[文章编号] 100228412(2009)022*******
某公寓楼的抗震加固设计
吴永河(广东省茂名学院建筑工程学院，广东茂名
525000)
[摘 要] 对某公寓楼在首层柱混凝土强度不足情况下的加层进行了抗震加固设计。首先，分析了直接加层结构计算模型
的动力特性，确定需加固部位，进而进行加固设计；最后，验算加固后加层结构的各项性能指标，均满足现行规范的各项要求，可为类似工程的加固设计提供借鉴经验。
[关键词] 加层；轴压比；层间位移角；抗震加固[中图分类号] T U74613 [文献标识码] A
Anti 2ismic Strengthening Design of An Apartment H ou
Wu Yong 2he (Maoming Univer sity ,Maoming 525000,China )
Abstract :In this paper ,the anti 2ismic strengthening design for one apartment hou is prented.First ,the dynamic characteristics of the direct adding stores structure are analyzed ,and what structural members to be rein forced are determined ,then the anti 2ismic strengthening design is carried out.Finally ,the dynamic characteristics of the adding stores structure are tested ,and the constructional structure with ismic rein forcements satis fied with various of the prent requirements standardized.This ca can provide an experience for rein force design of similar constructional projects.
K eyw ords :story 2adding ;axial com pression ;displacement ratio ;ismic strengthening
1 工程概况某公寓楼位于广东省茂名市，原设计为8层，总建筑面积约3100m 2
。首层、2层为商场,3至7层为公寓。首层层高515m ,2层层高318m ,3至顶层层高
怎么查看银行卡余额
3m ，房屋总高度27145m 。钢筋混凝土框架结构，人
工挖孔桩基础，一柱一桩，桩径均为112m 。首层柱结构见图1，建筑效果见图2
。
图1 原首层柱结构图
Fig.1 Column natural
size
图2 建筑效果图
Fig.2 E ffect dra wing
[收稿日期] 2008201229
该工程于2006年1月完成设计工作,2006年3
月份开工，在三层梁楼板混凝土施工完毕时，发现首
层柱混凝土强度不足。经现场无损检测和抽芯试验，首层柱(桩顶标高～建筑2层梁底标高范围)混凝土强度测试值为2516～2715MPa (原设计为C35)。与此同时，建设单位提出加建一层的要求。增加一
第31卷第2期2009年4月
工程抗震与加固改造
Earthquake Resistant Engineering and Retrofitting
V ol.31,N o 12
Apr.2009
Earthquake Resistant Engineering and Retrofitting April 2009
层后，房屋总高度变为30145m，属高层建筑设计范畴。
显然，直接加层势必造成建筑结构的安全隐患，后继施工前，必须对已建部分进行加固处理。
处理方法：首先，分析在已建结构上直接加层的结构模型的受力特性，特别需要判别其是否满足《高层混凝土结构技术规程》(J G J3-2002)(以下简称《高规》)及《建筑抗震设计规范》(G B50011-2001) (以下简称《抗规》)的要求，从而确定需加固的结构构件；进而对已建部分结构进行加固设计，最后，验算加固后的加层结构模型是否满足现行规范的各项要求。
2 房屋直接加层的结构受力特性分析
211 直接加层的结构计算模型
原设计采用PK PM系列工程软件S AT W AE进行内力分析和配筋计算。为模拟基于首层柱混凝土强度不足情况下，直接加层后建筑结构的受力特性，直接加层的结构模型是在原设计模型的基础上，在建设方要求的加层部位相应增加一个结构层。根据柱混凝土强度检测报告，改首层柱混凝土强度等级为C25，按《高规》进行设计，振型数取24个(原设计取21个)，其余参数同原设计。
212 计算结果
(1)地基基础
