河北建筑工程学院
摘要：本文从实际工程出发，通过现场检测，软件分析，从而论证既有结构增层改造的可行性，并且对检测过程中裂缝的成因，结构的承载力不足给出了维修加固方案，总结了增层改造结构设计的设计要点，以供广大工程设计人员参考。
关键词：增层改造；承载力；加固方案
1引言
国网某供电司生产楼为满足使用，拟对生产楼东侧二层辅楼既有结构进行增层改造。为了解增层是否影响生产楼二层辅楼既有结构整体承载，故对生产楼二层辅楼既有结构拟增层可行性进行鉴定。
2工程概况
东侧辅楼为地上二层现浇钢筋混凝土框架结构，抗震设防烈度为6度，基本加速度为主0.05g，设计地震分组为第一组，抗震等级为四级。主要功能为宿舍及商业服务用房，主体高度为8.1m（局部9.0m）；采用双柱联合基础，基底标高-3.8m，地基采用天然地基。
3 既有建筑结构检测
（1）地基基础
经现场取样检测，东边拟建物基底土层为③层、④层风化安山岩，局部有素填土，可作为天然地基，以③层、④层作为持力层，承载力统一按③层考虑。由于此持力层为风化安山岩，故不考虑地基承载力随时间的增长。地基承载力特征值见表一。
表一 地基土层承载力特征值、压缩模量
通过对该建筑物的各焦点倾斜测量，相对倾斜值均小于0.004H，地基基础无明显不均匀沉降。
（2）上部结构
1）结构布置及使用情况核查
经现场调查，生产楼东侧二层辅楼建筑和结构布置与原设计相符，无明显超载现象，建筑物未遭遇过灾害。辅楼设计使用功能主要为宿舍和办公。
2）上部承重结构及围护结构检查
在二层辅楼检查过程中，未发现明显影响结构安全的受损情况，但部分服务用房间的框架梁存在裂缝，室内填充墙及屋顶女儿墙存在裂缝，具体损伤情况如下：
1、宿舍区二层走廊西侧门洞口上方均存在斜向裂缝，双面贯通，裂缝自屋盖梁与墙体交接处开展至门洞口上方，裂缝宽度为0.5～2mm。
2、宿舍区二层走廊框架柱两侧墙体与柱交接处存在竖向裂缝，裂缝上下同宽，缝宽0.2～0.5mm。
3、屋面混凝土砌块女儿墙墙角出现水平及斜向裂缝，裂缝自墙体与构造柱交接处开始，沿砌块开展至墙体根部，最大裂缝宽度5mm。
4、屋面女儿墙在屋盖高低交接处存在水平通缝，裂缝距离南侧屋盖顶面约0.2m，裂缝宽度约5mm。
5、生产楼东侧屋盖框架梁与框架柱连接处存在竖向裂缝，裂缝宽度0.2～0.4mm，裂缝长度0.7m～0.2m；楼盖梁与框架梁交接处存在裂缝，宽度0.2～0.3mm。
3）墙体裂缝及梁裂缝原因分析及影响
墙体裂缝主要出现在门洞口、柱两侧及外墙屋顶靠近梁、柱处，门洞处一般为水平或斜向裂缝，柱两侧为竖向裂缝，屋顶女儿墙根部为水平通缝，其产生主要原因为温度变形，墙体对结构承载力无显著影响。
梁裂缝主要为二层顶梁靠近柱一侧的腹板上竖向和斜向裂缝以及主次梁交接处两侧的竖向裂缝。梁裂缝无典型受力裂缝的特征，但其发展将导致构件刚度的降低并影响正常使用。
4增层改造分析
（1）增层可行性
该工程目前使用良好，结构体系布置规则，地基基础无明显缺陷，上部结构构件除因温度变形和砌体干缩变形产生的非受力裂缝外，无其他明显损伤，因此增层是可行的。
（2）增层结构类型、型式
由于既有建筑结构为二层钢筋混凝土框架结构，屋面为不上人屋面，为减少对既有承重结构的不利影响，拟增层方案为：采用单层轻型门式刚架直接增层。
依据既有结构实际布置情况，刚架采用单层单跨形式，跨度14.8m，柱距6m，层高3.9m（局部3.0m），门式刚架柱脚采用后植化学锚栓，梁采用热轧钢板焊接H截面；屋面采用压型钢板复合板，冷弯薄壁型钢檩条。
5结构验算
（1）结构的模型和约束定义
由于建筑设置变形缝，主楼与辅楼采用联合基础，所以以两道变形缝为边界，建立南侧主楼和带增层东侧辅楼的结构模型。构件的单元模型及约束情况按如下设置：
框架柱采用柱单元，框架梁及楼（屋）盖梁采用梁单元，支撑采用斜杆单元，混凝土楼（屋）面板采用板单元。混凝土框架梁、柱间定义为刚接，梁间定义成刚接，柱与基础按刚接处理；门式刚架柱梁按刚接定义，柱脚定义为铰接。拟增层结构模型如图1所示。
图1 分析用增层结构模型
（2）验算结果
依据供电分公司提供的生产楼施工图、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（2016年版）、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010（2015年版）、《钢结构设计规范》GB50017-2003、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011和《建筑物移位纠倾增层改造技术规范》CECS 225-2007等相关标准及技术资料，经电算和手算分析后，拟增层改造二层辅楼验算结果为：
1、既有结构基础设计满足地基承载力对增层改造的要求。
2、既有结构框架柱设计满足增层改造对承载力和刚度的要求。
3、既有结构一层框架梁和楼盖梁设计满足增层改造对承载力和刚度的要求，二层部分框架梁不满足增层改造对承载力和刚度的要求。
6加固维修方案
应对室内填充墙砌体裂缝和梁侧面裂缝进行维修处理；裂缝修补方法宜采用灌浆法；加固方法可采用粘贴钢板加固法或粘贴纤维复合材加固法，修补方案和加固设计均应符合《混凝土结构加固设计规范》（GB 50367-2013）的有关规定。
7结论
通过现场检测，电算结合手算，论证了二层辅楼既有结构增层的可行性，但在增层设计时应注意以下几点：
（1）加层改造后，结构体系变为钢-混凝土混合结构，原结构的侧向刚度大于增层结构的侧向刚度，应对增层结构增设侧向支撑，并应满足《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（2016年版）表一的要求。
（2）节点设计。钢结构柱脚与混凝土柱墩采用刚性连接，并按照柱脚抗剪要求设置抗剪键，保证钢结构柱脚和原结构的连接，使之与原结构协同工作。
（3）结构增层施工期间，应对建筑沉降进行监测，直至改造工程结束，基础沉降稳定为止。
参考文献：
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［5］ 张程然.既有建筑增层改造工程可行性分析［D］重庆.重庆大学，2015（5）
论文作者:侯瑞航,王洪野,王安安,王帅,王茜
论文发表刊物:《房地产世界》2019年3期
论文发表时间:2019/8/5
标签：裂缝论文; 结构论文; 二层论文; 承载力论文; 框架论文; 刚度论文; 墙体论文; 《房地产世界》2019年3期论文;