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1、工程概況

東營市公路管理局辦公樓位于山東省東營市，原結(jié)構(gòu)為8層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，局部9層電梯機房，無地下室，總建筑面積約8600平方米，1998年7月竣工投入使用（圖2）。

 
圖2 東營市公路管理局辦公樓北立面

因業(yè)主使用要求，需將1~6層平面中部分構(gòu)件切除、并在相應(yīng)位置增加構(gòu)件（圖3），使平面成為規(guī)則的矩形。

圖3圖中交叉線填充為原構(gòu)件切除區(qū)域，斜線填充為新增構(gòu)件區(qū)域。

改造后1~6層平面與原7層相同（圖4），各層平面軸線尺寸64.8m×16.2m。

圖4 原7層平面

改造各層平面后，增加與1~8層相同平面尺寸的第9層（圖5），

圖5 第9層平面

局部十層為電梯機房、水箱間，十層外圈為裝飾構(gòu)架梁，改造后建筑面積約10000平方米。

設(shè)計之前，我單位對原結(jié)構(gòu)進行了鑒定，作為設(shè)計的依據(jù)之一。改造設(shè)計的同時，應(yīng)對結(jié)構(gòu)進行抗震加固設(shè)計，改造加固后整體結(jié)構(gòu)滿足國家現(xiàn)行有關(guān)標準的要求。

建筑結(jié)構(gòu)的安全等級：二級。設(shè)計使用年限：40年（到期后應(yīng)進行可靠性鑒定，合格可繼續(xù)使用）。建筑抗震設(shè)防類別：標準設(shè)防類（丙類）。地基基礎(chǔ)設(shè)計等級：乙級。

本工程自然條件：基本風壓：ω0=0.50kN/m2（n=50），ω0=0.55kN/m2（n=100）。地面粗糙度：B類。基本雪壓：s0=0.30kN/m2。抗震設(shè)防烈度：7度。設(shè)計基本地震加速度：0.10g。設(shè)計地震分組：第三組。建筑物場地類別：Ⅲ類。

2、改造加固方案選取

增層改造后，該建筑9層、局部10層，高度39.6m，根據(jù)《高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 3-2010）為A級高度鋼筋混凝土高層建筑。
可供選用的改造加固方案：

直接增層改造加固，增層加固改造后結(jié)構(gòu)形式仍然是高層鋼筋混凝土框架；

增加剪力墻，改變結(jié)構(gòu)體系改造加固，增層加固改造后結(jié)構(gòu)形式為高層鋼筋混凝土框架—剪力墻。

2.1直接增層改造加固（高層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)）根據(jù)《高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 3-2010），該建筑增層后框架抗震等級：二級。

經(jīng)計算，1~6層存在不同程度的框架柱軸壓比超限的情況；由于1層層高較大，為薄弱層，在水平荷載作用下，底層框架梁、柱，其他層框架梁、柱，存在不同程度的承載力不滿足要求，需進行加固處理。

對于軸壓比不滿足要求的框架柱，應(yīng)采用增大截面法進行加固，柱截面增大后剛度變化，會影響周邊構(gòu)件，需反復調(diào)整計算；本工程承載力不滿足要求的柱、梁最有效的加固方法仍為增大截面法；增大截面法需采用高強自密實免振搗灌漿料施工，工程造價較高；且由于1層層高較大，加固后仍為薄弱層。

基于造價和增層改造加固后結(jié)構(gòu)抗震性能方面的原因，舍棄了直接增層改造加固的方案。

2.2改變結(jié)構(gòu)體系改造加固（高層鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)）

經(jīng)試算，選取在各層圖6所示增設(shè)剪力墻的方案，剪力墻延伸至9層頂。

圖6剪力墻布置平面圖

對于高層鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，根據(jù)《高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 3-2010）8.1.3條第2款：當框架部分承受的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的10%但不大于50%時，按框架—剪力墻結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。該結(jié)構(gòu)增層并增設(shè)剪力墻后，滿足該款要求，框架抗震等級為三級，剪力墻抗震等級二級。

由于結(jié)構(gòu)形式改為框架—剪力墻結(jié)構(gòu)且框架抗震等級為三級，經(jīng)計算改變結(jié)構(gòu)體系后不存在框架柱軸壓比超限的問題；加固范圍為與剪力墻相連的框架梁、柱，使其加固后滿足與剪力墻相連的框架的要求；其余框架梁、柱不需加固；剪力墻為新加構(gòu)件，施工空間較大便于澆筑，采用普通混凝土即可，造價較低；由于增設(shè)剪力墻加大了結(jié)構(gòu)整體剛度，改變結(jié)構(gòu)體系后，不存在薄弱層；結(jié)構(gòu)整體抗震性能較好（圖7）。

 
圖7