河北建筑工程学院 河北张家口 075000
摘要：在建筑物的使用过程中，我们往往会遇到一些针对原结构需要改变其使用功能，增加其建筑面积的情况。为此，这就需要保证原结构在施工改造后的可靠性能。本文针对一既有钢筋混凝土框架增设夹层后加固的工程案例，简述了当下几种常见的加固方法，并对此工程应用到的加固设计、施工方法进行了简要分析和介绍，希望能够对同行业类似工程的加固改造技术提供参考。
关键词：框架结构；增设夹层；加固改造
Analysis of the Expansion Transformation Building With Interlining Reinforce Based on the R.C. Structure
Abstract：In the process of use of the building，we often encounter some original structure needs to change its use function and increase the construction area. Therefore，it is need to keep the original structure in the construction of reliable performance. Based on an existing reinforced concrete frame after adding interlining reinforcement engineering case，this paper expounds the present several common reinforcement methods，and at the same time，introduced the strengthening designs and construction methods about this engineering. hoping to provide some recommendations for the reinforcement of similar projects in the same industry.
Key words：Frame structure；mezzanine alternation；reinforcement
前言
目前在我国城镇建设中，很多建筑项目中使用较多的是钢筋混凝土结构，而随着社会的发展，人们往往通过对已有建筑进行夹层改建改造，扩大建筑使用面积，以此增加其使用功能。这样做不仅可以节省再建过程中消耗的资源，还能充分利用空间，减少扩建过程中对土地的征用。为了保证改造后建筑物结构的安全性与正常使用性不受影响，必须意识到新增夹层部分对原结构的受力性能所带来的影响。本文对混凝土框架楼工程实例的增设夹层加固进行了一些技术探讨，为同类教学、研究、设计及施工人员提供技术参考。
1 案例概况
本工程位于石家庄市鹿泉区抱犊寨风景区东侧，建于2012年。由河北星巢先河房地产开发有限公司开发，该建筑原使用用途为宾馆，建筑层数为地下局部一层，地上二层，砼框架结构且局部有夹层，其中基础为柱下独立基础，建筑总高度为15.6m。建筑结构安全等级为二级，结构设计使用年限50年，结构构件耐火等级为二级，框架抗震等级为四级，抗震设防类别为丙类建筑，抗震设防烈度为6度。基础采用钻孔灌注端承摩擦桩，以碎石层作为桩基持力层，单桩竖向承载力特征值为1200KN，混凝土等级为基础垫层C15，过梁、圈梁、构造柱C20，承台、基础梁及拉梁为C30，主体结构为C30，受力钢筋为HRB400级。
该楼原有使用用途地下室为储藏间，一层会议室，板面标高-0.05m，二层厨房、宴会厅等，标高2.95m，夹层为机房、卫生间，标高7.25m，屋面标高14.6m；现由于业务使用功能的需求，甲方拟将夹层部分改造，于轴线4-7/B-C，3-4/C-H，3-5/H-J部分增设混凝土自承式楼板及钢梁，分别用于新建厨房、走廊及健身房，改造后新增建筑面积为778.16m2，如图一；为了保证原结构的安全，需要对改造后的建筑进行设计与加固。
图一 修改结构平面图
2 受力分析
