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  • 醫院建築抗震鑒定與加固設計
    時間:2018-01-16 10:29:26  來源:河北AG亞遊國際加固  作者:河北AG亞遊國際

      隨著國家經濟水平的提高,對醫療建築的功能要求不斷提升。基於節約投資,最大程度地利用已有基礎設施的目的,大量20世紀70年代以後建造的醫院建築需要進行改造。由於改變用途、使用環境以及抗震設防目標提高等原因,在改造的同時需要進行抗震鑒定及結構加固。

      工程實例概況

      某醫院病房樓,地下1層,地上8層。首層為消化內科及大廳;2~6層為病房,7層為設備層,8層為電梯機房和設備用房。建築平麵形狀為矩形,總高度 26.90m。結構形式為現澆框架-剪力牆結構,基礎為箱形基礎,樓板為現澆梁板體係,標準層結構如圖1所示。

     

    標準層平麵圖

      建築現狀調查

      抗震鑒定前應進行建築現狀調查,包括搜集勘察、施工及竣工驗收的相關原始資料;當資料不全時,應根據鑒定的需要進行補充實測。調查建築現狀與原始資料相符程度、施工質量和維護狀況。

      1.原始資料調查該住院樓岩土工程勘察報告、竣工圖紙、竣工驗收資料等原始資料均較齊全。

      2.外觀質量檢查鋼筋混凝土結構主要檢查結構構件的裂縫及劣化程度等。經檢查個別框架柱及剪力牆表麵存在蜂窩、麻麵現象;少數框架梁存在梁底鋼筋鏽蝕現象(圖 2);

     梁底鋼筋鏽蝕

           個別屋麵板板底存在堿蝕、露筋現象(圖 3)。

     

    板底堿蝕、 露筋

           結構構件未發現明顯開裂、較大變形等嚴重結構性損壞現象。

      3材料性能檢測建築結構的材料性能是結構安全的基本保證。本工程混凝土強度采用超聲-回彈綜合法對混凝土抗壓強度進行現場取樣檢測,檢測混凝土強度摘錄如表1所示。現場采用鋼筋探測儀對部分梁、板、柱、剪力牆的鋼筋配置、分布及混凝土保護層厚度進行檢測,檢測結果基本符合原圖紙設計要求。

     

    4.jpg

      抗震鑒定

          1.抗震鑒定原則本工程屬於 B 類建築,應進行兩級鑒定。(1)第一級鑒定:對現有房屋的宏觀控製和構造鑒定為主進行綜合評價; (2)第二級鑒定:對現有房屋進行抗震驗算為主結合構造影響進行綜合評價。

      (1)和(2)同時滿足的建築評定為滿足抗震要求,可不進行加固處理;(1) 滿足而主要抗側力構件的抗震承載力不低於規定的 95%、次要抗側力構件的抗震承載力不低於規定的 90%,可不進行加固處理;(1)不滿足而抗震承載力較高時,可通過構造影響係數進行綜合抗震能力的評定; (1)和(2)均不滿足要求時,應采取加固或其他相應措施。

      2.抗震等級確定本工程使用功能為病房樓。

      3. 場地、地基和基礎查閱原地勘報告,本樓建造於對抗震有利的地段,場地類別為II類,其地基主要受力範圍內不存在軟弱土、飽和砂土和飽和粉土或嚴重不均勻土層。

      4.抗震措施鑒定( 第一級鑒定)

      1、結構高度

      本工程結構總高26.90m,滿足《建築抗震鑒定標準》第6.1.1條,7度框架-抗震牆結構適用的最大高度為120m的要求。

      2、房屋的結構體係

      本工程為雙向多跨框架-抗震牆結構,結構布置及框架梁、柱、剪力牆截麵滿足 《建築抗震鑒定標準》第6.3.2條房屋結構體係要求。

      本工程建築平麵形狀為矩形,平麵沒有局部突出,立麵沒有局部縮進,均滿足《建築抗震鑒定標準》 第 6.2.1 條房屋結構體係要求。

      樓層剛度大於其相鄰上層剛度的70%,且連續3層總的剛度降低小於50%,滿足《建築抗震鑒定標準》 第 6.2.1 條房屋結構體係要求。

      首層個別框架柱軸壓比為0.98,不滿足《建築抗震鑒定標準》第6.2.1條框架-抗震牆柱(抗震等級三級)軸壓比≤0.95的要求。

      3、 混凝土強度等級

      本工程混凝土強度實測結果,滿足《建築抗震鑒定標準》 第6.3.3 條梁、柱、牆實際達到的混凝土強度等級不應低於 C20要求。

      4、框架梁的配筋及構造

      本工程框架梁縱向受拉鋼筋的配筋率不大於2.5%;梁端截麵的底麵和頂麵配筋量的比值不小於0.3;梁端箍筋實際加密區的長度大於梁截麵高度的1.5倍,箍筋最小直徑為8mm,滿足要求。

      5、框架柱的配筋及構造

      本工程框架柱實際縱向鋼筋的總配筋率,框架中柱、邊柱和角柱均大於1.0%,滿足要求。柱箍筋加密區的箍筋間距為100mm,箍筋直徑為φ8mm和φ10mm,滿足要求。柱加密區箍筋肢距不大於200mm,且每隔1根縱向鋼筋在2個方向均有箍筋約束,滿足要求。

