摘要：本文以北京某医院改造工程为实际案例，结合鉴定报告，详细介绍了本工程案例的抗震加固设计方案，并归纳出了现有建筑改造工程中常用的结构加固措施。
关键词：改造工程；结构加固；设计方案
近年来，在大中型城市，由于城市空间的稀缺紧张，新建建筑日益减少，现有建筑改造工程越来越多。为保证现有建筑的使用安全，满足新的使用功能和抗震要求，结构抗震加固设计尤为重要。本文已北京某医院改造工程为例，详细介绍本工程的改造要求以及所采用的结构抗震加固措施。
1.工程概况
本工程为北京某医院配楼改造项目，地下一层，地上六层，原结构体系为现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构，基础形式为筏板基础，建筑高度23.15米，本工程于1997年设计，1998年竣工，原设计依据规范为89版系列规范。
2.改造要求
改造前各层功能：地下一层、地上一层为热交换站，锅炉房、水泵房，二层为库房，三层至六层为宿舍。改造后西配楼保留热交换站、锅炉房，其他部分作为医院急救中心。本项目改造后总建筑面积5914.54平方米，其中地上建筑面积5039.55平方米，地下建筑面积874.99平方米。经与业主共同商定，本工程后续使用年限为40年。
抗震设防烈度8度，地震基本加速度0.2g，设计地震分组第二组，建筑抗震设防分类乙类。
图1 首层平面图
3.结构检测鉴定
目前的改造项目多为老旧建筑，经过若干年后，需要对其的安全性、实用性以及耐久性方面的问题有明确了解，这就需要进行结构可靠性鉴定，改造项目在改造前必须根据国家标准《民用建筑可靠性鉴定标准》进行可靠性鉴定。
在二十世纪80年代之前，6度区III类、IV类场地和7度区的民用建筑，基本未考虑抗震设防问题，8度及以上区域，虽有考虑，但采取的措施尚不得力，因此，这些建筑在进行结构可靠性鉴定的同时，为了使结构更加安全，减少地震带来的安全隐患，还需要对改造结构进行抗震能力鉴定，具体应根据设防烈度、使用年限等，按国家标准《建筑抗震鉴定标准》和相应规定进行抗震鉴定
本工程委托了相关资质的专业鉴定单位对该楼进行了结构安全性检测，检测鉴定报告结论如下:
（1）结构混凝土强度检测
检测结果表明，所抽检混凝土柱、梁、板、墙的混凝土强度，达到设计值柱、墙为地下1层至2层C40、3层至6层C35，梁为地下1层至2层C40、3层至6层C35，板为C30的强度。
（2）钢筋位置及保护层厚度检测
检测结果表明，所抽检混凝土柱、梁、板、墙的钢筋配置符合原设计，保护层厚度部分不满足规范要求。
（3）混凝土构件截面尺寸检测
按照《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204-2015）的有关规定，现浇混凝土构件截面尺寸满足规范要求。
（4）混凝土构件中钢筋腐蚀程度检测
检测结果表明，钢筋锈蚀情况未对混凝土构件承载力产生不良影响。
（5）结构可靠性、安全性及正常使用性评定
评定结果表明，该工程现状结构安全性等级为Csu级，应对该工程进行安全性处理。
（6）结构抗震性能分析
该工程抗震措施基本满足《建筑抗震鉴定标准》（GB50023-2009）中B类建筑后续使用40年的规定。且工程满足在地震荷载和风荷载作用下的变形位移指标限值。
4.主要结构改动
该工程主要的结构改动有以下几个方面：
（1）局部房间活荷载增加
因由宿舍改为急诊，局部房间活荷载增加较大。
（2）楼板开洞
（3）剪力墙开洞
（4）楼板封堵
（5）剪力墙封堵
（6）新增设备基础
（7）新增楼梯
（8）新增电梯
（9）新增剪力墙与原有结构连接
（10）局部梁截面凿除
5.结构计算
计算软件采用由中国建筑科学研究院编制的《建筑抗震鉴定和加固设计软件》（JDJG-2010）、北京盈建科软件有限责任公司编制的《YJK》（1.8.1）以及北京理正软件设计研究院编制的理正工具箱。
主要计算结果如下：
表1 结构自振周期
通过整体建模计算，由于部分房间活荷载增加较大，部分框架梁出现配筋不足的情况，而原结构楼板形式多为大板，而改造后，隔墙增多，因此，多数楼板均出现配筋不满足现状功能要求。墙柱等竖向构件可以满足承载力要求。
