升板結構房屋抗震性及加固措施分析論文

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關鍵詞：升板結構抗震性能加固

摘要：根據升板結構房屋的特點，結合工程實例，通過對該類房屋進行現場調查、構造分析和結構復算，對房屋的檢測和加固方法進行了研究，從而使升板結構房屋滿足現行設計規范要求，進而推廣升板結構形式的應用。

引言

升板結構是二十世紀七八十年代的一種鄉昭些結構形式，其主要特點為現場濕作業少、構件統一、易于預制、板底平整等。正是由于這些特點和當時施工技術等原因，所以建設了較多的這種結構形式的房屋。在當前城市改造過程中，或多或少地會遇到這類房屋。其主要缺點為水平剛度較小，柱板連接節點較弱等。本文結合工程實例對這類房屋的特點進行分析，并對加固設計方法進行研究。

一、工程概況

某商場為一幢4層混凝土結構房屋，建筑面積8000時。房屋結構形式為柱板結構，柱形式為角鋼勁性柱；1層，2層采用密肋樓板升板結構，3層，4層采用平板升板結構。柱設計截面尺寸為350x350，內配4藝80x8等邊角鋼。密肋板的肋梁截面尺寸為120*250，柱邊肋梁負彎矩處配2小18，跨中正彎矩配2似5，箍筋為雙肢懷@150；跨中肋梁負彎矩配砷18，正彎矩配125，拉結筋為S形拓@150。后澆方形柱帽，柱帽尺寸為1500x1500x400。平板設計板厚為200，內配X14)150鋼筋雙層雙向配置，板底、板頂鋼筋的斷開位置均在跨中1/3處。后澆錐形柱帽，柱帽尺寸為1800x1800x300。混凝土設計標號為300號。升板與柱之間的連接采用型鋼承重銷、型鋼與提升環中的預埋型鋼焊接。房屋采用柱下條形基礎，基礎埋深2.000m，電梯井及樓梯間位置的基礎為筏片基礎，基礎埋深為2.000m，混凝土設計標號為200號。

二、現場調查

由于房屋使用歷史較長，在平時使用過程中沒有按照原設計荷載要求進行使用，曾多次對房屋進行改造，樓層面裝飾層厚度達到300~，遠遠大于原始設計荷載。在現場將所有樓層裝飾層全部拆除后，發現原有平板呈現明顯的凹凸現象，與無梁樓板在均布荷載作用下的變形情況完全一致，說明長期荷載作用下，混凝土樓板已經出現了永久變形。1層大部分混凝土柱的混凝土質量較差，鋼筋銹蝕較嚴重，混凝土表面已經發現有部分保護層剝落，2層混凝土柱的混凝土質量略好于1層框架柱。角鋼勁性柱由于保護層厚度較薄，鋼材表面已經銹蝕，銹蝕量不大，樓板的鋼筋銹蝕情況不明顯。1層的混凝土標號比原設計200號混凝土低，1層可評定為C15，2層可評定為C25；3層，4層的混凝土標號離散性較大，可以評定為C25。

升板結構現場發現部分外露型鋼承重銷出現較為嚴重的銹蝕現象，個別構件銹蝕量已經大于5mm，嚴重影響了承重銷的承載能力。

三、構造分析

按照現行建筑抗震設防等級分類標準，房屋為丙類建筑，框架的抗震等級為二級。

現行GB50011-2001建筑抗震設計規范(2008版)對結構體系的要求：結構體系尚宜符合下列各項要求：1)宜有多道抗震防線；2)宜具有合理的剛度和承載力分布，避免因局部削弱或突變形成薄弱部位，產生過大的應力集中或塑性變形集中；3)結構在兩個主軸方向的動力特性宜相近。對板柱一抗震墻結構而言，規范要求：房屋的周邊和樓、電梯洞口周邊應采用有梁框架；房屋的屋蓋和地下1層頂板宜采用梁板結構。板柱一抗震墻結構的抗震墻應承擔結構的全部地震作用，各層板柱部分應滿足計算要求，并應能承擔不少于各層全部地震作用的200%。顯然本工程的結構體系不能滿足規范要求。

四、結構復算

1)根據計算結果，大部分框架柱的軸壓比以及配筋不能滿足使用要求，其中最大值為1.75，遠遠大于規范規定的0.85。地基基礎承載能力基本能夠滿足使用要求。2)層間位移及結構動力特性計算結果表明，樓層集中質量較大，結構的側向剛度較弱，層間位移最大值為1/397，是規范規定的2倍多。3)框架柱的箍筋設置亦不滿足抗震設計規范的要求。

