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        固強大講堂文章

          南京某辦公樓加固與改造設計

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          ['摘要']: 本文結合南京某辦公樓加固與改造實例,較全面地討論了近代磚木結構加固改造設計中應考慮的若干關鍵問題,介紹了一些有效的解決辦法,可供同類建筑物加固改造參考。

          ['關鍵詞']:磚木結構;加固;改造

          Reinforcement and Reconstruction Design of One Office Building In Nanjing

          Zhang Weibin

          (Nanjing Guqing Construction Technology Co.Ltd, Nanjing 210005,China)

          ['Abstract']: Based on reinforcement and reconstruction project of one office building in Nanjing, Some key questions in the reinforcement and reconstruction design of latter-day brick and timber structures are roundly discussed. some effective methods are introduced to solve the problems. These can be referenced for similar reinforcement and reconstruction design.

          [Key words]: brick and timber structure; reinforcement; reconstruction;


          1、 工程概況

          南京市某辦公樓為民國時期建造的近代磚木結構,原為國民黨財政部大樓,現為南京市

          局辦公樓,南京市重點文物保護單位。該樓東西向長33.26m,南北向長25.26m,占地面積約840m2,共三層,層高3.5m,均為木樓面,坡屋面。采用縱橫墻承重體系,底層承重墻體厚度400mm,二、三層承重墻體厚度280mm,墻體材料為粘土實心磚,以粘土石灰砂漿砌筑。屋面構造為三角形木屋架,基礎采用條形大放腳磚基礎,下設毛石墊層。該樓雖歷經多年的滄桑,其結構未受到嚴重的破損,但砂漿風化較嚴重??紤]到該樓的特殊意義和重要性,為日后能安全使用,需對其進行抗震加固。又應甲方的要求,將第三層變為大會議室,需將三層中部承重墻體拆除。圖1為該辦公樓的外觀圖,圖2為該辦公樓的底層結構平面圖。

          本工程地質勘察是由南京市蘇杰巖土勘察設計有限公司進行的,抗震設防烈度為7度,設計基本地震加速度值為0.10g(第一組),設防類別為丙類,建筑場地為Ⅱ類;原結構檢測由南京工業大學建工綜合實驗室進行的,測得青磚強度等級為MU2,砂漿強度等級為M1.5;原結構現場測繪是由東南大學建筑學院派員完成的,筆者采用PMCAD對該辦公樓進行抗震驗算,計算模型見圖3。

          1、 加固設計

          經計算分析后得知:該辦公樓底層和第二層局部受壓承載力不能滿足要求,各層抗震承載力均能滿足要求。原結構未設圈梁和構造柱,不滿足抗震構造要求。

          2.1 墻體加固

          對墻體采用鋼筋網水泥砂漿加固,其受壓承載力的計算公式如下:

          式中: 為組合磚砌體構件的穩定系數;A為磚砌體的截面面積; 為水泥砂漿的抗壓強度設計值; 為砂漿面層的截面面積; 為受壓鋼筋的強度系數,砂漿面層時取0.9; 為鋼筋的抗壓強度設計值; 為受壓鋼筋的截面面積。

          本次加固用雙面鋼筋網選用Ф6@200X200,用Ф6“S”形穿墻鋼筋拉接;單面鋼筋網用錨入墻內的Ф6鋼筋拉接,間距800mm,呈梅花狀布置。采用M10水泥砂漿抹面,厚度為40mm。門窗洞口處為防止開裂,在洞口角部放置Ф8斜向鋼筋。雙面鋼筋網水泥砂漿加固400mm厚墻體受壓承載力可提高38%,單面鋼筋網水泥砂漿加固400mm厚墻體抗壓承載力可提高19%,雙面鋼筋網水泥砂漿加固280mm厚墻體受壓承載力可提高63%,單面鋼筋網水泥砂漿加固280mm厚墻體抗壓承載力可提高35%。經計算,加固后的各層墻體受壓承載力均能滿足要求。墻體加固圖見圖4。

          2.2 抗震構造加固

          本次加固對該辦公樓進行了抗震構造加固,新增了構造柱和圈梁,大大增強了結構的整體性,新增構造柱和新增圈梁具體作法分別見圖5和圖6,新增圈梁遇到木梁處的處理方法見圖7。


          2.3 基礎加固

          從地質勘察報告得知:該辦公樓范圍內各層土的土體強度差異較大,同時存在可液化土層,地下水位埋深較淺,且基礎底部直接落在雜填土層,因此本次加固對基礎進行了加固,不僅提高了承載力,也增加了整體剛度,具體作法見圖7。


          2.4 木樓面加固

          對木梁、格柵,如出現干裂的情況,則采用環向粘貼CFRP的加固方法,具體作法見圖8,如出現翹曲變形較大的則必須更換。對木樓梯梯梁采用圖9的加固方法。


          由于三層樓面原使用功能為辦公室,現需改為大會議室,故需對樓面結構進行加固,本次加固采用在會議室位置下的木梁中間再加一道原材料木梁,尺寸同原木梁的方法。經加固后,承載力提高為原來的2倍,能滿足規范要求。

