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摘要：本文介绍了沈陽某商业广场工程项目原有地下室加层改造后框架柱、地下室顶板框架梁的加固设计，以及在工程设计中遇到的问题及解决办法。
关键词：加层改造 抗震加固 荷载验算
1 工程概况
本工程改建前工程概况地下一层为车库，地上为十栋二层商业用房。业主现对此工程进行改建，新方案采用原有地下车库保留，地上单体拆除，新建建筑五层，使用功能为影城、精品店、餐饮、娱乐于一体的商业建筑。由于上部建筑层数及使用功能改变，使上部结构荷载增加，导致原有地下室混凝土构件及基础承载力不满足改造后使用功能要求，因此，需对原有地下室基础、框架柱及地面层梁板进行加固处理。
2 构件加固处理
2.1 原结构框架柱加固 原地下室框架柱中柱截面尺寸为750x750mm，边柱为500x500mm；中柱纵筋采用16Φ25或4Φ25+12Φ20，箍筋采用HRB400级，Φ8@100/200，边柱采用16Φ25，箍筋采用Φ8@100/200。框架柱混凝土强度等级为C30。
根据中国建筑科学研究院编制的《多高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE》计算结果分析，改建后的原有框架柱上的荷载显著增大，水平荷载效应也明显增强。改建后原框架柱主要存在以下几个方面问题：部分框架柱的轴压比超限，主要是由于上部荷载大幅度增加造成的；部分框架柱的纵筋不满足。
针对以上问题我考虑了两种加固方案：方案一采用外包钢加固法，方案二采用加大截面加法。外包钢加固方法是在框架柱四周外包型钢的加固方法，其优点是用于框架柱加固时，施工简便，现场工作量较小，受力可靠；缺点是用钢量较大，加固维修费用较高。另外，这种加固法还存在外包钢需要进行防腐处理等问题。加大截面加固法优点施工简单，适应性强，并具有成熟的设计和施工经验；缺点现场施工的湿作业时间长，对上部结构施工时间有一定影响，且加固后的建筑物使用空间有一定的减小。我认为加固方案的选择不应只局限于直接投资的多少，还应考虑后期维护费用等因素。考虑工程造价、施工难易程度，确定在不影响建筑使用功能情况下采取加大截面加固法。
2.1.1 为了保证地下室框架柱刚度的连续性，增加对框架柱周围楼板的有效约束，对地下室不满足要求的框架柱沿全高加固。柱子截面增大的具体尺寸除应满足设计要求外，同时还要考虑加固部分柱纵筋的布置及构造要求，我在设计时将地下室柱每侧增加100mm。
2.1.2 为保证新旧混凝土的共同工作，要求施工时将原混凝土柱箍筋以外的保护层凿掉，用钢丝刷刷去浮渣，用清水冲洗干净后在结合面上涂刷一层高粘结性能的截面结合剂，绑扎钢筋后用无收缩混凝土浇注。且混凝土强度等级比原构件混凝土强度等级提高一个等级。因加大截面部分钢筋比较密集，采用普通混凝土浇注比较困难，而无收缩混凝土具有很好的流动性和很高的强度，比普通混凝土更容易保证加大截面的质量。
2.1.3 与地下室外墙相连边柱加固时，将新增箍筋植入地下室外墙中，植入长度满足受力要求，见图一；中柱加固时，因箍筋不能采用与现浇混凝土柱箍筋相同形式，因此箍筋分为两部分绑扎，然后一侧箍筋与另一侧箍筋焊接，单面焊接长度满足10倍钢筋直径，见图二。
