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【摘 要】本文对建筑结构加层改造设计为例，增加夹层的两个加固方案的比较，结合原结构的实际情况，选取既为施工简便易行，又能确保工程质量安全的施工设计方案，完成加层加固方案的可行性与安全性论证。以及进一步探讨了植筋建筑产生的问题和在抗震中对建筑物的影响。
【关键词】加层改造；建筑结构；加固方案；抗震性能
1、工程概况
本工程位于某经济开发区，是一个地上17层，地下1层的高层商业小区，建筑高度差不多60米，一共有8栋高层建筑，其中7，8栋为11层，其余1，2，3，5，6，9都为17层，1期为1，2，3栋。2期为5，6，7，8，9栋与1层地下室，都为剪力墙结构，首层与2层为大型商场，本工程所在地区抗震设防烈度为6度.每栋建筑在三层位置都有部分的局部转换。
2、新增加层结构设计及施工方案
本工程1栋在首层上3米处加建了一个面积大概为200平方的办公室，5-9栋在首层往上2.7米处加建了一个夹层作商业用途，而且分布在不同的高度上，设计和施工均有一定的难度。
2.1 结构设计方案
增加夹层属于结构改造工程，在结构设计中，不仅要求夹层结构于计算上安全，还要求结合原建筑物结构的特点，所提出的夹层锚固措施安全可靠，施工上简易可行，且应尽量避免对建筑物原有梁、板、剪力墙等构件的破坏。本工程的关键在于新增夹层挑梁的设计，为此，根据工程实践中遇到的困难，经探讨，先后提出了两个新增夹层挑梁与原建筑物锚固的方案。
（1）方案一：夹层挑梁主筋焊接锚固。在新加夹层挑梁轴线上的室内剪力墙上预埋钢板，挑梁主筋穿过室外的剪力墙（梁）后，与预埋钢板焊接锚固。该方案在第五层夹层施工时，发现如下问题：
①由于新加夹层的挑梁均设置在纵横两向剪力墙的交接处，该位置属暗柱，钢筋数量较多且密集，在附加架立筋和钢筋植筋锚固时，发现成孔十分困难，且在成孔过程中对原结构扰动较大。
②安装困难，表现在：第一，与钢板焊接的夹层挑梁主筋在穿过外墙剪力墙时，为躲避原有剪力墙内的钢筋，造成与附墙钢板偏差较大，夹层主筋与钢板的焊接十分困难，质量也无法保证。第二，内墙两侧的钢板通过Φ22 短钢筋对拉连接，该对拉短钢筋在穿孔过程中，亦为了躲避剪力墙内的钢筋，无法保证平直，造成钢板开孔较大，短钢筋与钢板的塞焊质量也难以保证。第三，施工难度较大，进度十分缓慢。基于以上原因，方案一在1栋施工完毕后放弃，目前已投入使用，第5-9栋在首层往上2.7米处加建了一个夹层作商业用途开始按下述方案二进行施工。
（2）方案二：夹层钢筋穿墙或锚固在新加附墙柱内。
方案二与方案一的实质区别在于取消了附墙钢板，改以附墙钢筋混凝土柱。这样新加夹层挑梁主筋穿墙后直接弯入附墙柱内锚固，由于可锚固范围扩大，给施工安装带来极大的方便，施工质量也得到了保证。
3、植筋建筑在高层抗震中对高层建筑的影响
根据《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001），本工程结构设计使用年限为50年；本工程建筑结构安全等级为二级，结构重要性系数γ0=1.0；根据《建筑抗震设防分类标准》（GB50223），本工程抗震设防类别为丙类；根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001），本工程所在地区抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.10g。
地震力对结构的作用常显反复交替的形式，一般认为，只要将滞回耗能控制在合理范围内，便可保证结构具有足够的抗震性能，防止结构出现过度损伤或性能退化。至今，植筋抗震性能主要通过对比构件在反复荷载作用下的滞回曲线饱满程度、极限承载力、位移延性、刚度退化以及耗能性能等方面作出评价。
