于原來設(shè)計的柱混凝土等級 C30,根據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)合計算,最后采用間接加固及部分植筋的做法,使原結(jié)構(gòu)受力體系滿足加層改造的要求。具體的墻體拆除和植筋部位見圖 1。

原有的建筑屋面找平層需要拆除,施工時建筑材料不應(yīng)集中堆放,需要植筋加固的部分應(yīng)做好下部支撐加固措施,植筋應(yīng)由專業(yè)資質(zhì)施工隊伍進行施工,需通過質(zhì)檢部門的檢測達到承載力要求。加固及加蓋部分應(yīng)嚴格按照現(xiàn)有規(guī)范構(gòu)造要求進行施工。

5 施工注意事項

實施卸載加層時,應(yīng)先拆除原框架的實心填充墻隔斷,順序是先上后下,逐層或若干層同時將柱軸力轉(zhuǎn)移至其他結(jié)構(gòu),以利于結(jié)構(gòu)安全。換加氣混凝土隔斷時,操作順序應(yīng)先下后上,逐層或若干層同時將柱軸力從被轉(zhuǎn)移到的結(jié)構(gòu)逐層或若干層同時施加到已完成加固改造的結(jié)構(gòu)上。卸載過程應(yīng)充分利用原結(jié)構(gòu)的承載體系,在卸載中盡量少的采用附加支撐體系,在技術(shù)上實現(xiàn)支撐用量少,卸載程度可控制,卸載方法具有針對性,加載過程分級逐步進行并得到控制,經(jīng)濟上大幅度降低成本。

6 結(jié)語

加層改造工程設(shè)計大部分涉及新舊規(guī)范的銜接,復(fù)核和設(shè)計時應(yīng)同時考慮新舊規(guī)范。當(dāng)舊有結(jié)構(gòu)需要加固時,考慮各種限制條件,靈活運用各種加固方法。加層改造方案如設(shè)計得當(dāng),與新建相比有良好的經(jīng)濟效益。

[1] 鄭文忠,王 英.對既有房屋套建增層改造的認識與思考[J].工業(yè)建筑,2005,4(6):89-92.

[2] 齊俊玲,李如白,婁 余.鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)加層抗震加固設(shè)計[J].工業(yè)建筑,1999(5):63-65.

[3] 劉 軍.鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)加層、改造及抗震加固[J].建筑結(jié)構(gòu),2007,37(sup):128-133.

[4] 巴桂江,張?zhí)K芳.深圳某工程改造加固實例[J].建筑結(jié)構(gòu),2007,37(sup):157-159.

[5] 黃興棣,田 煒,王永維,等.建筑物鑒定加固與增層改造[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008.

[6] GB 50367-2006,混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范[S].

[7] JGJ 116-98,建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程[S].

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