          2.5 木屋架加固

          該辦公樓在三層C軸線有一道承重墻,木屋架下弦桿擱置于此,采用半企口連接,現由于這道承重墻需拆除,故需對木屋架進行加固,內容包括屋架本身的加固和支撐系統的加固。筆者采用SAP2000對木屋架的受力進行了計算,結果表明:原有的截面均能滿足承載力要求,僅需對節點進行加固處理,計算結果見圖10。木屋架本身重點需對端部節點和下弦半企口連接節點進行加固,分別見圖11和圖12。


           由于該樓原有屋架支撐系統為木結構,布置并不規范,且由于年代久遠,木材腐朽和干裂較嚴重,已基本喪失作用,本次加固采用鋼結構支撐系統替代原有的木結構支撐系統。具體加固作法見圖13。

           

          1、 結語

          該加固改造工程目前基本竣工,結構狀況良好,說明本文所述加固改造設計合理,可為同類磚木結構加固改造提供一些經驗:

          (1)       對近代磚木結構加固設計前,需對其進行全面的檢測、計算和鑒定,再制定相應

          的加固方案;

          (2)       為保證加固效果,新加混凝土采用微膨脹混凝土,新老結構結合面處應妥善處理,

          以保證新老結構的可靠連接,保證力的可靠傳遞;

          (3)       在建筑外觀允許的前提下,采用鋼筋網水泥砂漿加固墻體可較大程度提高其受壓

          和抗震承載力;

          (4)       對木梁及格柵采用粘貼CFRP加固,可有效改善其受力性能;

          (5)       對木屋架采用鋼結構支撐系統,可大大提高其整體性和穩定性。

          參考文獻
          ['1'] 建筑抗震加固技術規程. 北京. 中國建筑工業出版社. 1998

          ['2'] 曹雙寅,邱洪興. 結構可靠性鑒定與加固技術. 北京. 中國水利水電出版社. 2001

          ['3'] 馮廉,常征. 某辦公樓抗震加固、加層結構設計. 建筑科學.2002(6)

          ['4'] 淳慶 邱洪興.南京某公館磚木結構樓房的加固改造設計與施工.建筑科學.2005(2)

          ['5'] 曹亞飛. 磚混結構房屋抗震加固設計的幾個問題. 遼寧工學院學報. 2002(4)

          ['6'] 付潔,王志浩.某近代文物建筑的加固修繕設計.第八屆全國建筑物鑒定與加固改造學術會議論文集.2006


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        固強大講堂文章
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        ['摘要']: 本文結合南京某辦公樓加固與改造實例,較全面地討論了近代磚木結構加固改造設計中應考慮的若干關鍵問題,介紹了一些有效的解決辦法,可供同類建筑物加固改造參考。

        ['關鍵詞']:磚木結構;加固;改造

        Reinforcement and Reconstruction Design of One Office Building In Nanjing

        Zhang Weibin

        (Nanjing Guqing Construction Technology Co.Ltd, Nanjing 210005,China)

        ['Abstract']: Based on reinforcement and reconstruction project of one office building in Nanjing, Some key questions in the reinforcement and reconstruction design of latter-day brick and timber structures are roundly discussed. some effective methods are introduced to solve the problems. These can be referenced for similar reinforcement and reconstruction design.

        [Key words]: brick and timber structure; reinforcement; reconstruction;


        1、 工程概況

        南京市某辦公樓為民國時期建造的近代磚木結構,原為國民黨財政部大樓,現為南京市

        局辦公樓,南京市重點文物保護單位。該樓東西向長33.26m,南北向長25.26m,占地面積約840m2,共三層,層高3.5m,均為木樓面,坡屋面。采用縱橫墻承重體系,底層承重墻體厚度400mm,二、三層承重墻體厚度280mm,墻體材料為粘土實心磚,以粘土石灰砂漿砌筑。屋面構造為三角形木屋架,基礎采用條形大放腳磚基礎,下設毛石墊層。該樓雖歷經多年的滄桑,其結構未受到嚴重的破損,但砂漿風化較嚴重??紤]到該樓的特殊意義和重要性,為日后能安全使用,需對其進行抗震加固。又應甲方的要求,將第三層變為大會議室,需將三層中部承重墻體拆除。圖1為該辦公樓的外觀圖,圖2為該辦公樓的底層結構平面圖。

        本工程地質勘察是由南京市蘇杰巖土勘察設計有限公司進行的,抗震設防烈度為7度,設計基本地震加速度值為0.10g(第一組),設防類別為丙類,建筑場地為Ⅱ類;原結構檢測由南京工業大學建工綜合實驗室進行的,測得青磚強度等級為MU2,砂漿強度等級為M1.5;原結構現場測繪是由東南大學建筑學院派員完成的,筆者采用PMCAD對該辦公樓進行抗震驗算,計算模型見圖3。