3.1 植筋深度不同的影响
用环氧砂浆作为植筋材料，锚固长度为15D，进行了低周反复加载试验，植筋梁呈现脆性破坏，通过对钢筋应变分析认为钢筋已经达到了屈服强度，钢筋拔出是环氧砂浆密实度的问题，若采取措施增强环氧砂浆施工的密实度，加强钢筋锚固部分与混凝土的粘结，则环氧砂浆植筋锚固技术是可靠有效的，提出为确保植筋的质量、钢筋的锚固长度可适当增加到20D。良好的延性，位移延性比都达到了4.0左右，植筋构件与整浇构件在延性方面没有多大的差异，刚度退化曲线也与整浇相似，滞回曲线上升下降段都比较平缓。因此，有理由认为当达到某一植筋深度时，植筋构件的各方面性能均可达到整浇试件的水平，植筋节点完全可以取代整浇节点完成抗震设防的任务。
3.2 植筋胶种类的影响
采用环氧砂浆植筋15D，构件在周期反复荷载作用下，钢筋达到屈服后，仍具有较好的变形能力，其延性虽然不如整浇构件，但在施工质量有保证的情况下，其位移延性比也达到了4.0以上。轴压比为3.0，植筋锚固长度为15D的植筋混凝土柱在水平往复荷载作用下的极限承载力、延性和耗能能力与非植筋柱近似，表现出良好的延性和耗能能力，有的甚至优于非植筋柱；但是轴压比为0.3，锚固长度10D的RES00结构胶植筋混凝土柱也具有良好的延性和耗能能力。
3.3 施工因素的影响
在实际施工中，清孔是否彻底、焊接钢筋产生的高温对植筋胶的性能也会产生影响。利用环氧砂浆作为粘结剂时，要采取措施增强环氧砂浆施工的密实度Ⅲ。焊接温度和高温（火灾）对植筋效果的影响可以通过适当增加锚固长度加以保证，节点的耗能性能在温度2000C以上时会有很大损失。焊接点在距胶体10D 的位置，所产生的高温对JGN、HRB335植筋混凝土柱的抗震性能无较大影响。
3.4 抗震耗能能力的计算方法
目前延性的计算方法有多种，用于植筋抗震分析的主要是位移延性比、极限位移角和塑性变形系数三个指标。采用能量等值法，在试件的骨架曲线上确定屈服点，取水平荷载下降15时的位移为极限位移。
4、大跨度板植筋需要注意的问题
由于加层梁属于新建结构，本次加层改造的难点在于和原结构相连的柱子的加同。难于主体结构框架柱抗震等级为一级，柱节点钢筋非常密集，新加柱钢筋植筋有很大难度。设计中应尽量考虑预留的截面一定的混凝土柱头分批焊接柱头钢筋作为新加柱的纵向钢筋，尽量减少植筋，减少对原结构造成不必要的损伤。
对于大跨度梁两侧的柱子，初步方案采用增大截面法进行加固设计，柱钢筋采用植筋的方式，后经过施工队反应植筋过多，很难施工。分析其原因主要是原结构屋顶的柱节点的钢筋太密集造成的，在屋顶的柱节点处，原结构柱的钢筋锚人梁中，而柱四周的梁筋也在此交叉。而上层大跨度梁支座柱的配筋由于大跨度梁的原因，柱配筋很大，需植筋的根数很多。
加层改造可以采取的方案多种多样，设计人员需要掌握一些常用的方法，针对具体的工程进行比较分析，尽可能的考虑施工的可行性，减少对已建结构的损伤，保证原结构的正常工作。同时设计时需考虑加层部分对原结构的影响，进行整体验算。
5、结语
（1）在高层建筑施工中，于不同高度处新增大量夹层的工程案例在国内较少报道，本工程为剪力墙结构的高层建筑新增夹层提供了一个案例，为以后的相关工程借鉴起到抛砖引玉的作用。
（2）改造工程施工需要充分考虑原结构的实际情况，理论联系实际，将新加构建与原有构件有机结合起来，才能避免如本工程所制定的方案一施工难度大，质量无法保证的情况。
（3）本工程完工至今，新增加层无变形无裂缝，安全可靠。房屋加层改造涉及面广，原建筑建造时间长、变化大、情况复杂，要做到适用、经济、快捷难度很大，目前还没有专门的加层设计法令性规定，因此设计前要广泛收集资料，现场调查，认真分析资料，确定合理的结构方案。
参考文献：
[1]张德武；王泽军；杜梅；某高层建筑加层分析及加固設计[J]；工程建设与设计；2009年01期