五、小結

1)從整個結構來看，本房屋結構體系均為板柱結構。原結構設計沒有考慮抗震設防，柱板連接節點構造、框架柱的抗震構造措施等均不能滿足抗震構造要求。結構的承載力達不到7度抗震設防要求。因此房屋整體抗震性能不符合現行抗震設計規范要求。2)層間位移及結構動力特性計算結果表明，結構的側向剛度明顯較弱，層間位移均超過規范規定限值。

六、加固方法研究

根據驗算結果并依據GB50367-2006混凝土結構加固技術規范，建議對整個建筑結構采取如下加固措施：

1)由于結構的側向剛度較小，層間位移不能滿足規范要求，應當在適當的位置增設抗側力構件，提高結構的側向剛度，減小層間位移。結構層間位移和動力特性計算結果中可以看出，增加抗側力構件(抗震墻)后，房屋的結構體系由原來的板柱體系轉化為板柱一抗震墻體系。層間位移計算明顯減小，房屋振動周期縮短，結構整體水平剛度有了較大的提高。結構體系相對而言比較合理，且滿足了現行設計規范要求。

2)樓板應當全面鑿除裝修層，減輕結構的恒載。

3)對于密肋樓板應當進行結構加固。密肋樓板的加固方法可采用加固密肋的方法，在板肋正負彎矩區粘貼高強片材，如鋼板或碳纖維材料。

4)混凝土柱，應首先鑿除混凝土柱表面已經碳化、酥裂部分，采用擴大截面法進行加固。為了保證框架柱的連續性，柱鋼筋應穿樓板至屋面，并增設箍筋加密區。關鍵詞：升板結構抗震性能加固

摘要：根據升板結構房屋的特點，結合工程實例，通過對該類房屋進行現場調查、構造分析和結構復算，對房屋的檢測和加固方法進行了研究，從而使升板結構房屋滿足現行設計規范要求，進而推廣升板結構形式的應用。

引言

升板結構是二十世紀七八十年代的一種鄉昭些結構形式，其主要特點為現場濕作業少、構件統一、易于預制、板底平整等。正是由于這些特點和當時施工技術等原因，所以建設了較多的這種結構形式的房屋。在當前城市改造過程中，或多或少地會遇到這類房屋。其主要缺點為水平剛度較小，柱板連接節點較弱等。本文結合工程實例對這類房屋的特點進行分析，并對加固設計方法進行研究。

一、工程概況

某商場為一幢4層混凝土結構房屋，建筑面積8000時。房屋結構形式為柱板結構，柱形式為角鋼勁性柱；1層，2層采用密肋樓板升板結構，3層，4層采用平板升板結構。柱設計截面尺寸為350x350，內配4藝80x8等邊角鋼。密肋板的肋梁截面尺寸為120x250@615，柱邊肋梁負彎矩處配2小18，跨中正彎矩配2似5，箍筋為雙肢懷@150；跨中肋梁負彎矩配砷18，正彎矩配125，拉結筋為S形拓@150。后澆方形柱帽，柱帽尺寸為1500x1500x400。平板設計板厚為200，內配X14)150鋼筋雙層雙向配置，板底、板頂鋼筋的斷開位置均在跨中1/3處。后澆錐形柱帽，柱帽尺寸為1800x1800x300。混凝土設計標號為300號。升板與柱之間的連接采用型鋼承重銷、型鋼與提升環中的預埋型鋼焊接。房屋采用柱下條形基礎，基礎埋深2.000m，電梯井及樓梯間位置的基礎為筏片基礎，基礎埋深為2.000m，混凝土設計標號為200號。

二、現場調查

由于房屋使用歷史較長，在平時使用過程中沒有按照原設計荷載要求進行使用，曾多次對房屋進行改造，樓層面裝飾層厚度達到300~，遠遠大于原始設計荷載。在現場將所有樓層裝飾層全部拆除后，發現原有平板呈現明顯的凹凸現象，與無梁樓板在均布荷載作用下的變形情況完全一致，說明長期荷載作用下，混凝土樓板已經出現了永久變形。1層大部分混凝土柱的混凝土質量較差，鋼筋銹蝕較嚴重，混凝土表面已經發現有部分保護層剝落，2層混凝土柱的混凝土質量略好于1層框架柱。角鋼勁性柱由于保護層厚度較薄，鋼材表面已經銹蝕，銹蝕量不大，樓板的鋼筋銹蝕情況不明顯。1層的混凝土標號比原設計200號混凝土低，1層可評定為C15，2層可評定為C25；3層，4層的混凝土標號離散性較大，可以評定為C25。

