随着国民经济的飞速发展，城市用地逐渐紧张，故有为数不少的既有建筑物需要加层改造，或因用途改变而需要改造。在改造之前对建筑物进行合理的计算分析，继而做出安全、合理、经济、可行的加层方案。   1.工程概况     西安某钢筋混凝土框筒结构建筑是集商业购物、餐饮、办公、SOHO为一体的综合建筑，现有建筑高度81.300m,地上24层，地下2层。结构形式为钢筋混凝土框架--核心筒结构，基础采用筏基，地基处理采用素混凝土桩复合地基,本工程抗震设防烈度为8度，场地类别为II类场地，设计地震分组为第一组，主体结构为A级高度高层建筑，结构安全等级为二级，建筑抗震设防烈类别为丙类，结构使用年限50年,人防地下室抗力等级为六级，战时为人防物资库。该地区基本风压0.35KN/m²,基本雪压0.25KN/m²。2005年8月完成设计，2007年主体结构已封顶。       因功能需要，现欲在原建筑物标高81.300 m处增层，新增第一层层高为3.3 m，层顶标高84.600m，新增第二层层高为3.15 m，层顶标高87.750m，原建筑屋面核心筒和周围混凝土柱顶标高均为90.1 m，混凝土强度等级为C30。新增层楼面板混凝土强度等级为C30。   2.加层结构方案     应业主对加层部分使用功能需要和建筑师所提供的条件，新增两层平面布置同标准层平面，保留局部筒体和突出屋面的钢筋混凝土柱，新增两层利用原有结构的竖向受力构件，水平受力构件采用热扎H型钢，楼面采用压型钢板组合楼盖。       加层结构方案，第一层层高3.3m，第二层层高3.15。混凝土柱间距最大8.3 m，截面尺寸为600mm x 600mm。梁采用热扎H型钢，新增楼面采用压型钢板组合楼盖，楼承板规格采用YX75-230-690型组合楼板，厚度为t=1.0mm。    3.加层后结构整体性参数分析     3.1计算参数的选取     3.1.1 与结构整体计算相关的设计参数，按相关规范及原设计图纸选用，主要计算参数如下：

修正后基本风压 0.4 地面粗糙度 B类 结构重要性系数 1.0 地震烈度 8度 场地类别 II类 设计地震分组 第一组 特征周期 0.35 周期折减系数 0.8 框架抗震等级 一级 剪力墙抗震等级 一级 中梁刚度放大系数 2.0` 连梁折减系数 0.5 www.tmgc8.com

        3.1.2 混凝土强度等级和钢筋材料强度和原设计相同，层高按原设计图纸取用，     3.1.3 荷载选择     （1）原结构的荷载按照业主提供的经审查通过的结构计算书确定。     （2）加层结构的主要荷载     恒载：楼面荷载取6 KN/㎡（包括1 KN/㎡轻质墙折算荷载）；屋面荷载取6 KN/㎡。     活载：因楼面使用功能为办公场所，根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）表4.1.1取2.0KN/㎡；屋面为上人屋面，根据《建筑结构荷载规范》表4.3.1取2.0 KN/㎡。       3.2加层后整体性能指标分析     原结构采用中国建筑科学研究院编制的高层建筑结构空间有限元分析与设计软件-SATWE进行计算，加层后结构仍采用SATWE进行计算。       3.2.1上部结构整体计算结果分析

周期比 地震力作用下层间位移角 扭转位移比 轴压比 连梁超限情况 0.870 X向 Y向 X向 Y向 0.75 局部连梁超限 1/1050 1/859 1.22 1.36 满足 (《高规》4.3.5条不大于0.9的规定) 满足《高规》4.6.3条不大于1/800的规定。   满足《高规》4.3.5条规定的1.5倍 《高规》6.4.2条不大于0.8的规定。 超限幅度均在20%以下，采取小范围的加固补强。