[2]孟宪德；江声述；杨蔚彪；蔡俊坚；某烂尾楼的改造与加层设计[J]；建筑结构；2006年11期
[3]李华亭；王立超；田端峰；任广瑞；高层建筑混凝土柱抗震加固方案探讨（二）[J]；工程抗震与加固改造；2006年02期
【关键词】加层改造；建筑结构；加固方案；抗震性能
1、工程概况
本工程位于某经济开发区，是一个地上17层，地下1层的高层商业小区，建筑高度差不多60米，一共有8栋高层建筑，其中7，8栋为11层，其余1，2，3，5，6，9都为17层，1期为1，2，3栋。2期为5，6，7，8，9栋与1层地下室，都为剪力墙结构，首层与2层为大型商场，本工程所在地区抗震设防烈度为6度.每栋建筑在三层位置都有部分的局部转换。
2、新增加层结构设计及施工方案
本工程1栋在首层上3米处加建了一个面积大概为200平方的办公室，5-9栋在首层往上2.7米处加建了一个夹层作商业用途，而且分布在不同的高度上，设计和施工均有一定的难度。
2.1 结构设计方案
增加夹层属于结构改造工程，在结构设计中，不仅要求夹层结构于计算上安全，还要求结合原建筑物结构的特点，所提出的夹层锚固措施安全可靠，施工上简易可行，且应尽量避免对建筑物原有梁、板、剪力墙等构件的破坏。本工程的关键在于新增夹层挑梁的设计，为此，根据工程实践中遇到的困难，经探讨，先后提出了两个新增夹层挑梁与原建筑物锚固的方案。
（1）方案一：夹层挑梁主筋焊接锚固。在新加夹层挑梁轴线上的室内剪力墙上预埋钢板，挑梁主筋穿过室外的剪力墙（梁）后，与预埋钢板焊接锚固。该方案在第五层夹层施工时，发现如下问题：
①由于新加夹层的挑梁均设置在纵横两向剪力墙的交接处，该位置属暗柱，钢筋数量较多且密集，在附加架立筋和钢筋植筋锚固时，发现成孔十分困难，且在成孔过程中对原结构扰动较大。
②安装困难，表现在：第一，与钢板焊接的夹层挑梁主筋在穿过外墙剪力墙时，为躲避原有剪力墙内的钢筋，造成与附墙钢板偏差较大，夹层主筋与钢板的焊接十分困难，质量也无法保证。第二，内墙两侧的钢板通过Φ22 短钢筋对拉连接，该对拉短钢筋在穿孔过程中，亦为了躲避剪力墙内的钢筋，无法保证平直，造成钢板开孔较大，短钢筋与钢板的塞焊质量也难以保证。第三，施工难度较大，进度十分缓慢。基于以上原因，方案一在1栋施工完毕后放弃，目前已投入使用，第5-9栋在首层往上2.7米处加建了一个夹层作商业用途开始按下述方案二进行施工。
（2）方案二：夹层钢筋穿墙或锚固在新加附墙柱内。
方案二与方案一的实质区别在于取消了附墙钢板，改以附墙钢筋混凝土柱。这样新加夹层挑梁主筋穿墙后直接弯入附墙柱内锚固，由于可锚固范围扩大，给施工安装带来极大的方便，施工质量也得到了保证。
3、植筋建筑在高层抗震中对高层建筑的影响
根据《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001），本工程结构设计使用年限为50年；本工程建筑结构安全等级为二级，结构重要性系数γ0=1.0；根据《建筑抗震设防分类标准》（GB50223），本工程抗震设防类别为丙类；根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001），本工程所在地区抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.10g。
地震力对结构的作用常显反复交替的形式，一般认为，只要将滞回耗能控制在合理范围内，便可保证结构具有足够的抗震性能，防止结构出现过度损伤或性能退化。至今，植筋抗震性能主要通过对比构件在反复荷载作用下的滞回曲线饱满程度、极限承载力、位移延性、刚度退化以及耗能性能等方面作出评价。
3.1 植筋深度不同的影响
