辦公樓抗震加固改造

 我國是一個多地震的國家，海fd、唐山、汶川等地震給人民的生命財產造成了巨大的損失。一些建筑，特別是公共建筑，如學校辦公樓等，其抗震性能鑒定及加固，便成了人們重視的問題。本文對某辦公樓在抗震性能方面存在的主要問題及抗震加固作了介紹。
[關鍵詞]抗震加固，抗震鑒定，抗震性能
一、工程背景
某辦公樓原建于1956年，為5層磚結構，建筑面積5790.5㎡，設有局部地下室，房屋總高19.2m，當時設計沒有考慮抗震，且年久失修，經房屋安全鑒定部門鑒定，存在如下問題：整個建筑物全部墻體內均無抗震構造柱；原有的圈梁體系局部斷開，未成為封閉體系；基礎埋深近3.0m，缺乏有效的拉接；墻體之間、內外墻之間無可靠拉接。另外，用PKPM軟件對原結構進行抗震驗算的結果表明，該結構各層墻段抗力與荷載效應之比平均約為0.7,不滿足目前該地區8度抗震設防的要求，應進行抗震加固。因該樓地處商業區臨街位置，要求加固后保持原外立面建筑風格，不宜采用外加構造柱及增設圈梁方案，因此，決定采用夾板墻加固方案，噴射混凝土工藝進行施工。
在加固的同時，還要將其改造具有現代設施（如中央空調、先進的電信系統等）的辦公用樓。增設風機房處荷載較大，需對相關的樓板及梁進行加固；墻上開洞多且不規則，結構上需進行處理。
二、夾板墻結構設計
1、夾板墻設計夾板墻設置見圖1`（首層所受到地震作用較大，外墻采用雙側夾板墻），圖中粗實線為夾板墻。設有夾板墻的部分形成了3個類似剪力墻筒體的結構形式，它們通過類似“肋”的兩道單側夾板墻連到一起，從而更加有效地抵抗地震作用。板墻伸至室外地坪下500mm處，端部放大成基礎圈梁（JL），夾板墻的縱筋錨入基礎梁內。因此，該方案在增加原結構承載力同時，有效地解決了原有結構存在的無構造性、圈梁不閉合、基礎缺乏拉接以及墻體無拉接的問題。

夾板墻基本參數：混凝土等級為C25；墻內豎向鋼筋為Φ14@450；穿墻鋼筋為Φ8@600；梅花狀布置；錨拉筋為Φ8@600；梅花狀布置，錨拉筋為Φ8@600；梅花狀布置，錨入原墻體深度150mm，錨入樓板80mm。
2、按規程進行可行性驗算，整體加固效果采用加固后各樓層的綜合抗震能力指數βs進行評價，按《建筑抗震加固技術規程》（JGJ116-98）（下文簡稱《規程》及《建筑抗震鑒定標準》（GB50023-95）,求得本結構各層x,y方向綜合抗震能力指數βs列于表。

根據《規程》第5.1.2條，加固后樓層的綜合抗震能力指數不應小于1.0，且不宜超過下一樓層綜合抗震能力的20%。本加固工程設計中，層1~5加固后綜合抗震能力指數均大于1；；加固后層4的x方向的βs比層3的超過25.9%，但與《規程》所界定的20%較接近，尚可接受，因此本加固設計方案可行。
3、采用“剛度折算模型方法”改進驗算
在設計中，滿足《規程》是基本的要求，但僅從《規程》出發進行加固設計存在以下問題：無法體現局部墻體加固后抗震的情況；計算結果粗糙；需采用手算進行統計及計算。因此，在設計方案在設計方案滿《規程》要求的同時，采用“剛度折算模型方法”，應用“PMCAD——磚混結構抗震驗算”軟件對加固方案進行輔助分析。該方法主要是將混凝土夾板墻按剛度比（彈性模量比）折算為磚墻，同時調整磚砌體設計密度，以保證恒荷載設計值與實際情況相符。在本工程中，各層磚及砂漿的強度不同（表2），因此各層磚墻的折算剛度不同，層1~5混凝土與砌體剛度比分別為：11.8，11.8，15.6，18.1，23.4計算中層1、2及層3、4、5分別采用剛度比10（＜11.8）及15（＜15.6）進行分析，即將混凝土夾板墻模擬為厚度增大10、15倍速的磚墻。為保持墻體荷載與實際情況基本相符，算得當混凝土與磚墻剛度比采用10時，磚墻密度取11kN/m3；剛度比采用15時，磚墻蜜度取9kN/m3。
　
各層計算結果顯示，在加固后，層3相對薄弱（計算結果見圖2-6.16）。由計算結果可看出，各墻段中抗力與效應之比最小值為0.72，平均值約為1.3，按8度抗震考慮尚可（見圖2-6.17）

三、風機房處樓板及梁的加固
為增設中央空調，需將原建筑的一個房間（見圖1）改造為風機房。該處原有樓板及樓面梁不能承受新增設備荷載。為此，采取如下措施：在原樓板上增設梁 L1，L2，使設備荷載通過梁L1，L2傳遞到兩端墻及梁上，梁L1，L2截面見圖3。將樓面梁加大截面，增加鋼筋進行加固，增大其承載能力，做法見圖 4。

四、對墻體開洞的處理
因工程改造，需在原墻上開設多個洞口，對承重磚墻極為不利，歸納為如下幾類，并采取相應措施；
（1）門洞高度變更原結構中部分門洞的高度由2600mm變為2100mm，采取措施如圖六所示：放置預制過梁GL10.4（240墻2根，360墻 3根）,過梁支座下部采用水泥砂漿坐墊，其他部位采用干硬性砂漿捻實、壓緊；砌筑磚墻（1），澆灌有微膨脹劑的C25級素混凝土，并保證與周圍墻體密實，確保養護質量。
（2）設備洞位于門洞頂角外側，設備洞處于墻體承載的重要部位，不可開設，故改在門洞的上方。
（3）較大設備洞口緊貼樓板設備洞口較大，且緊貼樓板布置，如圖七所示。為傳遞上部荷載，采用增設現澆過梁的措施，且要求混凝土達到強度后再行開洞。
（4）洞口過于集中，如圖八所示，當洞口間墻體很少，承載能力差，可將有洞范圍視為一個大洞口，采取措施如下：現澆梁CL2，截面b×h為墻厚×120mm，待過梁混凝土強度達到100%后開洞，放套管，將洞口附近的墻體做成夾板墻。

（5）洞口位于梁墊下梁墊下方是墻體受力的重要部位，不允許開洞，洞口應移至45°線范圍以外。
五、結束語
改造舊房與建新房相比有三大優點：工期短，投資少，效益高。我國20世紀五六十年代修建的大批工業與民用建筑，已有數十億平方米進行中老年期，其鑒定維修加固已大量提到議事日程上來。對磚混結構采用夾板墻加固是磚混結構加固的一個重要方法，在我國具有廣泛的應用前景。本文較為詳細在論述了夾板墻的加固設計，加固效果評價的過程，并采用作者提出的“剛度折算模型方法”進行了驗算，還總結了由于增設中央空調等現代化設施對承重墻不利影響的處理方法、希望能為相關工程的結構設計提供參考。