2.2 原有地下室柱与地上新增柱连接做法 对于地下室不需要加固的框架柱与地上新增柱在±0.000连接作法是本工程设计及施工的难点。由于原有地下室框架柱与框架梁节点处钢筋比较密集，如新增柱纵筋全部采用植筋方法，则施工难度较大，且很难在梁柱节点处形成刚性节点。考虑本工程为框架结构，地震作用下，框架是主要抗侧力构件，承担全部水平力作用，应保证节点处有可靠的连接，以传递强震作用下的轴力与弯矩。我们采用新增柱与地下室原有柱在连接处加大截面的方法，截面每侧扩出100mm或125mm，将新增柱钢筋锚固在地下室框架柱中，地下室柱加大截面高度满足新增柱钢筋锚固长度要求，做法见图三。
2.3 地下室顶板梁的加固 原地下室顶板厚度为200mm，双层双向配筋，主受力方向以Φ12@200（下皮)与Φ12@150（上皮）为主，次受力方向以Φ10@200（下皮)与Φ12@200（上皮）为主。框架梁截面尺寸短向以400x600mm为主，长向以400x900mm为主。框架梁与楼板的混凝土强度等级均为C30。地下室顶板的大部分框架梁、次梁及楼板满足改造后的使用功能要求。对于部分承载力不满足要求梁采取加大梁截面方法，增加梁下皮纵向钢筋，提高梁的刚度。将新增加纵向钢筋两端植入原有框架柱中，箍筋植入原有梁中，做法见图四。
对于后加梁与原有梁或原有柱的连接是将原有梁或柱的混凝土保护层凿掉，将新增梁上皮钢筋全部植入原有梁或柱中，下皮钢筋要求五根且不小于2/3下皮钢筋数植入原有梁或柱中，其余下皮钢筋至主梁边截断。新增梁每侧两根腰筋植入原有梁或柱中，以承担部分剪力作用，做法见图五。
3 结论
①本工程新增柱与地下室原有柱在连接处采用加大截面方法，此方法连接可靠，施工简便。②选择合理的结构加固方案是工程师在设计时应考虑的重要内容，加固方案选择应在满足结构安全情况下，尽量做到施工简便，经济合理。
参考文献：
[1]建筑抗震设计规范（GB 50011-2001 2002年版）.
[2]混凝土结构加固技术规范（CECS25：90）.
[3]建筑结构荷载规范（GB 50009-2001 2006年版）.
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
关键词：加层改造 抗震加固 荷载验算
1 工程概况
本工程改建前工程概况地下一层为车库，地上为十栋二层商业用房。业主现对此工程进行改建，新方案采用原有地下车库保留，地上单体拆除，新建建筑五层，使用功能为影城、精品店、餐饮、娱乐于一体的商业建筑。由于上部建筑层数及使用功能改变，使上部结构荷载增加，导致原有地下室混凝土构件及基础承载力不满足改造后使用功能要求，因此，需对原有地下室基础、框架柱及地面层梁板进行加固处理。
2 构件加固处理
2.1 原结构框架柱加固 原地下室框架柱中柱截面尺寸为750x750mm，边柱为500x500mm；中柱纵筋采用16Φ25或4Φ25+12Φ20，箍筋采用HRB400级，Φ8@100/200，边柱采用16Φ25，箍筋采用Φ8@100/200。框架柱混凝土强度等级为C30。
根据中国建筑科学研究院编制的《多高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE》计算结果分析，改建后的原有框架柱上的荷载显著增大，水平荷载效应也明显增强。改建后原框架柱主要存在以下几个方面问题：部分框架柱的轴压比超限，主要是由于上部荷载大幅度增加造成的；部分框架柱的纵筋不满足。
针对以上问题我考虑了两种加固方案：方案一采用外包钢加固法，方案二采用加大截面加法。外包钢加固方法是在框架柱四周外包型钢的加固方法，其优点是用于框架柱加固时，施工简便，现场工作量较小，受力可靠；缺点是用钢量较大，加固维修费用较高。另外，这种加固法还存在外包钢需要进行防腐处理等问题。加大截面加固法优点施工简单，适应性强，并具有成熟的设计和施工经验；缺点现场施工的湿作业时间长，对上部结构施工时间有一定影响，且加固后的建筑物使用空间有一定的减小。我认为加固方案的选择不应只局限于直接投资的多少，还应考虑后期维护费用等因素。考虑工程造价、施工难易程度，确定在不影响建筑使用功能情况下采取加大截面加固法。
