论文部分内容阅读
摘要：对主体结构已竣工的项目按业主要求增大使用面积，并按提高了抗震设计地震分组进行改扩建加固设计。对比加固前后结构构件强度、变形指标从结构体系整体概念进行加固改造，并提出了在工程加固实践运用中应遵循工序和原则。加固项目完工后获得业主好评。
关键词：改建；扩建；抗震加固；结构设计
该工程为为多层商业建筑，地面至坡屋面下口高度均为l6．03 m，结构形式为框架结构。该项目2008年6月主体结构竣工，部分墙体已抹灰。现按业主要求重新进行改扩建，总面积12187．58m2 ，其中扩建面积2981．88 m2，改建面积9205．7 m2。原结构按7度(0．10g)第二组进行抗震设计，现统一按7度(0．10g)第三组进行改扩建加固。基本风压 =0.3 kN／m2，地面粗糙度为B类。场地类别为Ⅱ类，采用独立基础，基础持力层为稍密及以上卵石层 =320 N／mm2。原结构和调整后结构平面布置见图1，图中阴影部分为改扩建部分。
1 加固材料及要求
(1)扩建部分混凝土强度等级：柱、墙、梁、板均为C30。
(2)改建部分所需要浇筑的混凝土均采用c35～b偿收缩细石混凝土(在水中养护14 d的限制膨胀率应大于0．025％ ；在水中养护14 d、空气中养护28 d的限制
干缩率应小于0．03％)，且在膨胀剂的选择中不得使用铝粉作为混凝土的膨胀剂。
(3)加固使用的纤维复合材为聚丙腈基(PAN基)12k以下的小丝束碳纤维，单位面积质量为250 g/m2，密度为0．00018 g/mm2，厚度为0．139 mm。纤维复合材采用高强度I级单向织布，安全性能指标如下：抗拉强度标准值≥3400 MPa；受拉强度弹性模量2．4×10 5MPa；伸长率≥1．7％；弯曲强度危≥700 MPa；层间剪切强度≥45 MPa；仰贴条件下纤维复合材与混凝土正拉粘结强度≥2．5 MPa，且为混凝土内聚破坏。
2 结构抗震加固设计
2．1 计算文本
本工程采用中国建筑科学研究院SATWE软件整体分析计算(2008版)。其主要结构参数指标见表1。
2．2 加固方法
复核原结构构件配筋情况．对构件承载能力不足、变形过大分别采用不同加固方法并同时考虑施工工艺成熟性与可操作性。如基础主要采用加大截面尺寸法满足地基承载力和变形要求：框架柱的轴压比超限采取加大截面的方法，承载能力不足采用碳纤维环向约束法提高柱的承载力和延性；框架梁支座负弯矩加固主要采取梁侧加腋的方法，跨中正弯矩加固采用加大截面法：对增加现浇板采用钢筋植筋法。加固大样见图2至6。
3 加固过程应遵循工序和原则
加固前应先对原结构需要拆除的部分进行拆除，拆除施工应采取合理稳妥的施工措施，避免伤及保留部分的混凝土和钢筋。凡拆除后需要恢复或加固的部位，均应事先确定保留原结构钢筋的长度，以减少植筋和接筋；拆除施工应先支保护架，避免拆除混凝土下坠对结构造成冲击力：拆除混凝土的界面应先剔缝(或钻孔)，避免对保留的主体结构造成振动；拆除的渣土应随拆随运，不得堆放超过使用活荷载的重量。同时应采取合理的临时固定措施，对被加固构件进行卸载(拆除已施工的隔墙，全面清除楼面上的外荷载)，加固施工从下至上依次进行，下层加固完成后方可施工上层。其次应对原结构多余的洞口进行封堵，将洞口周边的混凝土凿毛，与原设计同等直径钢筋连接被截断的钢筋，再用微膨胀混凝土浇筑。碳纤维片材be=200 mm，间距400mm，洞口上下均匀粘贴。最后应对原构件混凝土存在的缺陷清理至密实部位，并将表面凿毛或打成沟槽．沟槽深度不宜小于4 mm，间距不宜大于箍筋间距或200 mm，被包的混凝土棱角应打掉，同时应除去浮渣、尘土。
在原有的构件上植筋时，应剔除被植筋构件界面处的保护层，但不得伤及原构件钢筋内侧的混凝土，植筋深度从原有钢筋中心线计算。
