探討某框架結(jié)構(gòu)建筑加固設(shè)計實例

安利寧

（甘肅第五建設(shè)集團公司，蘭州 741000）

探討某框架結(jié)構(gòu)建筑加固設(shè)計實例

安利寧

（甘肅第五建設(shè)集團公司，蘭州 741000）

隨著人們的生活水平不斷提高，對建筑建設(shè)要求也是越來越高，框架結(jié)構(gòu)加固技術(shù)也要不斷創(chuàng)新，才可以滿足人們需要并適應(yīng)經(jīng)濟社會快速發(fā)展的需求。在現(xiàn)代建筑建設(shè)過渡當(dāng)中，框架結(jié)構(gòu)加固是一種經(jīng)常使用的技術(shù)，對于各類建筑都有一定的使用價值。

框架結(jié)構(gòu)建筑；加固設(shè)計；截面

0 引言

近年來，隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，建筑業(yè)也得到迅猛發(fā)展，原有許多建筑物規(guī)劃設(shè)計無法適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)生活的需要；再加上目前土地資源逐漸稀缺，同時還需要考慮經(jīng)濟資源的合理配置，所以不可能全部廢棄原有建筑物重建，因此建筑物的改造加固勢在必行。

1 建筑框架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍和特點

建筑結(jié)構(gòu)能夠設(shè)計成為無鉸框架、雙鉸框架或者靜定三鉸框架[1]?；炷恋目蚣芙Y(jié)構(gòu)主要適用于各種學(xué)校、辦公樓以及民用住宅，而鋼架結(jié)構(gòu)則能夠用在特殊用途建筑物、工業(yè)廠房以及跨度比較大的那些公共建筑，例如造船廠、輕工業(yè)車間、火車站、劇場以及商場等。框架結(jié)構(gòu)的建筑有著比較多的優(yōu)點，其自重比較輕，并且空間能夠靈活地分割，從而節(jié)省建筑材料，還能夠靈活配合建筑平面的布置，從而便于安排較大建筑空間的結(jié)構(gòu)。同時框架結(jié)構(gòu)當(dāng)中使用的梁柱等構(gòu)件容易標(biāo)準(zhǔn)化以及定型化，從而縮短建筑的施工工期?，F(xiàn)澆混凝土的框架結(jié)構(gòu)剛度比較強，并且整體性比較好，合理框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計可以起到良好抗震作用，可以根據(jù)設(shè)計的需要而將梁柱截面澆注成為各種形狀。

2 建筑框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求和原則

2.1 梁和柱的截面尺寸

框架結(jié)構(gòu)當(dāng)中梁截面的寬度應(yīng)當(dāng)≥200 mm，同時截面寬高比要≤4，并且截面高與凈跨比要≥4，柱截面的寬度以及高度要≥300 mm，圓柱直徑要≥300 mm[2]。

2.2 梁和柱的鋼筋配置

梁端的縱向受拉鋼筋配筋率應(yīng)當(dāng)≤2.5%，一級梁端的截面頂面以及底面的縱向鋼筋的配筋量比之要≥0.5，二級或者三級則要≥0.3[3]。梁端的加密區(qū)箍筋肢距要≤200 mm，一級、二級、三級的箍筋肢距要≤250 mm，四級箍筋肢距則要≤300 mm。柱端的縱向受拉的鋼筋配筋率要≥0.3%，二級框架結(jié)構(gòu)的中柱箍筋直徑要≥10 mm，并且箍筋肢距要≤200 mm[4]。在三級框架結(jié)構(gòu)當(dāng)中中柱箍筋的直徑要在5 mm左右，四級框架結(jié)構(gòu)當(dāng)中的箍筋直徑要≥9 mm。要是剪跨比以及支柱比≤2，那么箍筋的間距要≤100 mm。

2.3 建筑框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計時應(yīng)當(dāng)遵循的原則

為起到良好抗震效果，框架結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)設(shè)計成為雙向梁柱體系，并使用剛接連接。尤其是大跨度陽臺或者雨篷等方面的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，更應(yīng)當(dāng)考慮梁的抗扭性。同時出屋面樓梯間或者電梯間不應(yīng)當(dāng)使用磚混框架，電梯井壁框架結(jié)構(gòu)則應(yīng)當(dāng)使用黏土磚砌筑，而避免使用磚墻承重框架結(jié)構(gòu)。電梯井柱應(yīng)當(dāng)做成L型，或者將柱外移，但是柱構(gòu)件不能伸到電梯井的外面[5]。