      6、框架節點核心區構造

      本工程框架節點核心區內箍筋最大間距為100mm,最小直徑為φ12mm,柱體積配箍率為 1.6%~2.1%,滿足《建築抗震鑒定標準》第 6.3.6 條要求。

      7、 抗震牆的配筋及構造

      本工程抗震牆牆板豎向、橫向分布鋼筋的配筋率約為0.628%,均大於0.25%,最大間距為150mm,最小直徑φ12mm,滿足要求。抗震牆邊緣構件的配筋,縱向鋼筋配筋率為1.2%~2.0%,箍筋直徑均為φ10mm,間距均為100mm,滿足《建築抗震鑒定標準》第6.3.7條要求。

      8、填充牆

      本工程砌體填充牆在平麵和豎向布置均勻對稱,滿足要求。砌體填充牆沿框架柱每隔500mm有2根φ6mm拉筋,拉筋伸入填充牆內長度700mm,滿足三四級框架不應小於牆長的1/5且不小於700mm的要求。 牆長度大於5m時,牆頂部與梁設有拉結措施,滿足《建築抗震鑒定標準》第6.3.9條要求。

      5抗震承載力驗算(第二級鑒定)第二級鑒定是以抗震驗算為主,結合構造影響進行綜合評價。第二級鑒定可采用樓層綜合抗震能力指數法與《建築抗震設計規範》規定方法進行抗震計算分析。本工程采用中國建築科學研究院編製的《PKPM 混凝土結構鑒定加固》軟件進行抗震承載力計算。在建立計算模型和選擇計算方法時采取了如下處理。

      1)在 PKPM 軟件計算中,依據原設計施工圖、本次改造建築圖,並結合現場調查結果,確定結構布置及荷載分布,建立計算空間計算模型(圖 4)。

      圖 4 空間計算模型

     

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      2)抗震計算的有關參數

      抗震設防烈度:7 度; 設計基本地震加速:0.15g;設計地震分組:第一組;設計特征周期值:0.30s;建築場地類別:II 類;地麵粗糙類別:C類;框架抗震等級:三級;剪力牆抗震等級:二級。

      3)梁柱節點重合部分,梁端簡化為剛域。

      4)考慮填充牆對於結構總體剛度的影響,計算時取周期折減係數為 0.75。

      5)根據第一級鑒定結果,體係影響係數取 0.95。

      經計算首層個別框架柱抗剪不滿足要求,首層、2層部分框架梁、板承載力不滿足要求,3層、5層改造為設備機房位置樓板承載力不滿足要求。

      6 抗震鑒定結論1)個別框架柱軸壓比不滿足要求;

      2)個別框架柱抗剪不滿足要求

      3) 部分框架梁承載力不滿足要求;

      4) 部分樓板承載力不滿足要求。

      抗震加固設計

         1框架柱加固軸壓比不足的框架柱采用加大截麵法進行加固處理。該方法是在框架柱構件表麵鑿毛和清潔處理後用鋼筋混凝土圍套,圍套內的縱向受力鋼筋由計算確定,並與原框架柱內縱向受力鋼筋共同工作。采用加大截麵法不僅提高框架柱的承載力,並且在一定程度上提高了結構的剛度。 加大截麵的尺寸一般在100mm左右,采用混凝土加大截麵,澆築時很難振搗密實,加固質量難以保證。本工程采用高強灌漿料代替混凝土,保證了混凝土的密實度(圖 5)。

     

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      圖 5 框架柱加大截麵詳圖

      抗剪承載力不足的框架柱采用橫向粘貼碳纖維的方法進行加固處理。 框架柱粘貼環向碳纖維箍,纏繞3圈且搭接長度應超過200mm。碳纖維箍外側抹厚度不小於 25mm 的高強度水泥砂漿,以滿足防火及防護要求。 框架柱頂部及底部設置4mm厚鋼板封閉箍進行附加錨固(圖 6)。

     

    7.jpg

      圖 6 框架柱碳纖維加固詳圖

      2混凝土梁加固混凝土梁采用型鋼加固法。此方法適用於不允許增大構件截麵尺寸,而又需要大幅度地提高承載力的混凝土結構加固。 型鋼加固法是在混凝土構件四周包以型鋼,型鋼與被加固梁之間用聚合物砂漿或結構膠等方法黏結。型鋼表麵抹厚度不小於 25mm 的高強度水泥砂漿(應加鋼絲網防裂)作防護層,具體做法如圖 7 所示。

     

    8.jpg

      圖 7 框架梁型鋼加固圖

      3樓板加固樓板采用粘貼碳纖維加固法。碳纖維複合材加固混凝土結構,主要是利用纖維抗拉的高強度、高彈性模量、高應變性能及利用改性環氧樹脂類膠結材料,使碳纖維與混凝土結構產生良好的黏結性,加固補強原結構受拉縱向鋼筋和受剪、抗扭箍筋的不足,從而提高結構抗彎、抗剪、抗扭承載力。

      該方法用高性能黏結劑將碳纖維布黏貼在樓板表麵 (纖維粘貼方向應平行於構件的主受力方向),使兩者共同工作,提高樓板的抗彎承載力。為提高碳纖維布黏結加固耐久性,碳纖維表麵采用壓結鋼片加射釘進行附加錨固,壓結鋼片長度宜為碳纖維布寬 +60mm,射釘應不打穿碳纖維布。

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