6.结构加固设计
因施工进度比较紧张，业主要求，建筑外立面不拆除，对外边梁和悬挑板的加固方案造成不便，具体加固方案如下：
（1）框架梁加固
本工程框架梁加固主要采用粘贴钢板和外粘型钢的加固措施。
粘贴钢板加固方法适用于对钢筋混凝土受弯、大偏心受压和受拉构件的加固。对框架梁正弯矩区的正截面加固时，其端部锚固处理见图2；对框架梁负弯矩区的正截面加固时，其端部锚固处理见图3和图4。
图2 框架梁正弯矩区的正截面加固
图4 框架梁负弯矩区的正截面加固锚固二
外粘型钢(角钢或槽钢)加固法适用于需要大幅度提高截面承载能力和抗震能力的钢筋混凝土梁、柱结构的加固。外粘型钢加固法是以角钢或槽钢外包于混凝土构件的表面或角部，采用改性环氧树脂胶粘剂进行灌注的加固方法。本工程二、三层局部框架梁高度为900mm，因改造后层高无法满足机电管线汇总，此处框架梁需梁底凿除300mm,根据整体计算，考虑使用荷载和施工荷载后，采用外粘型钢法，加固节点见图6,拆除做法节点见图5。
图6 框架梁底外粘型钢方案
（2）楼板加固
原结构楼板形式多为大板，没有次梁，而改造后，隔墙增多，经过具体计算，多数楼板均出现配筋不满足要求。楼板采用的加固措施为粘贴碳纤维布和板底增设钢梁。楼板新增洞口较多，当洞口尺寸小于1000mm时，采用在洞口周边补偿粘贴碳纤维布的加固措施，当洞口尺寸大于1000mm时，采用在洞口周边增设钢梁的加固措施。
图7 楼板底粘贴碳纤维布施工现场
（3）植筋技术
本工程中有新增剪力墙等竖向构件，需要与原有结构相连，植筋是主要的做法。采用植筋技术时，在设计和施工过程中需要注意植筋深度的要求：按构造要求植筋时，受拉钢筋最小锚固长度max｛0.3Ls；10d；100mm｝，受压钢筋最小锚固长度max｛0.6Ls；10d；100mm｝，悬挑结构，构件应将以上数值乘以1.5。植筋与原有钢筋在搭接部位的净间距应≥2d且≥20mm并≤4d；若净距＞4d，则搭接长度应增加2d，但净距应≤6d。另外，植筋胶应采用改性环氧类或改性乙烯基脂类的胶粘剂。用于承重结构植筋的胶粘剂，除应具有产品质量合格证书外，尚应具有耐湿热老化性能和"实际无毒"级的卫生合格证书。
7.加固改造施工要求
（1）改造加固工程必须由具有相应施工专业资质、业绩良好的专业公司和有经验的专业技术人员承担。
（2）若部分结构拆除工作须先行加固时，必须确保加固构件达到100%的设计强度后，方可进行相关的拆除工作。在拆除过程中，必须具有可靠的安全保障措施及结构临时检测措施。
（3）施工中必须做好对新旧混凝土浇筑界面的处理，凿毛旧混凝土面层，并对凿除后的构件钢筋进行相应处理。在浇筑新混凝土前，将旧混凝土界面采用高压水冲刷干净，充分润湿后，用水泥净浆或专业界面剂涂刷一层，以保证连接面的质量或新老混凝土结构良好。
（4）所有钻孔植筋必须请有资质的专业队伍施工，且必须做拉拔试验以测定其粘结长度。植筋锚固长度应满足钢筋抗拉强度设计值要求，所用结构胶应满足国家相关规范或规程要求。
（5）采用粘钢或粘纤维板时，应做好混凝土界面的处理。
8.结语
由于用地紧张，新建项目越来越少，加固改造项目越来越多，结构工程师应该加强改造加固抗震设计相关方面的理论和业务能力，根据后续使用年限、不同的使用功能，不同的加固条件，采用适合的加固措施，确保改造加固项目的结构安全。
参考文献：
【1】GB 50023-2009 建筑抗震鉴定标准[S].
【2】GB 50292-1999民用建筑可靠性鉴定标准[S].
【3】GB 50367-2013混凝土结构加固设计规范[S].
【4】戴国莹.现有建筑加固改造综合决策方法和工程应用[J].建筑结构，2006(11).
【5】刘浩等.北京某既有建筑抗震加固改造设计与施工[J].建筑结构，2013(5).
论文作者:江世茹
论文发表刊物:《防护工程》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/17
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