除此之外，在加固設(shè)計的時候還需要考慮以下的情況，比如房屋建造時采用何種構(gòu)造及其設(shè)計整體造型如何，房屋建造的用途為何，例如學(xué)校、辦公抑或商場超市，所處地理位置以及是否處于洪澇區(qū)或者地震多發(fā)區(qū)；進而根據(jù)這些情況來設(shè)計加固，包括所需材料應(yīng)當(dāng)使用多大密度以及房屋堅固的程度等，一系列需要從結(jié)構(gòu)規(guī)劃就應(yīng)當(dāng)嚴(yán)密設(shè)計，從而找到合適的加固設(shè)計方案。

圖1 工地施工圖

3 提高建筑框架結(jié)構(gòu)加固設(shè)計水平的技術(shù)策略

建筑框架加固設(shè)計的方法多種多樣，例如混凝土加工。對房屋的砌體結(jié)構(gòu)加以加固改造、對所有鋼料進行加固等。通常情況下，加固途徑主要有以下幾類。

3.1 基礎(chǔ)平面圖和詳圖的設(shè)計

地基較軟或者不均勻建筑適于選擇柱下條基。若節(jié)點基礎(chǔ)下面有防空洞或者枯井，則能夠使用大厚板跨過。混凝土節(jié)點基礎(chǔ)下要做墊層，要是基礎(chǔ)下面有防水層，則要考慮防水層厚度。若建筑物地下室的外墻為混凝土，對應(yīng)樓層基礎(chǔ)梁就能夠取消。在沉降縫兩側(cè)墻體的基礎(chǔ)一定要分開，地面下伸縮縫以及抗震縫則不能設(shè)縫，需要加強同地面之間的連接。若新建建筑物的周圍有打好基礎(chǔ)的建筑物基礎(chǔ)，則要低于周圍的基礎(chǔ)。基礎(chǔ)間的凈距離需要超過兩者高差的1.5倍或者2倍。

3.2 梁詳圖的設(shè)計

若梁上有挑梁端部或者次梁處，那么要在梁上附加箍筋以及吊筋，同時要首先考慮添加箍筋。梁上水箱以及小柱下，則不用附加箍筋。在結(jié)構(gòu)設(shè)計總說明處要畫上對應(yīng)的節(jié)點。在建筑物外部梁間的跨度比較小的時候，各個梁高要保持一致。如果建筑的梁底同外窗的頂部距離比較小，那么要加大梁高到外窗的頂部。建筑外部的框架梁外皮要同柱外皮保持平行，并且梁柱之間的偏心要超過柱寬的25%，但是要小于柱寬的35%。

3.3 柱詳圖的設(shè)計

若建筑框架的地上結(jié)構(gòu)是圓柱，則地下結(jié)構(gòu)要改成方柱，從而便于施工。圓柱縱筋的數(shù)量要超過8根，并且箍筋要用螺旋箍，同時在柱樣圖當(dāng)中表明柱端部水平段。方柱箍筋要使用井字箍，同時嚴(yán)格根據(jù)規(guī)范要求來加密。需要注意的是，幼兒園內(nèi)不能使用方柱，避免方柱給兒童帶來身體的傷害。對異形柱結(jié)構(gòu)來說，一排梁縱筋根數(shù)不能太多，柱端部縱筋也不能太密，從而防止節(jié)點處澆筑混凝土的時候出現(xiàn)問題。柱構(gòu)件要盡量地選擇那些強度比較高大的混凝土，從而降低斷面處尺寸。

3.4 添加鋼料進行加工

圖2 地基施工加固圖

這一方法指的是在設(shè)計過程當(dāng)中，為實現(xiàn)加固建筑的目的，對某些部分鋼料的使用或者對整個建筑在建造過程當(dāng)中使用的鋼料增加預(yù)算，或者通過將某部分用鋼料來代替，例如將鉸鏈的鏈接換成鋼鏈接，或改變材料的原有長度和寬度以增加受力面，從而改善建筑承載的能力以及承載的水平。

3.5 加大物理截面

通過對建筑的條件以及建筑的材料加以考慮，將使用材料在能夠加固的范圍內(nèi)，盡量地符合所處地質(zhì)條件以及地理環(huán)境，并且在充分地考慮材料性能等方面的前提下，在可利用范圍之內(nèi)來對材料實施焊接以及其他方面的加工，從而加大受力的面積，避免材料使用的過程當(dāng)中出現(xiàn)變形問題。

4 結(jié)構(gòu)加固的類型

加固設(shè)計在原則上一方面要滿足結(jié)構(gòu)的抗震安全性以及正常使用要求，另一方面還要在加固改造之后，盡量不增加荷載，從而降低對原結(jié)構(gòu)損傷，可以滿足造價工期以及施工難度等方面的要求。

