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摘 要：本文就高层建筑改造加固中的两个问题：构件加固、结构构造,进行一下重点的探讨.
关 键 词：高层建筑,结构加固,问题
高层建筑的改造加固有其本身特有的特点,不能简单地套用多层建筑加固改造的方法,而应结合现行的高层建筑设计规范和工程的特点,采用不同的加固方法.本文下面就高层建筑改造加固中的两个问题：构件加固、结构构造,进行一下重点的探讨.
1.构件加固的方法要点
在高层建筑结构的构件加固设计中,最简单的方法是加大截面加固法,但加大截面法有时受各种工程条件的限制,实施起来有一定的难度,因此,应根据构件的受力特点、现行设计、加固规范对构件的构造要求、建筑物现场的施工条件和环境条件综合确定.对轴压比不足的柱,应优先采用加大截面法加固,其次采用外包钢加固和粘钢加固.对底部加强区的剪力墙构件,如果是轴压比或水平配筋严重不足,应采用加大截面法加固,可采用一面或两面加固,加固的高度应至少超过底部加强区一层或超过剪力墙截面不需要加大的楼层一层；对底部加强区截面相差较小的剪力墙及其他部位的剪力墙,则应优先采用粘钢加固.对于梁,如果梁的配筋与原设计配筋相差较大,应优先选用加大截面法加固,具体措施有：如果高度不允许加大,则采用单侧加大、双侧加大.若高度不受限制,则可考虑采用梁底部截面加大.仅跨中配筋不足的梁,还可采用梁底粘钢加固法.仅负筋不足的梁,如果是框架
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2.结构构造的技术要点
1改造加固设计中的焊接在建筑结构的改造加固设计中,钢筋焊接是常用的方法,但现行的国家规范与老规范有较大不同,在高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3)2002)[S]中,虽然没有禁止钢筋焊接连接,但在一些重要部位不提倡采用焊接接头,一是焊接速度慢,二是焊接质量受环境及人为因素影响较大,尤其在高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3)2002)[S]第6.3.6条中明确规定“框架梁的纵向钢筋不应与箍筋、拉筋及预埋件等焊接”,以避免由于焊接引起纵筋的冷脆,造成梁的承载力降低或形成隐患.混凝土结构加固技术规范(CECS25:90)[S]第4.2.4第二款(图4.2.4a)、在王文栋的“混凝土结构构造手册”一书中第15.4.3第四款(图15.4.3a)中,都大量采用了焊接,而这正是高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3)2002)[S]第6.3.6条中所明令禁止的.此外文第十三章大量的混凝土结构加固节点中,受力构件新老纵筋之间、原受力纵筋与新增箍筋之间大量采用了焊接连接,这样做是不合适的,尤其是箍筋与受力构件纵筋的焊接,是与高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3)2002)[S]第6.3.6条相违背的.在设计的加固工程中,采用将新增箍筋与原构件中箍筋焊接的方法,以避免伤及纵向受力钢筋.
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2、2柱加大截面设计中的竖向钢筋处理
在柱截面加大设计中,会经常遇到新加柱的纵筋与钢筋混凝土框架梁相碰的问题,常用的处理方法是在梁上穿孔,将钢筋从梁中穿过(图1(a)),或通过转换结构构件(钢套),将梁上下钢筋分别与转换构件相连,以达到钢筋受力有效传递的目的(图1(b)).图1(a)做法的优点是能使钢筋上下贯通,有利于柱子的受力,但缺点是需要在原有框架梁上打孔,容易伤及框架梁中的受力钢筋.图1(b)做法的优点为不需要在梁上打孔,缺点是要做一个过渡的钢套,对于竖筋较多的柱,钢套的受力和尺寸较大,且这样的钢套施工质量不容易保证,容易形成质量缺陷.本人认为,处理这种问题的较好办法是图1(c)的做法,柱钢筋全部从框架梁两侧绕过,然后采用1B6的坡度内收至设计位置,为满足规范规定的竖筋间距要求,在框架梁上下各增加附加钢筋.该节点做法的优点是钢筋传力直接,避免了图1(a),(b)做法中的缺点,且施工方便.
2、3剪力墙约束边缘构件的加固处理
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按照文的要求,钢筋混凝土剪力墙在底部加强区,应设置剪力墙约束边缘构件,这一规定是89系列规范中所没有的,因此,如何处理剪力墙底部加强区的加固问题,是能否保证加固后的底部加强区满足新规范要求的关键所在,也是保证加固后的建筑物在地震作用下能否安全的关键.要正确处理这一问题,就要充分了解文中新增约束边缘构件构件的目的.在高层建筑的底部加强区,当剪力墙的轴压比增大到一定值后,剪力墙的延性大大降低,因此,增加剪力墙约束边缘构件的目的,就是为了增加钢筋混凝土剪力墙边缘构件的横向约束,改善混凝土受压性能,增大延性,避免塑性铰在底部加强区出现,从而提高剪力墙的承载力,增大了剪力墙及整个建筑物的安全性.
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所以,本文认为,必须对约束边缘构件及底部加强区受力及构造不满足规范要求的部分进行加固,包括连梁.在具体设计中推荐如图2(a),(b),(c)所示的构造节点.图2(a)用于仅体积配箍率及构造边缘构件长度不足时的加固,图2(b),(c)用于剪力墙增加厚度后约束边缘构件的加固.需要说明的是,在加固节点中,所有螺栓均应采用对穿螺栓,而不应采用膨胀螺栓或化学螺栓,因为剪力墙两侧的膨胀螺栓和化学螺栓由于不连通,对剪力墙起不到应有的约束作用,不符合约束边缘构件设置的本意.如果约束边缘构件范围内纵向受力钢筋与配箍率同时不足,则按图2(d)进行加固,水平钢板与剪力墙之间的缝隙用环氧砂浆填充密实,以保证钢板对混凝土的约束力,而不应采取将竖向钢板带放在水平钢板带外侧的加固形式.
总之,设计和施工人员在进行具体的高层建筑工程加固设计与施工中,应根据原有建筑物的现状,结合抗震鉴定报告的建议,在国家现行规范的框架内,参考有关结构加固规范,选择合理的计算方法和节点构造,以实现经济合理、安全可靠的理想效果.
参考文献
1、赵佩修.高层建筑改造加固设计中的问题探讨[J],建筑结构,2007年03期
2、刘春.建筑加固改造工程案例分析[N],建筑书店,2008-4-1
3、常皓.高层建筑主体结构加固技术研究[D],郑州大学,2010年
4、高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3)2002)[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.
5、建筑抗震设计规范(GB50011)2001)[S].北京:中国建筑工业出版社,2001.
6、混凝土结构加固技术规范(CECS25:90)[S].北京:中国计划出版社,1991.
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