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某教学楼基础工程的加固处理
浅谈某教学楼工程加固加层改造设计
摘要。随着国民经济快速发展，人们对生产生活条件的要求逐步提高，对现有建筑结构的鉴定和加固也日益增多。文章结合某学校框架结构工程的加固改造设计实例，对加层设计后新旧结构之间的连接节点作了设计探讨。
关键词：建筑工程；加固改造；设计1工程概况
某教学楼工程位广东东莞，建于2000年，为现浇混凝土框架结构，无地下室，地上3层，层高分别为4.5、3.
9、3.9m，总建筑面积2300m2，上人屋面。建筑物基础采用钢筋混凝土独立基础，埋置深度2m，落至粉质粘土层，承载力特征值为190kn/m2。由于使用功能的改变，要求在原结构上加盖2层作为学生活动中心与舞蹈教室，2009年对该食堂进行加固改造与加层设计，加层部分层高为3.9m。2原结构安全验算及加层方案选取2.1沉降观测与地基承载力验算
该建筑物地基比较均匀，经沉降观测点观测到的沉降数据和竣工时的数据对比发现变化不大，地基已趋于稳定，未发现不均匀沉降的情况。
工程竣工至今9年时间，粉质黏土地基趋于密实，其地耐力按有关资料能提高20%～30%，但由于加设两层后，经验算，部分基础的地基承载力仍有不足，需要采取加固措施。
2.2构件承载力验算
对原结构用satwe有限元软件进行抗震整体计算分析，并结合构造进行综合评价，对结构基础、梁、柱、板等构件进行验算，发现原结构有如下特点：1）梁、板承载力较为富余，加层对其影响相对较小。
2）a，b轴线上各柱轴压比较小，有加荷的潜力，框架柱b2～b
4、c2～c5轴压比较大，若加荷，轴压比很可能超限。
3）a，b轴线上各柱下独立基础的设计富余量很大，b2～b
4、c2～c5柱下独立基础设计富余量相对较小。
4）结构不能直接进行加层，必须对旧结构先加固后方能加层。
2.3加层方案选取
按照经济、安全、适用的原则，在加层设计中应有效利用原结构的设计的富余量，充分发挥原有构件的潜力。经过综合分析采用钢筋混凝土框架结构作为加层部分的结构形式，其优点为能与原结构相同并很好地进行连接，造价低，更加符合学生食堂的使用要求。3加固设计方法3.1框架柱的加固设计
框架柱b2～b
4、c2～c5，设计富余量比较小，加层后轴压比超限，在7度多遇地震下抗震能力不足，需要进行加固处理。由于食堂空间比较大，无空间限制，故选择采用”增大柱截面加固法”来进行加固处理。经计算需对1～3层的框架柱b2～b
4、c2～c5进行加固处理。现以c2柱的设计加固方法作详细介绍。
首先在原钢筋混凝土柱的外围增加主筋和箍筋，再浇注混凝土，使
原柱尺寸增加至600mm×600mm，经过加固后的c2柱剖面图如图1所示。运用satwe软件对加层前后结构进行模拟，得底层c2柱各内力参数如表1所示。
由表1看出，经过加固加层后，框架柱的各项指标均达到规范要求，柱的受压、受弯、受剪承载力以及刚度得到全面提高。
使用该加固方法经济可靠、简便易行，达到了预期的要求。施工过程中，采用增大柱截面法对柱进行加固应注意以下要点：1）为保证新旧混凝土充分结合，需在结合面上开凿出6mm左右的凹凸槽并将表面清洗干净，再在上面刷一层纯水泥。
2）新增的纵向钢筋也需按照规范要求进行锚固，以保证其有效传力。
3）梁柱交接处加入箍筋钻孔时可能对原结构产生影响，故应按照等体积配箍率的原则将其换算成粗而稀的钢筋。
3.2柱下独立基础加固
结构基础采用现浇混凝土独立基础，经验算，加层后框架柱b2～b
4、c2～c5柱下独立基础抗弯剪能力略有不足，其余基础则能满足规范要求。地基土质较弱，加层后，地基的承载能力不够，需对框架柱b2～b
4、c2～c5柱下独立基础进行扩展以减小地基承受的作用力，经研究决定采用植筋加固补强法加大基础截面进行改造加固。加固c2柱下独立基础如图2所示。
可以看出，采用植筋加固扩大基础截面面积的方法一定程度上减少了基底压力，且对原结构无损伤，经济效益与社会效益显著，达到了预先的加固目的。
施工过程中，采用植筋加固补强法应注意以下要点。1）按规范要求对钢筋进行锚固，锚固前应进行清孔，以保证达到设计的粘结强度。
2）钻孔前要用仪器对原结构中的钢筋位置进行测定，以免钻孔造成对原结构的损坏。
3）植筋施工完毕后需进行拉拔试验，检验其抗拔力是否达到设计要求。
3.3其他部分改造加固措施
1）减轻上部加层结构重量，采取以轻质保温材料陶粒土空心砖作为填充墙材料的措施。
2）减轻下部结构的重量，采取加大原结构门窗开洞面积的方法。3）加强新旧结构交接处连接的可靠度。
4）梁、板承载力有富余无需特别加固，只需剔除原结构屋面防水层。
3.4新旧结构连接处做法
由于原柱没有足够长的钢筋来进行焊接，经研究决定在原屋面上加做一条500mm×500mm的圈梁，把原结构屋面梁凿开，将其与圈梁钢筋进行焊接，再将加层柱钢筋及圈梁钢筋与下层柱深入梁内的钢筋进行焊接。这样大圈梁就形成一道箍，也形成了一个支座将上下
层柱进行有效连接，如图3所示。这样很大成程度上提高了结构的整体性，使新旧结构的连接更为紧密。4结构位移复核
由于建筑物高度增加了7.8m，上部荷载也相应增大很多，为了确保其安全性，需对结构在地震作用下的位移进行复核。由于新旧结构之间的连接牢靠，可不考虑连接处对整体结构的影响。用satwe进行模拟，得出加固加层前后结构沿y方向的位移与位移角的值。可以看出，结构虽然加高2层，但经加固后，y方向顶层位移值为17.2mm，最大位移角为1/812，满足gb50011-2001《建筑抗震设计规范》（2008版）弹性层间位移角及位移限制要求，加固后的部分楼层比原结构的安全性有所提高，加固方案起到了很好的效果。5结束语
在本工程中，采用增大柱截面法加固全面提高框架柱的各项性能，施工易行，经济可靠，该方法起到了很好的效果，通过植筋加固扩大基础截面的方法有效提高基础的抗弯剪能力，减少基底压力，对原结构无损伤，具有良好的经济效益。参考文献
[1]叶增平，某教学楼加层改造前的鉴定与加固设计[j]工程抗震与加固改造，2008.05注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。
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