升板結構現場發現部分外露型鋼承重銷出現較為嚴重的銹蝕現象，個別構件銹蝕量已經大于5mm，嚴重影響了承重銷的承載能力。

三、構造分析

按照現行建筑抗震設防等級分類標準，房屋為丙類建筑，框架的抗震等級為二級。

現行GB50011-2001建筑抗震設計規范(2008版)對結構體系的要求：結構體系尚宜符合下列各項要求：1)宜有多道抗震防線；2)宜具有合理的剛度和承載力分布，避免因局部削弱或突變形成薄弱部位，產生過大的應力集中或塑性變形集中；3)結構在兩個主軸方向的動力特性宜相近。對板柱一抗震墻結構而言，規范要求：房屋的周邊和樓、電梯洞口周邊應采用有梁框架；房屋的屋蓋和地下1層頂板宜采用梁板結構。板柱一抗震墻結構的抗震墻應承擔結構的全部地震作用，各層板柱部分應滿足計算要求，并應能承擔不少于各層全部地震作用的200%。顯然本工程的結構體系不能滿足規范要求。

四、結構復算

1)根據計算結果，大部分框架柱的軸壓比以及配筋不能滿足使用要求，其中最大值為1.75，遠遠大于規范規定的0.85。地基基礎承載能力基本能夠滿足使用要求。2)層間位移及結構動力特性計算結果表明，樓層集中質量較大，結構的側向剛度較弱，層間位移最大值為1/397，是規范規定的2倍多。3)框架柱的箍筋設置亦不滿足抗震設計規范的要求。

五、小結

1)從整個結構來看，本房屋結構體系均為板柱結構。原結構設計沒有考慮抗震設防，柱板連接節點構造、框架柱的抗震構造措施等均不能滿足抗震構造要求。結構的承載力達不到7度抗震設防要求。因此房屋整體抗震性能不符合現行抗震設計規范要求。2)層間位移及結構動力特性計算結果表明，結構的側向剛度明顯較弱，層間位移均超過規范規定限值。

六、加固方法研究

根據驗算結果并依據GB50367-2006混凝土結構加固技術規范，建議對整個建筑結構采取如下加固措施：

1)由于結構的側向剛度較小，層間位移不能滿足規范要求，應當在適當的位置增設抗側力構件，提高結構的側向剛度，減小層間位移。結構層間位移和動力特性計算結果中可以看出，增加抗側力構件(抗震墻)后，房屋的結構體系由原來的板柱體系轉化為板柱一抗震墻體系。層間位移計算明顯減小，房屋振動周期縮短，結構整體水平剛度有了較大的提高。結構體系相對而言比較合理，且滿足了現行設計規范要求。

2)樓板應當全面鑿除裝修層，減輕結構的恒載。

3)對于密肋樓板應當進行結構加固。密肋樓板的加固方法可采用加固密肋的方法，在板肋正負彎矩區粘貼高強片材，如鋼板或碳纖維材料。

4)混凝土柱，應首先鑿除混凝土柱表面已經碳化、酥裂部分，采用擴大截面法進行加固。為了保證框架柱的連續性，柱鋼筋應穿樓板至屋面，并增設箍筋加密區。公務員之家

5)對于升板結構與混凝土柱之間的連接，應增澆柱帽，提高樓板的抗沖切能力。

七、結語

房屋按照上述建議進行全面整修加固后，將房屋改造成為倉儲式大賣場，目前房屋運行情況良好。升板結構的缺點是層間水平剛度較小，大多數沒有設置抗震墻和周邊框架梁。在按照現行設計規范對原有房屋進行全面的加固改造后，房屋能夠滿足現行規范要求。在現場檢測時應重點對柱板連接節點進行檢測。

5)對于升板結構與混凝土柱之間的連接，應增澆柱帽，提高樓板的抗沖切能力。

七、結語

房屋按照上述建議進行全面整修加固后，將房屋改造成為倉儲式大賣場，目前房屋運行情況良好。升板結構的缺點是層間水平剛度較小，大多數沒有設置抗震墻和周邊框架梁。在按照現行設計規范對原有房屋進行全面的加固改造后，房屋能夠滿足現行規范要求。在現場檢測時應重點對柱板連接節點進行檢測。