采用YJKS1.8设计软件建立数据模型，并对改造后的整体结构进行受力验算及抗震性能分析，由于新建结构的扩建位于原结构夹层位置，故重点对扩建后新增板底钢梁的稳定性、夹层及其以下部分框架柱的承载力、新建位置周边附近梁与结构底部基础的受力性能给予着重考虑，如图二所示。经过软件分析后，总结并得出以下结论：
2.1 新建夹层后，由于荷载加大导致承台桩的受力均有不同程度的上升，其中，位于新加钢柱底部作用下的桩基受荷达到了1800KN，远远超过了其持力层的承载力；基础承载力不足，必须采取有效措施，消除隐患。
2.2 扩建后新增混凝土自承重板底的钢梁的承载力，局部稳定性，整体稳定性，以及其平面内外的稳定性能均能达到相关规定的设计要求。
2.3 位于夹层标高部分的框架柱其受力强度并未超过其原有设计值，一、二层范围内的柱子只有轴线5与C交汇处的柱子其轴压比超限；需对此处的柱子加固。
2.4 标高7.25m夹层部分周边位置的梁有五处分别有不同程度的配筋不足问题，需要对其进行加固。
2.5 地下室梁，柱及其顶板受到的轻微影响可忽略不计。
原结构的相应构件与增设夹层后双方受力性能对比表统计如下：
图二 加固构件平面位置
3 常用加固方法
3.1 柱的加固
柱的加固主要有以下几种，其中，增大截面加固法，此时应根据柱的类型、截面形式、所处位置及受力情况等的不同，采取相应的加固构造方式；新增混凝土等级应比原柱提高一级，且不宜低于C25，新增钢筋穿原结构梁、板、墙的孔洞应采用胶粘剂灌注锚固；外粘型钢加固法上下两端应有可靠锚固，纵向受力角钢应由计算确定，加固之前应将原构件截面的棱角打磨成圆角。新增预应力撑杆、缀板以及各种紧固件应进行防锈处理。
3.2 梁的加固
梁主要采用增大截面法，增大截面的尺寸选择应符合构造规定。外粘型钢加固法可大幅度提高梁的承载力，粘贴钢板加固法，是用于补充梁的配筋量不足，达到提高截面承载力的目的。当采用钢绞线网片-聚合物砂浆外加层加固法加固梁前，应先清理、修补原构件，并按聚合物砂浆产品使用说明书的规定进行界面处理。
3.3基础的加固
当基础由于机械损伤、不均匀沉降、冻涨或其他非荷载原因引起开裂或损坏时，可采用注浆法进行加固；因设计错误或功能改变使荷载增大而导致基础承载力不足时，则应选择条基肋梁、柱基肋梁、条基加腋加固法。
4 加固具体实施方案
经过分析，增层扩建后，由于荷载增加较多，原KZ14下的桩基础的单桩竖向承载力特征值与设计后的结果相差较大，为满足改造后桩基承载力要求及新旧桩基变形协调，对原桩桩位采取补桩加固法，新增单根混凝土端承摩擦桩，其持力层为碎石层，桩端全截面进入碎石层5m，新增桩基与原桩基尽量保持一致，加固后原桩位共计2根桩。
对于KZ14本身，由于其所缺配筋面积与原柱受力筋面积的比值较小，未扩建时其轴压比为0.67，上层增加钢柱后其值变为0.91（规范规定抗震四级框架结构轴压比限值0.90），轴压比影响轻微，综合考虑后，对柱子采取外层环向围束碳纤维布，如图3进行加固。
而梁由于受影响较大，需要考虑采取多种方式来进行加固，具体选择如下：
4.1 对于配筋差值面积与原配筋面积比值在40%以内的，采用粘贴碳纤维布或粘贴钢板的加固形式进行加固梁；其中，当综合考虑钢筋强度、新旧受力折减系数、材料强度、加固材料厚度等因素后，由对应计算公式所算出来的纤维材料的铺贴层数大于3层数，则应采取粘贴钢板的形式，重新计算钢板所用的加固宽度。
图七
结论
（1）改造后的结构应满足现行相关规范、图集的受力及抗震要求，施工结束后要进行质量验收，对存在问题的环节应及时采取补强措施。
（2）通过本工程夹层扩建的优化设计，采取对基础补桩加固、柱的粘碳布加固、梁采用多种加固方式的方案，并进行了内力求解和承载力验算，得出此次结构整体加固效果良好的结论。
参考文献
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论文作者:崔文韬,范欣,赵修斌,于亚利
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第16期
论文发表时间:2017/11/15
标签：夹层论文; 承载力论文; 结构论文; 受力论文; 截面论文; 桩基论文; 标高论文; 《建筑学研究前沿》2017年第16期论文;