        1、 加固設計

        經計算分析后得知:該辦公樓底層和第二層局部受壓承載力不能滿足要求,各層抗震承載力均能滿足要求。原結構未設圈梁和構造柱,不滿足抗震構造要求。

        2.1 墻體加固

        對墻體采用鋼筋網水泥砂漿加固,其受壓承載力的計算公式如下:

        式中: 為組合磚砌體構件的穩定系數;A為磚砌體的截面面積; 為水泥砂漿的抗壓強度設計值; 為砂漿面層的截面面積; 為受壓鋼筋的強度系數,砂漿面層時取0.9; 為鋼筋的抗壓強度設計值; 為受壓鋼筋的截面面積。

        本次加固用雙面鋼筋網選用Ф6@200X200,用Ф6“S”形穿墻鋼筋拉接;單面鋼筋網用錨入墻內的Ф6鋼筋拉接,間距800mm,呈梅花狀布置。采用M10水泥砂漿抹面,厚度為40mm。門窗洞口處為防止開裂,在洞口角部放置Ф8斜向鋼筋。雙面鋼筋網水泥砂漿加固400mm厚墻體受壓承載力可提高38%,單面鋼筋網水泥砂漿加固400mm厚墻體抗壓承載力可提高19%,雙面鋼筋網水泥砂漿加固280mm厚墻體受壓承載力可提高63%,單面鋼筋網水泥砂漿加固280mm厚墻體抗壓承載力可提高35%。經計算,加固后的各層墻體受壓承載力均能滿足要求。墻體加固圖見圖4。

        2.2 抗震構造加固

        本次加固對該辦公樓進行了抗震構造加固,新增了構造柱和圈梁,大大增強了結構的整體性,新增構造柱和新增圈梁具體作法分別見圖5和圖6,新增圈梁遇到木梁處的處理方法見圖7。


        2.3 基礎加固

        從地質勘察報告得知:該辦公樓范圍內各層土的土體強度差異較大,同時存在可液化土層,地下水位埋深較淺,且基礎底部直接落在雜填土層,因此本次加固對基礎進行了加固,不僅提高了承載力,也增加了整體剛度,具體作法見圖7。


        2.4 木樓面加固

        對木梁、格柵,如出現干裂的情況,則采用環向粘貼CFRP的加固方法,具體作法見圖8,如出現翹曲變形較大的則必須更換。對木樓梯梯梁采用圖9的加固方法。


        由于三層樓面原使用功能為辦公室,現需改為大會議室,故需對樓面結構進行加固,本次加固采用在會議室位置下的木梁中間再加一道原材料木梁,尺寸同原木梁的方法。經加固后,承載力提高為原來的2倍,能滿足規范要求。

        2.5 木屋架加固

        該辦公樓在三層C軸線有一道承重墻,木屋架下弦桿擱置于此,采用半企口連接,現由于這道承重墻需拆除,故需對木屋架進行加固,內容包括屋架本身的加固和支撐系統的加固。筆者采用SAP2000對木屋架的受力進行了計算,結果表明:原有的截面均能滿足承載力要求,僅需對節點進行加固處理,計算結果見圖10。木屋架本身重點需對端部節點和下弦半企口連接節點進行加固,分別見圖11和圖12。


         由于該樓原有屋架支撐系統為木結構,布置并不規范,且由于年代久遠,木材腐朽和干裂較嚴重,已基本喪失作用,本次加固采用鋼結構支撐系統替代原有的木結構支撐系統。具體加固作法見圖13。

         

        1、 結語

        該加固改造工程目前基本竣工,結構狀況良好,說明本文所述加固改造設計合理,可為同類磚木結構加固改造提供一些經驗:

        (1)       對近代磚木結構加固設計前,需對其進行全面的檢測、計算和鑒定,再制定相應

        的加固方案;

        (2)       為保證加固效果,新加混凝土采用微膨脹混凝土,新老結構結合面處應妥善處理,

        以保證新老結構的可靠連接,保證力的可靠傳遞;

        (3)       在建筑外觀允許的前提下,采用鋼筋網水泥砂漿加固墻體可較大程度提高其受壓

        和抗震承載力;

        (4)       對木梁及格柵采用粘貼CFRP加固,可有效改善其受力性能;

        (5)       對木屋架采用鋼結構支撐系統,可大大提高其整體性和穩定性。

        參考文獻
        ['1'] 建筑抗震加固技術規程. 北京. 中國建筑工業出版社. 1998

        ['2'] 曹雙寅,邱洪興. 結構可靠性鑒定與加固技術. 北京. 中國水利水電出版社. 2001

        ['3'] 馮廉,常征. 某辦公樓抗震加固、加層結構設計. 建筑科學.2002(6)

        ['4'] 淳慶 邱洪興.南京某公館磚木結構樓房的加固改造設計與施工.建筑科學.2005(2)

        ['5'] 曹亞飛. 磚混結構房屋抗震加固設計的幾個問題. 遼寧工學院學報. 2002(4)

        ['6'] 付潔,王志浩.某近代文物建筑的加固修繕設計.第八屆全國建筑物鑒定與加固改造學術會議論文集.2006




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