加层后各柱柱底内力较原设计均有提高，柱底组合轴力最大提高幅值为659kN，最大组合柱底轴力为5600kN。原设计单桩竖向极限承载力特征值R a=5800kN。经验算，桩基承载力满足加层要求。
(2)框架梁
计算结果表明，加层后，各层框架梁内力均有所增大，梁端弯矩、剪力普遍较原设计增大15%～25%。其原因主要是加层后，建筑质量、建筑高度增加，导致风荷载、水平地震作用效应增大。但结构1、2层(对应建筑2、3层，即现场已施工楼层)仅6根框架梁显示超限信息，提取这两层未显示超限信息的框架梁原配筋量验算此时的梁内力，发觉仍有部分框架梁承载能力不能满足要求。
(3)框架柱
框架柱轴压比计算结果见表1。首层所有柱轴压比、体积配箍率均超限。轴压比最小值为0191，最大值为1129;2层部分框架柱轴压比超限，最大值为0199。说明加层后1、2层柱承载力不足，延性不
能满足规范要求。
(4)周期及层间位移
加层前后周期计算结果如表2所示。加层前的结构最大周期为114556s，加层后为117694s。加层前后庐山亢龙霸
的结构前三阶振型均表现为x方向的平动,y 方向的平动和扭转振动。直接加层后结构的周期比符合《高规》要求。直接加层前后的层间位移值见表3。由表3可知，结构加层后，在x方向地震作用下，结构层1的层间位移角不符合《高规》要求。
表1 3种情况的柱轴压比计算结果
T albe1 Three different situ ations axial compression ratio
结构层原结构直接加层加固后加层20147～01800179～01990142～0175
10158～01850191～11290169～0188
表2 3种情况的计算周期
T albe2 Three different situ ations period 计算周期T1T2T3
原结构114556113769112628
直接加层117694116792115387
加固后加层115228114623113321
表3 3种情况的楼层位移角
T albe3 Three different situ ations inter2story displacement angle
结构
层
原结构直接加层加固后加层x方向y方向x方向y方向x方向y方向9--1Π32851Π30031Π28581Π2557 81Π32001Π28631Π23031Π25061Π19921Π2187 71Π21861Π23771Π16901Π17621Π15261Π1693 61Π15821Π16561Π13171Π13431Π11971Π1298 51Π12211Π12541Π11101Π11191Π10141Π1077 41Π10211Π10391Π9761Π9771Π8921Π932 31Π8841Π8951Π8581Π8541Π7741Π796 21Π7661Π8351Π6451Π7081Π7281Π735 11Π5781Π7541Π5261Π6841Π8291Π957 3 加固设计
通过以上分析，可确定需加固的结构部位是首层柱、个别2层柱、结构1、2层部分框架梁，且加固施工的时机，应选择在现时楼面活荷载(甚至建筑装
第31卷第2期吴永河：某公寓楼的抗震加固设计・83 ・ Earthquake Resistant Engineering and Retrofitting V ol.31,N o.2 2009
修恒载)尚未形成的有利时期。311 框架梁的加固设计
采用外粘贴钢板加固法，既可增加梁的承载力和刚度，又可减少对室内使用空间的影响。考虑到结构1、2层框架梁加固前并未承受楼面荷载，此时应力水平指标很低，故不考虑应力滞后的影响，按
《混凝土结构加固设计规范》(G B50367-2006)进行加固设计。同时，通过验算，应防止加固后的梁出现
“强弯弱剪”现象。部分框架梁加固图见图3、图4所示
。
图3 梁加固立面图
Fig.3 R einforced beam
elevation
图4 梁加固节点平面
Fig.4 R einforced beam node detail
宝格丽是什么牌子312 框架柱加固设计
框架柱除承载能力不足外，其x 向抗侧力刚度
也不足。结合建筑室内使用空间要求，采用增大截面法加固。角柱沿x 、y 两个方向增大截面尺寸，中柱、边柱沿x 向(柱短边)增大截面尺寸。加固用混凝土强度等级C30,HRB335级钢筋，加固所需钢筋用量，按加层后所需钢筋总量减去原设计钢筋用量确定。在新旧混凝土结合面，后锚抗剪短筋以增强新旧混凝土的协同作用。新旧混凝土组合截面的混凝土强度按式(1)折算:
bleachedf cc =1
2
(f c0+019f c )[2](1)式中f cc 为新旧混凝土组合截面的混凝土轴心抗压
强度设计值;f c0为旧混凝土轴心抗压强度设计值;f c 为新混凝土轴心抗压强度设计值。
求得新旧混凝土组合截面的f cc =12139MPa ，电算录入时按C25强度等级。首层框架柱加固后的截面尺寸见图5，部分柱加固图见图6～图9所示
。
