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(2012年)东营市公路管理局办公楼增层改造加固设计

发布时间:2022-05-25 18:31:11    来源:    点击:

1、工程概况

东营市公路管理局办公楼位于山东省东营市,原结构为8层钢筋混凝土框架结构,局部9层电梯机房,无地下室,总建筑面积约8600平方米,1998年7月竣工投入使用(图2)。
 
图2 东营市公路管理局办公楼北立面
因业主使用要求,需将1~6层平面中部分构件切除、并在相应位置增加构件(图3),使平面成为规则的矩形。
 

            
           图3图中交叉线填充为原构件切除区域,斜线填充为新增构件区域。
            改造后1~6层平面与原7层相同(图4),各层平面轴线尺寸64.8m×16.2m。
           
图4 原7层平面
改造各层平面后,增加与1~8层相同平面尺寸的第9层(图5),
             
图5 第9层平面
局部十层为电梯机房、水箱间,十层外圈为装饰构架梁,改造后建筑面积约10000平方米。
设计之前,我单位对原结构进行了鉴定,作为设计的依据之一。改造设计的同时,应对结构进行抗震加固设计,改造加固后整体结构满足国家现行有关标准的要求。
建筑结构的安全等级:二级。设计使用年限:40年(到期后应进行可靠性鉴定,合格可继续使用)。建筑抗震设防类别:标准设防类(丙类)。地基基础设计等级:乙级。
本工程自然条件:基本风压:ω0=0.50kN/m2(n=50),ω0=0.55kN/m2(n=100)。地面粗糙度:B类。基本雪压:s0=0.30kN/m2。抗震设防烈度:7度。设计基本地震加速度:0.10g。设计地震分组:第三组。建筑物场地类别:Ⅲ类。
2、改造加固方案选取
增层改造后,该建筑9层、局部10层,高度39.6m,根据《高层建筑钢筋混凝土结构技术规程》(JGJ 3-2010)为A级高度钢筋混凝土高层建筑。
可供选用的改造加固方案:
直接增层改造加固,增层加固改造后结构形式仍然是高层钢筋混凝土框架;
增加剪力墙,改变结构体系改造加固,增层加固改造后结构形式为高层钢筋混凝土框架—剪力墙。
2.1直接增层改造加固(高层钢筋混凝土框架结构)根据《高层建筑钢筋混凝土结构技术规程》(JGJ 3-2010),该建筑增层后框架抗震等级:二级。
经计算,1~6层存在不同程度的框架柱轴压比超限的情况;由于1层层高较大,为薄弱层,在水平荷载作用下,底层框架梁、柱,其他层框架梁、柱,存在不同程度的承载力不满足要求,需进行加固处理。
对于轴压比不满足要求的框架柱,应采用增大截面法进行加固,柱截面增大后刚度变化,会影响周边构件,需反复调整计算;本工程承载力不满足要求的柱、梁最有效的加固方法仍为增大截面法;增大截面法需采用高强自密实免振捣灌浆料施工,工程造价较高;且由于1层层高较大,加固后仍为薄弱层。
基于造价和增层改造加固后结构抗震性能方面的原因,舍弃了直接增层改造加固的方案。
2.2改变结构体系改造加固(高层钢筋混凝土框架—剪力墙结构)
经试算,选取在各层图6所示增设剪力墙的方案,剪力墙延伸至9层顶。

图6剪力墙布置平面图
对于高层钢筋混凝土框架—剪力墙结构,根据《高层建筑钢筋混凝土结构技术规程》(JGJ 3-2010)8.1.3条第2款:当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的10%但不大于50%时,按框架—剪力墙结构进行设计。该结构增层并增设剪力墙后,满足该款要求,框架抗震等级为三级,剪力墙抗震等级二级。
由于结构形式改为框架—剪力墙结构且框架抗震等级为三级,经计算改变结构体系后不存在框架柱轴压比超限的问题;加固范围为与剪力墙相连的框架梁、柱,使其加固后满足与剪力墙相连的框架的要求;其余框架梁、柱不需加固;剪力墙为新加构件,施工空间较大便于浇筑,采用普通混凝土即可,造价较低;由于增设剪力墙加大了结构整体刚度,改变结构体系后,不存在薄弱层;结构整体抗震性能较好(图7)。
 
图7
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