碳纤维布对补粘贴部位的混凝土构件表面进行处理时，用砂轮或角磨机打磨混凝土表面以除去表面疏松层及油污等杂质，直至完全露出新的混凝土界面，并用压缩空气将表面浮灰清除干净，再用丙酮擦拭混凝土表面，以彻底清除其粘合面杂质并保持干燥。经清理打磨后的混凝土表面，若局部有凹陷，应先用修补胶填充找平，对有内转角的部位尚应抹成平滑的曲面，然后再进行糙化处理。碳纤维布转角粘贴时，对梁、柱的棱角应采用机械打磨成圆弧角，进行圆化处理，圆弧角的半径应不小于20mm。施工时要求粘贴纤维材料部位的混凝土表层含水率不应大于4％ ．对含水率超限的混凝土和浇筑不满90 d的混凝土应进行人工干燥处理。同时应采用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面。且在表面指触干燥后尽快进行找平处理．找平层表面指触干燥后尽快进行粘贴碳纤维布。最后将粘贴纤维布用手轻压贴于需粘贴的位置，采用专用滚筒顺纤维方向多次滚压，挤除气泡，使浸渍树脂充分浸透纤维布，滚压时不得损伤碳纤维布。多层粘贴时应在纤维表面的浸渍树脂指触干燥后尽快进行下一层粘贴，并在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂。
4 结语
由于原结构于2008年6月主体竣工，随后业主提出改扩建要求，因此加固项目未考虑时效性，包括混凝土强度变化、耐久性影响等因素。同时以2008年5月四川汶川地震为分水岭，加固过程中提高了抗震设计分组，并重点围绕结构整体概念进行加固，避免局部加固的缺陷。加固项目于2009年8月完工，加固效果獲得业主好评。
参考文献
[1] JGJl16-1998，建筑抗震加固技术规程[s]．
[2] J GB50367-2006，混凝土结构加固设计规范[S]．
[3] CECS146-2003，碳纤维片材加固混凝土结构技术规程[S]
[4] CECS38-2004，纤维混凝土结构技术规程[s]．
[5] JGJ145-2004，混凝土结构后锚固技术规程[S]．
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：改建；扩建；抗震加固；结构设计
该工程为为多层商业建筑，地面至坡屋面下口高度均为l6．03 m，结构形式为框架结构。该项目2008年6月主体结构竣工，部分墙体已抹灰。现按业主要求重新进行改扩建，总面积12187．58m2 ，其中扩建面积2981．88 m2，改建面积9205．7 m2。原结构按7度(0．10g)第二组进行抗震设计，现统一按7度(0．10g)第三组进行改扩建加固。基本风压 =0.3 kN／m2，地面粗糙度为B类。场地类别为Ⅱ类，采用独立基础，基础持力层为稍密及以上卵石层 =320 N／mm2。原结构和调整后结构平面布置见图1，图中阴影部分为改扩建部分。
1 加固材料及要求
(1)扩建部分混凝土强度等级：柱、墙、梁、板均为C30。
(2)改建部分所需要浇筑的混凝土均采用c35～b偿收缩细石混凝土(在水中养护14 d的限制膨胀率应大于0．025％ ；在水中养护14 d、空气中养护28 d的限制
干缩率应小于0．03％)，且在膨胀剂的选择中不得使用铝粉作为混凝土的膨胀剂。
(3)加固使用的纤维复合材为聚丙腈基(PAN基)12k以下的小丝束碳纤维，单位面积质量为250 g/m2，密度为0．00018 g/mm2，厚度为0．139 mm。纤维复合材采用高强度I级单向织布，安全性能指标如下：抗拉强度标准值≥3400 MPa；受拉强度弹性模量2．4×10 5MPa；伸长率≥1．7％；弯曲强度危≥700 MPa；层间剪切强度≥45 MPa；仰贴条件下纤维复合材与混凝土正拉粘结强度≥2．5 MPa，且为混凝土内聚破坏。
2 结构抗震加固设计
2．1 计算文本
本工程采用中国建筑科学研究院SATWE软件整体分析计算(2008版)。其主要结构参数指标见表1。
2．2 加固方法