用环氧砂浆作为植筋材料，锚固长度为15D，进行了低周反复加载试验，植筋梁呈现脆性破坏，通过对钢筋应变分析认为钢筋已经达到了屈服强度，钢筋拔出是环氧砂浆密实度的问题，若采取措施增强环氧砂浆施工的密实度，加强钢筋锚固部分与混凝土的粘结，则环氧砂浆植筋锚固技术是可靠有效的，提出为确保植筋的质量、钢筋的锚固长度可适当增加到20D。良好的延性，位移延性比都达到了4.0左右，植筋构件与整浇构件在延性方面没有多大的差异，刚度退化曲线也与整浇相似，滞回曲线上升下降段都比较平缓。因此，有理由认为当达到某一植筋深度时，植筋构件的各方面性能均可达到整浇试件的水平，植筋节点完全可以取代整浇节点完成抗震设防的任务。
3.2 植筋胶种类的影响
采用环氧砂浆植筋15D，构件在周期反复荷载作用下，钢筋达到屈服后，仍具有较好的变形能力，其延性虽然不如整浇构件，但在施工质量有保证的情况下，其位移延性比也达到了4.0以上。轴压比为3.0，植筋锚固长度为15D的植筋混凝土柱在水平往复荷载作用下的极限承载力、延性和耗能能力与非植筋柱近似，表现出良好的延性和耗能能力，有的甚至优于非植筋柱；但是轴压比为0.3，锚固长度10D的RES00结构胶植筋混凝土柱也具有良好的延性和耗能能力。
3.3 施工因素的影响
在实际施工中，清孔是否彻底、焊接钢筋产生的高温对植筋胶的性能也会产生影响。利用环氧砂浆作为粘结剂时，要采取措施增强环氧砂浆施工的密实度Ⅲ。焊接温度和高温（火灾）对植筋效果的影响可以通过适当增加锚固长度加以保证，节点的耗能性能在温度2000C以上时会有很大损失。焊接点在距胶体10D 的位置，所产生的高温对JGN、HRB335植筋混凝土柱的抗震性能无较大影响。
3.4 抗震耗能能力的计算方法
目前延性的计算方法有多种，用于植筋抗震分析的主要是位移延性比、极限位移角和塑性变形系数三个指标。采用能量等值法，在试件的骨架曲线上确定屈服点，取水平荷载下降15时的位移为极限位移。
4、大跨度板植筋需要注意的问题
由于加层梁属于新建结构，本次加层改造的难点在于和原结构相连的柱子的加同。难于主体结构框架柱抗震等级为一级，柱节点钢筋非常密集，新加柱钢筋植筋有很大难度。设计中应尽量考虑预留的截面一定的混凝土柱头分批焊接柱头钢筋作为新加柱的纵向钢筋，尽量减少植筋，减少对原结构造成不必要的损伤。
对于大跨度梁两侧的柱子，初步方案采用增大截面法进行加固设计，柱钢筋采用植筋的方式，后经过施工队反应植筋过多，很难施工。分析其原因主要是原结构屋顶的柱节点的钢筋太密集造成的，在屋顶的柱节点处，原结构柱的钢筋锚人梁中，而柱四周的梁筋也在此交叉。而上层大跨度梁支座柱的配筋由于大跨度梁的原因，柱配筋很大，需植筋的根数很多。
加层改造可以采取的方案多种多样，设计人员需要掌握一些常用的方法，针对具体的工程进行比较分析，尽可能的考虑施工的可行性，减少对已建结构的损伤，保证原结构的正常工作。同时设计时需考虑加层部分对原结构的影响，进行整体验算。
5、结语
（1）在高层建筑施工中，于不同高度处新增大量夹层的工程案例在国内较少报道，本工程为剪力墙结构的高层建筑新增夹层提供了一个案例，为以后的相关工程借鉴起到抛砖引玉的作用。
（2）改造工程施工需要充分考虑原结构的实际情况，理论联系实际，将新加构建与原有构件有机结合起来，才能避免如本工程所制定的方案一施工难度大，质量无法保证的情况。
（3）本工程完工至今，新增加层无变形无裂缝，安全可靠。房屋加层改造涉及面广，原建筑建造时间长、变化大、情况复杂，要做到适用、经济、快捷难度很大，目前还没有专门的加层设计法令性规定，因此设计前要广泛收集资料，现场调查，认真分析资料，确定合理的结构方案。
参考文献：
[1]张德武；王泽军；杜梅；某高层建筑加层分析及加固設计[J]；工程建设与设计；2009年01期
[2]孟宪德；江声述；杨蔚彪；蔡俊坚；某烂尾楼的改造与加层设计[J]；建筑结构；2006年11期
[3]李华亭；王立超；田端峰；任广瑞；高层建筑混凝土柱抗震加固方案探讨（二）[J]；工程抗震与加固改造；2006年02期