图5 加固后首层柱结构图
Fig.5 R einforced column
size
图6 柱加固立面图
Fig.6 R einforced column elevation
4 加固后加层的结构验算
加固后加层的结构电算模型，首层、2层柱截面
按加固后的尺寸录入，加固后的框架梁截面尺寸，根据刚度等效的原则，由式(2)、式(3)推导出等刚度的
混凝土梁截面尺寸计算公式(式4)[2,3]
，按换算截面尺寸录入。未加固的梁、柱按原尺寸，其余计算参数同直接加层的结构模型。加固后加层结构的电算结果见表1～表3。
・84 ・
工程抗震与加固改造
2009年4月
Earthquake Resistant Engineering and Retrofitting April 2009
图7 柱加固基础节点图Fig.7 R einforced column found ation node
detail 图8 柱加固中间层节点图
g.8 R einforced column middle
layer node
detail
图9 柱加固节点平面图
Fig.9 R einforced column node plan
EI=E c0I c0+015E a A a a2a(2)
EI=1
12
E c0・bh3(3)
h=3南山牧场
h30+
6E a A a h20
E c0b0
(4)
式中,EI为加固后的截面刚度近似值;E
c0和E a分
别为原构件混凝土和加固用钢材的弹性模量;I
c0为
原构件截面惯性矩;A
a
为加固构件一侧外粘钢材截
面面积;a
a
为受拉与受压两侧钢材截面形心之间的
距离;b
0为加固前梁的截面宽度;h0为加固前梁的截面高度;b为等刚度换算后梁的截面宽度，取b= b0;h为等刚度换算后梁的截面高度。
从表1～3中可以看出，加固后加层结构的自振周期有所降低,x方向地震作用下的层间位移角和柱的轴压比均能满足规范要求。另外，加固后的周期比、剪重比、刚重比(未列出)等均符合规范要求。5 结语
按本文的加固处理方法，该工程已于2006年9月完成加固施工，全部工程于2007年8月竣工，目前使用情况良好。
通过对本工程的加固处理，可得到如下结论：对类似的工程进行加固设计，需合理采取加固前后的结构计算模型，但不应轻信软件的超限信息，需手、电算配合，完成验算及加固设计工作，重视加固时机选择，对加层后的建筑结构，需特别注意加固后的结构是否能满足《高规》及《抗规》的要求。参考文献(R eferences):
[1] 江见鲸，崔京浩，等.建筑工程事故分析与处理[M].
北京：中国建筑工业出版社,2004
Jiang Jian2jing and Cui Jing2hao,et al.Accident Analysis and T reatment of the Building Engineering[M].Beijing:
China Architecture&Building Press,2004(in Chine) [2] G B50367-2006，混凝土结构加固设计规范[S].北京:
中国建筑工业出版社,2006
珠海好玩吗
G B50367-2006,C ode for Design of C oncrete S tructures
S trengthening[S](in Chine)
[3] CECS25:90，混凝土结构加固技术规范[S].北京：中电流声
国计划出版社,1991
CECS25:90,T echnical S pecification for Design of C oncrete S tructures S trengthening[S](in Chine)
[4] J G J3-2002，高层混凝土结构技术规程[S].北京：中国
建筑工业出版社,2002
J G J3-2002,C ode for C oncrete S tructures and T echnical S pecification for C oncrete S tructures of T all Building[S](in
Chine)
[5] J G J116-98，建筑抗震加固技术规程[S].北京：中国建
筑工业出版社,1999
J G J116-98,Regulation of Building Seismic S trengthening T echnique[S](in Chine)
[6] G B50011-2001，建筑抗震设计规范[S].北京：中国建
筑工业出版社,2001
兰草镇 G B50011-2001,Seismic Design C ode for Buildings[S](in
Chine)
[作者简介] 吴永河，男，广东茂名人，实验师，工学硕士
第31卷第2期吴永河：某公寓楼的抗震加固设计・85 ・ Earthquake Resistant Engineering and Retrofitting V ol.31,N o.2 2009
