升板结构房屋安全性能评估与加固方法研究


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升板结构房屋安全性能评估与加固方法研究

升板结构房屋安全性能评估与加固方法研究

论文关键词:升板结构　抗震性能　加固
　　论文摘要:根据升板结构房屋的特点，结合工程实例，通过对该类房屋进行现场调查、构造分析和结构复算，对房屋的检测和加固方法进行了研究，从而使升板结构房屋满足现行设计规范要求，进而推广升板结构形式的应用。
　　0引言
升板结构是二十世纪七八十年代的一种乡昭些结构形式，其主要特点为现场湿作业少、构件统一、易于预制、板底平整等。正是由于这些特点和当时施工技术等原因，所以建设了较多的这种结构形式的房屋。在当前城市改造过程中，或多或少地会遇到这类房屋。其主要缺点为水平刚度较小，柱板连接节点较弱等。本文结合工程实例对这类房屋的特点进行分析，并对加固设计方法进行研究。
　　1工程概况

　　某商场为一幢4层混凝土结构房屋，建筑面积8 000时。房屋结构形式为柱板结构，柱形式为角钢劲性柱;1层，2层采用密肋楼板升板结构，3层，4层采用平板升板结构。柱设计截面尺寸为350 x 350，内配4艺80x8等边角钢。密肋板的肋梁截面尺寸为120 x 250 @ 615，柱边肋梁负弯矩处配2小18，跨中正弯矩配2似5,箍筋为双肢怀@ 150;跨中肋梁负弯矩配砷18，正弯矩配125，拉结筋为S形拓@ 150。后浇方形柱帽，柱帽尺寸为1 500 x1 500 x 400。平板设计板厚为200，内配X14)150钢筋双层双向配置，板底、板顶钢筋的断开位置均在跨中1 /3处。后浇锥形柱帽，柱帽尺寸为1 800 x 1 800 x 300。混凝土设计标号为300号。升板与柱之间的连接采用型钢承重销、型钢与提升环中的预埋型钢焊接。房屋采用柱下条形基础，基础埋深2.000 m，电梯井及楼梯间位置的基础为筏片基础，基础埋深为2.000 m，混凝土设计标号为200号，结构平面图见图1，图2。
　　2现场调查
由于房屋使用历史较长，在平时使用过程中没有按照原设计荷载要求进行使用，曾多次对房屋进行改造，楼层面装饰层厚度达到300~，远远大于原始设计荷载。在现场将所有楼层装饰层全部拆除后，发现原有平板呈现明显的凹凸现象，与无梁楼板在均布荷载作用下的变形情况完全一致，说明长期荷载作用下，混凝土楼板已经出现了永久变形。1层大部分混凝土柱的混凝土质量较差，钢筋锈蚀较严重，混凝土表面已经发现有部分保护层剥落，2层混凝土柱的混凝土质量略好于1层框架柱。角钢劲性柱由于保护层厚度较薄，钢材表面已经锈蚀，锈蚀量不大，楼板的钢筋锈蚀情况不明显。1层的混凝土标号比原设计200号混凝土低，1层可评定为C15,2层可评定为C25;3层，4层的混凝土标号离散性较大，可以评定为C25。

　　升板结构现场发现部分外露型钢承重销出现较为严重的锈蚀现象，个别构件锈蚀量已经大于5 mm，严重影响了承重销的承载能力。
　　3构造分析
按照现行建筑抗震设防等级分类标准，房屋为丙类建筑，框架的抗震等级为二级。
现行GB 50011-2001建筑抗震设计规范(2008版)对结构体系的要求:结构体系尚宜符合下列各项要求:1)宜有多道抗震防线;2)宜具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的应力集中或塑性变形集中;3)结构在两个主轴方向的动力特性宜相近。对板柱一抗震墙结构而言，规范要求:房屋的周边和楼、电梯洞口周边应采用有梁框架;房屋的屋盖和地下1层顶板宜采用梁板结构。板柱一抗震墙结构的抗震墙应承担结构的全部地震作用，各层板柱部分应满足计算要求，并应能承担不少于各层全部地震作用的20 0%。显然本工程的结构体系不能满足规范要求。

　　4结构复算
1)根据计算结果，大部分框架柱的轴压比以及配筋不能满足使用要求，其中最大值为1.75，远远大于规范规定的0. 85。地基基础承载能力基本能够满足使用要求。2)层间位移及结构动力特性计算结果表明，楼层集中质量较大，结构的侧向刚度较弱，层间位移最大值为1 /397，是规范规定的2倍多。3)框架柱的箍筋设置亦不满足抗震设计规范的要求。

　　5小结
    1)从整个结构来看，本房屋结构体系均为板柱结构。原结构设计没有考虑抗震设防，柱板连接节点构造、框架柱的抗震构造措施等均不能满足抗震构造要求。结构的承载力达不到7度抗震设防要求。因此房屋整体抗震性能不符合现行抗震设计规范要求。2)层间位移及结构动力特性计算结果表明，结构的侧向刚度明显较弱，层间位移均超过规范规定限值。
　　6加固方法研究
    根据验算结果并依据GB 50367-2006混凝土结构加固技术规范，建议对整个建筑结构采取如下加固措施:
    1)由于结构的侧向刚度较小，层间位移不能满足规范要求，应当在适当的位置增设抗侧力构件，提高结构的侧向刚度，减小层间位移。结构加固平面图见图3。结构层间位移和动力特性计算结果见表1，表2。从表1，表2中可以看出，增加抗侧力构件(抗震墙)后，房屋的结构体系由原来的板柱体系转化为板柱一抗震墙体系。层间位移计算明显减小，房屋振动周期缩短，结构整体水平刚度有了较大的提高。结构体系相对而言比较合理，且满足了现行设计规范要求。

　　2)楼板应当全面凿除装修层，减轻结构的恒载。
    3)对于密肋楼板应当进行结构加固。密肋楼板的加固方法可采用加固密肋的方法，在板肋正负弯矩区粘贴高强片材，如钢板或碳纤维材料。
    4)混凝土柱，应首先凿除混凝土柱表面已经碳化、酥裂部分，采用扩大截面法进行加固。为了保证框架柱的连续性，柱钢筋应穿楼板至屋面，并增设箍筋加密区。
    5)对于升板结构与混凝土柱之间的连接，应增浇柱帽，提高楼板的抗冲切能力。
　　7结语
    1)房屋按照上述建议进行全面整修加固后，将房屋改造成为仓储式大卖场，目前房屋运行情况良好。2)升板结构的缺点是层间水平刚度较小，大多数没有设置抗震墙和周边框架梁。在按照现行设计规范对原有房屋进行全面的加固改造后，房屋能够满足现行规范要求。3)在现场检测时应重点对柱板连接节点进行检测。

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