2.1.1 为了保证地下室框架柱刚度的连续性，增加对框架柱周围楼板的有效约束，对地下室不满足要求的框架柱沿全高加固。柱子截面增大的具体尺寸除应满足设计要求外，同时还要考虑加固部分柱纵筋的布置及构造要求，我在设计时将地下室柱每侧增加100mm。
2.1.2 为保证新旧混凝土的共同工作，要求施工时将原混凝土柱箍筋以外的保护层凿掉，用钢丝刷刷去浮渣，用清水冲洗干净后在结合面上涂刷一层高粘结性能的截面结合剂，绑扎钢筋后用无收缩混凝土浇注。且混凝土强度等级比原构件混凝土强度等级提高一个等级。因加大截面部分钢筋比较密集，采用普通混凝土浇注比较困难，而无收缩混凝土具有很好的流动性和很高的强度，比普通混凝土更容易保证加大截面的质量。
2.1.3 与地下室外墙相连边柱加固时，将新增箍筋植入地下室外墙中，植入长度满足受力要求，见图一；中柱加固时，因箍筋不能采用与现浇混凝土柱箍筋相同形式，因此箍筋分为两部分绑扎，然后一侧箍筋与另一侧箍筋焊接，单面焊接长度满足10倍钢筋直径，见图二。
2.2 原有地下室柱与地上新增柱连接做法 对于地下室不需要加固的框架柱与地上新增柱在±0.000连接作法是本工程设计及施工的难点。由于原有地下室框架柱与框架梁节点处钢筋比较密集，如新增柱纵筋全部采用植筋方法，则施工难度较大，且很难在梁柱节点处形成刚性节点。考虑本工程为框架结构，地震作用下，框架是主要抗侧力构件，承担全部水平力作用，应保证节点处有可靠的连接，以传递强震作用下的轴力与弯矩。我们采用新增柱与地下室原有柱在连接处加大截面的方法，截面每侧扩出100mm或125mm，将新增柱钢筋锚固在地下室框架柱中，地下室柱加大截面高度满足新增柱钢筋锚固长度要求，做法见图三。
2.3 地下室顶板梁的加固 原地下室顶板厚度为200mm，双层双向配筋，主受力方向以Φ12@200（下皮)与Φ12@150（上皮）为主，次受力方向以Φ10@200（下皮)与Φ12@200（上皮）为主。框架梁截面尺寸短向以400x600mm为主，长向以400x900mm为主。框架梁与楼板的混凝土强度等级均为C30。地下室顶板的大部分框架梁、次梁及楼板满足改造后的使用功能要求。对于部分承载力不满足要求梁采取加大梁截面方法，增加梁下皮纵向钢筋，提高梁的刚度。将新增加纵向钢筋两端植入原有框架柱中，箍筋植入原有梁中，做法见图四。
对于后加梁与原有梁或原有柱的连接是将原有梁或柱的混凝土保护层凿掉，将新增梁上皮钢筋全部植入原有梁或柱中，下皮钢筋要求五根且不小于2/3下皮钢筋数植入原有梁或柱中，其余下皮钢筋至主梁边截断。新增梁每侧两根腰筋植入原有梁或柱中，以承担部分剪力作用，做法见图五。
3 结论
①本工程新增柱与地下室原有柱在连接处采用加大截面方法，此方法连接可靠，施工简便。②选择合理的结构加固方案是工程师在设计时应考虑的重要内容，加固方案选择应在满足结构安全情况下，尽量做到施工简便，经济合理。
参考文献：
[1]建筑抗震设计规范（GB 50011-2001 2002年版）.
[2]混凝土结构加固技术规范（CECS25：90）.
[3]建筑结构荷载规范（GB 50009-2001 2006年版）.
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文