    3.2.2  基础采用筏板基础，筏板厚度1800㎜，采用筏板有限元对现有复合地基及基础进行复核，加层后地基承载力满足要求。板底、板顶的计算配筋面积均小于现有钢筋面积。       综上所述，本工程在原结构顶增加两层，对原结构影响有限，局部采取补强措施后即可满足要求。   4.加层结构构件受力分析及节点连接做法     4.1通过对SATWE计算结果进行分析，加层部分无超限情况出现，楼板采用压型钢板混凝土组合楼面，主要考虑压型钢板作为浇灌混凝土的模板，节省了大量的模板和支撑，同时由于压型钢板非常轻便，堆放、运输及安装都非常方便；由于框架-核心筒结构在水平力作用下刚度相差比较大，框架部分变形呈弯剪型变形，而核心筒呈弯曲型变形，由于该组合楼盖平面内刚度很大，能有效地传递水平作用，使框架和核心筒能在水平力作用下协同工作。组合楼盖计算采用STS系列软件，计算后选用1.0㎜厚YX-75-230-690的压型钢板即能满足要求，楼板与钢梁连接采用焊钉连接。构造做法见图1、图2.  

www.tmgc8.com

图1 楼承板和钢梁连接剖面示意 

图2 楼承板和混凝土墙连接剖面示意       4.2  钢梁的强度和稳定均满足要求，应力比均无超限，最大为0.97，钢梁的强度发挥比较充分，一定程度节省了钢材。由于工程现状，利用原有柱子作为竖向承重构件，钢梁作为水平承重构件，利用化学锚栓传递弯矩和剪力，采用《混凝土后锚固技术规程》（JGJ145-2004）公式5.2.2-2、5.3.2-2、5.3.2-4、6.3.1-1、6.3.1-1、6.3.1-2进行计算，计算结果即能满足要求，钢梁和连接板采用栓焊连接，焊缝形式采用全熔透坡口焊，计算采用《钢结构设计手册》计算公式σ=M/b _f t_f(h-t_f)≤f_t^w (32-13)，经计算满足要求；高强螺栓抗剪承载力计算利用《钢结构设计规范》（GB50017-2003）计算公式 N_v^b=0.9n_fμ P (7.2.2-1) 经计算后均满足要求,其构造做法见图3、图4。   图3 钢梁与原有钢筋混凝土柱连接示意图  图4 施工后钢梁与原有钢筋混凝土柱连接     钢主梁与次梁连接用铰接连接方式，计算方法同上式(《钢结构设计规范》（GB50017-2003）计算公式 N_v^b=0.9n_fμ P (7.2.2-1) ),计算满足要求.     4.3  加层后对原结构构件所产生的损伤和病害进行处理的方案。       利用SATWE进行计算后和原结构图纸进行比较，在部分梁的跨中正弯矩和跨端负弯矩区抗弯承载力不满足要求，需要将该部分梁的抗弯承载力提高12.5%才能满足加层后抵抗弯矩的要求，现对该部分梁进行加固，在加固方法的选择上采用了粘钢法，因为粘钢法相对其它加固方法而言，对原构件基本上没有损伤，可充分发挥原构件的作用，由于钢材厚度一般比较小，它对结构自重、构件外形、使用空间几乎没有影响，且施工工艺简单，质量容易保证，同时相对造价较低。计算采用《混凝土结构加固设计规范》受弯构件正截面加固的计算公式(10.2.3-1)。加固后即可满足要求。   5.加层结构施工注意事项     (1)施工中发现原结构或相关工程隐蔽部位的构造有严重缺陷时，应暂停施工，在会同加固设计单位采取有效措施处理后方可继续施工。     (2) 新增混凝土构件与原有混凝土构件接触面处，应将原构件混凝土外表面凿毛并凿除浮浆、空鼓等缺陷，清理至密实部位，用清水冲洗干净，并刷高标号素水泥浆结合层一道后，再浇筑混凝土。     (3)关于化学锚栓的安装与锚固，以及锚固的质量与验收应符合《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2004的要求。   6.

[1] [2]  下一页

上一篇：浅谈公共建筑和居住建筑中电梯的电气设计