框架結構加層與改造加固設計分析

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摘要：以某混凝土框架結構門診樓加層改造為工程背景，在6層框架結構頂部增加一層鋼結構，通過對結構的檢測鑒定及計算分析，加層后，部分框架柱軸壓比不滿足規范要求，部分框架柱和混凝土梁承載力不滿足規范要求。對原結構進行加固后，分別采用PKPM軟件和Midas軟件對加層前后結構進行對比分析，結果表明：周期、剪重比、最大層間位移角能夠滿足規范要求。

關鍵詞：框架結構；加層；加固；鋼結構；分析

隨著社會經濟的快速發展，存在既有房屋加層改造情況，這樣既不用多占土地，建筑面積也能相應增加，而且建設周期短、投資小、見效快。很多學者和工程技術人員對結構加層加固設計進行了研究和分析[1-3]，本文通過對框架結構頂部增加一層鋼結構以后進行整體分析，通過加固能夠滿足規范要求，為今后類似的不同結構形式的結構整體計算提供參考。

1工程概況

某醫院門診樓位于張家口市宣化區，為地上六層框架結構建筑物，CFG樁復合地基，柱下獨立基礎，建筑面積約6440㎡，建于2009年，結構設計使用年限為50年，安全等級為二級，抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為0.15g，設計地震分組為第二組，建筑場地類別為Ⅲ類，設計特征周期為0.40s。現擬在六層頂加一層鋼框架結構，接建層功能為病房，層高2.8m，柱網與原有建筑物相同，屋面采用74mm～150mm厚壓型鋼板-鋼筋混凝土組合屋面板。

2接層鋼結構方案

該門診樓接建層為一層鋼框架結構，柱、梁均為熱軋H型鋼，屋面為壓型鋼板-鋼筋混凝土組合屋面板。鋼結構與原構件采用鉸接連接，埋件需采用化學錨栓與原有結構連接，連接所需錨栓根數較少，對原有結構造成的破壞和影響較小。

3接層后整體結構計算及分析

3.1計算模型。考慮本工程的特點，采用中國建筑科學研究院PKPM軟件和北京邁達斯技術有限公司MIDASBuilding結構大師軟件進行對比計算。3.2周期計算結果。3.3基底剪力計算結果。3.4最大層間位移角比較。3.5接層后整體結構安全性評價。由以上計算結果可知：（1）原結構接建后周期較接建前加長，平動系數、扭轉系數與接建前一致。（2）接建部分延長結構周期，減小地震影響系數，從而達到減小結構地震作用的目的。經接建前后基底剪力分析可知：接建后結構質量的增加，并沒有使結構承受的地震作用增大。（3）經復核，主體結構接建前后，結構剪重比、位移均滿足現行規范要求。

4結束語

4.1接層后屬于混合結構，現行抗震規范不包括此種結構型式，屬超規范建筑物，因此，采用不同軟件計算模型十分有必要。4.2頂部鋼結構加層后，結構的整體、質量、剛度與周期都會發生變化，對加層結構設計時，應考慮到加層后整體結構的動力特性與原結構的變化，僅對加層結構進行設計是不安全的，必須對建筑物整體進行考慮，必要時對下部結構進行加固處理。

作者:張志偉 武運鋒 李彥輝 李云周 單位:1.河北省建筑工程質量檢測中心有限公司 2.河北建研工程技術有限公司