4.1 懸挑梁的加固處理

懸挑梁的負(fù)載增加，就需要進行加固處理。不過加固處理不應(yīng)當(dāng)采用梁上部處理的技術(shù)，要不然會出現(xiàn)超筋的問題。通過相應(yīng)的計算分析，為改變受力的情況來加固，可以考慮采取加腋方法加固，鋼筋要同梁柱進行錨固處理，最為合適的方法是鉆孔植筋。

4.2 柱爛根錯位加固處理

如果框架底層柱腳部位堆有建筑垃圾或者雜質(zhì)，那么這個部位的混凝土就會略為酥松，同時還會導(dǎo)致部分鋼筋外露而出現(xiàn)銹蝕，使得縱筋不夠貫通。柱截面往往還會出現(xiàn)上下錯位的問題。為保證施工便利性以及加固的質(zhì)量，就需要進行柱截面加固。具體的措施是先將柱根周圍那些疏松混凝土清除，露出主縱筋之后再配以原框架柱鋼筋，然后再澆水濕潤，在確保構(gòu)件表面沒有水的條件下，澆筑高出之前混凝土強度等級的混凝土。在新澆筑混凝土當(dāng)中插入接長鋼筋，柱下端使用化學(xué)植筋，上端則使用焊接連接，鋼筋錨固長度應(yīng)當(dāng)符合規(guī)定要求。

4.3 粘鋼加固處理

在粘鋼選擇方面可以選擇6 mm左右的鋼板，之后使用Q235鋼板加以加固，再使用SKY-1型粘鋼將鋼板黏結(jié)在一塊。在粘鋼加固處理過程當(dāng)中，可以進行卸荷處理，處理方法同碳纖維加固的技術(shù)相同。在卸荷處理之后，需要對粘貼面平整度加以修整，從而避免損害原結(jié)構(gòu)墻體。開鑿的部位要用靜力水鉆密布進行切割，然后清除表面的雜質(zhì)以及污垢而保證平整。

4.4 碳纖維加固處理

對加固工程當(dāng)中出現(xiàn)的一些細(xì)小裂紋，灌縫處理之后要進行局部的碳纖維布粘貼。使用碳纖維布加固時，最常用材料是進口30型碳纖維材料。膠水也應(yīng)當(dāng)使用配套的膠水。碳纖維也有相應(yīng)要求，寬度在100～200 mm之間，并且為保證加固的效果，在加固處理之后，還應(yīng)當(dāng)進行卸荷處理，從而要求借助數(shù)顯千斤頂來卸除荷載。處理之后，還應(yīng)當(dāng)更進一步對構(gòu)建表面加以清潔和平整，將構(gòu)件表面的雜質(zhì)以及污垢清除干凈，對不平整的地方應(yīng)當(dāng)加以修補或者打磨，確保結(jié)構(gòu)的粘貼面可以保持平整。黏結(jié)施工好壞對碳纖維加固有著直接影響，所以加固處理要根據(jù)一定流程來施工。

5 結(jié)論

綜上所述，對于那些需要加固的房屋要根據(jù)實際的情況進行認(rèn)真分析并仔細(xì)驗算，根據(jù)地質(zhì)條件、施工質(zhì)量以及房屋受力情況，對各種影響因素都加以考慮。對原有的房屋進行詳細(xì)檢測以及可靠性鑒定，然后進行詳細(xì)分析、方案選擇以及結(jié)構(gòu)計算與校核后進行，不能一概而論。在框架結(jié)構(gòu)加固的過程中，要力求改善工藝流程以及工作環(huán)境，保證原有結(jié)構(gòu)安全的前提下實現(xiàn)經(jīng)濟適用。

[1]GB 50010—2012，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].中國建筑工業(yè)出版社，2012：305-308.

[2]GBS 0292—1999，民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)[S].中國建筑工業(yè)出版社，2009：126-129.

[3]廖文彬.新舊構(gòu)件連接中的鋼筋連接方法探討[C].第十二界全國建筑物鑒定與加固改造學(xué)術(shù)會議論文集（下冊），2012：420-425.

[4]李惠強.建筑結(jié)構(gòu)診斷鑒定與加固修復(fù)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2012：106-109.

[5]CECS 25：90，混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范[S].中國計劃出版社，2010：135-138.

TU323.5

A

1673-1093（2015）01-0080-03

安利寧（1985），男，甘肅成縣人，工程師，就職于甘肅第五建設(shè)集團公司，從事結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.01.021

2014-09-01；

2014-09-15