复核原结构构件配筋情况．对构件承载能力不足、变形过大分别采用不同加固方法并同时考虑施工工艺成熟性与可操作性。如基础主要采用加大截面尺寸法满足地基承载力和变形要求：框架柱的轴压比超限采取加大截面的方法，承载能力不足采用碳纤维环向约束法提高柱的承载力和延性；框架梁支座负弯矩加固主要采取梁侧加腋的方法，跨中正弯矩加固采用加大截面法：对增加现浇板采用钢筋植筋法。加固大样见图2至6。
3 加固过程应遵循工序和原则
加固前应先对原结构需要拆除的部分进行拆除，拆除施工应采取合理稳妥的施工措施，避免伤及保留部分的混凝土和钢筋。凡拆除后需要恢复或加固的部位，均应事先确定保留原结构钢筋的长度，以减少植筋和接筋；拆除施工应先支保护架，避免拆除混凝土下坠对结构造成冲击力：拆除混凝土的界面应先剔缝(或钻孔)，避免对保留的主体结构造成振动；拆除的渣土应随拆随运，不得堆放超过使用活荷载的重量。同时应采取合理的临时固定措施，对被加固构件进行卸载(拆除已施工的隔墙，全面清除楼面上的外荷载)，加固施工从下至上依次进行，下层加固完成后方可施工上层。其次应对原结构多余的洞口进行封堵，将洞口周边的混凝土凿毛，与原设计同等直径钢筋连接被截断的钢筋，再用微膨胀混凝土浇筑。碳纤维片材be=200 mm，间距400mm，洞口上下均匀粘贴。最后应对原构件混凝土存在的缺陷清理至密实部位，并将表面凿毛或打成沟槽．沟槽深度不宜小于4 mm，间距不宜大于箍筋间距或200 mm，被包的混凝土棱角应打掉，同时应除去浮渣、尘土。
在原有的构件上植筋时，应剔除被植筋构件界面处的保护层，但不得伤及原构件钢筋内侧的混凝土，植筋深度从原有钢筋中心线计算。
碳纤维布对补粘贴部位的混凝土构件表面进行处理时，用砂轮或角磨机打磨混凝土表面以除去表面疏松层及油污等杂质，直至完全露出新的混凝土界面，并用压缩空气将表面浮灰清除干净，再用丙酮擦拭混凝土表面，以彻底清除其粘合面杂质并保持干燥。经清理打磨后的混凝土表面，若局部有凹陷，应先用修补胶填充找平，对有内转角的部位尚应抹成平滑的曲面，然后再进行糙化处理。碳纤维布转角粘贴时，对梁、柱的棱角应采用机械打磨成圆弧角，进行圆化处理，圆弧角的半径应不小于20mm。施工时要求粘贴纤维材料部位的混凝土表层含水率不应大于4％ ．对含水率超限的混凝土和浇筑不满90 d的混凝土应进行人工干燥处理。同时应采用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面。且在表面指触干燥后尽快进行找平处理．找平层表面指触干燥后尽快进行粘贴碳纤维布。最后将粘贴纤维布用手轻压贴于需粘贴的位置，采用专用滚筒顺纤维方向多次滚压，挤除气泡，使浸渍树脂充分浸透纤维布，滚压时不得损伤碳纤维布。多层粘贴时应在纤维表面的浸渍树脂指触干燥后尽快进行下一层粘贴，并在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂。
4 结语
由于原结构于2008年6月主体竣工，随后业主提出改扩建要求，因此加固项目未考虑时效性，包括混凝土强度变化、耐久性影响等因素。同时以2008年5月四川汶川地震为分水岭，加固过程中提高了抗震设计分组，并重点围绕结构整体概念进行加固，避免局部加固的缺陷。加固项目于2009年8月完工，加固效果獲得业主好评。
参考文献
[1] JGJl16-1998，建筑抗震加固技术规程[s]．
[2] J GB50367-2006，混凝土结构加固设计规范[S]．
[3] CECS146-2003，碳纤维片材加固混凝土结构技术规程[S]
[4] CECS38-2004，纤维混凝土结构技术规程[s]．
[5] JGJ145-2004，混凝土结构后锚固技术规程[S]．
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。