某四層辦公樓，施工完成基礎頂面～一層的柱混凝土澆築後，應業主要求增加一層，增加一層後，主體結構經過PKPM (SATWE)驗算，發現該建築的底層柱軸壓比、剪壓比、柱計算配筋超限；部分柱下獨立基礎抗沖切、承載力不滿足，所以針對該建築情況是在建的特殊情況，基坑還未回填，對不滿足要求的柱及柱下獨立基礎進行加固設計。

一

工程概述

某四層辦公樓,抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度為0.10g，設計地震分組第三組，II類場地。基本風壓:Wo=0.30 KN/m²，地面粗糙度類别為C類，風荷載體型系數取1.3；基本雪壓：So=0.10KN/m²。基礎持力層為松散卵石層，地基承載力特征值fat=180kPa。梁、柱縱筋采用HRB400E;柱下獨立基礎采用HRB400；梁、柱箍筋采用HRB400，梁、柱、闆、基礎混凝土采用C30。基礎底面埋深為-5.000m，首層層高5m，二層~四層層高4m，出屋面樓梯間層高4.45m，室内外高差0.10m。一層使用功能為開敞辦公室和部分獨立辦公室，二層、三層使用功能為開敞辦公室，在裝修階段将分隔為小隔間;四層為獨立辦公室;屋面為上人屋面。

該辦公樓于2020年10月底開始施工，在11月初開挖至基礎持力層，繼而完成基礎、基礎頂面~一層柱施工。在完成基礎頂面~一層柱的混凝土建築後，業主要求增加一層，即第五層與第四層相同。按增加一層後進行驗算，發現底層柱軸壓比、剪壓比、柱計算配筋超限;部分柱下獨立基礎抗沖切超限、承載力不滿足。同時施工按進度計劃進行，在此期間業主重新報規，同時進行加固設計。拟定結構加固施工在主體結構完成之後，二次結構施工之前，且上部結構混凝土強度達到100%後，再進行加固施工。

圖1 二層、三層平面圖

二

加固思路、措施

2.1 樓面荷載、牆面荷載未優化前的情況

按建築做法、精裝修階段樓面工程、牆面工程做法：

1）二層、三層在精裝修階段采用200mm厚混凝土小型空心砌塊（容重y=8KN/m³）砌築。牆體定位由精裝修時确定，按《建築結構荷載規範》（GB50009-2012）表5.1.1注6，樓面附加活載= (8x0.2 20x0.02x2)x (4-0.1)/3=3.12KN/m²，且≥1.0KN/m²。樓面活荷載标準值=2 3.12=5.12 kN/m²，活荷載标準值按5.2KN/m輸入。其他牆體采用頁岩多孔磚（容重y=16KN/m³）。

2）衛生間采用200mm厚燒結頁岩磚（容重y=19KN/m³），貼 12mm厚瓷磚。

3）幕牆按照《建築結構荷載設計規範》(GB50009-2012）一附錄A項次17一玻璃幕牆取值1.5x（1 30%）=1.95KN/m²，取值2.0kN/m²。

4）安裝蹲便器的公共衛生間采用同層排水，墊高400mm。墊高部分采用輕質材料（容重y=14.0kN/m³）墊高。

在上部主體結構二次裝修荷載不優化的情況下，按5層計算的結果如下：

圖2 第1層、第2層超筋超限信息彙總

圖3 第3層超筋超限信息彙總

根據計算結果，主體結構的指标滿足規範要求。主要問題集中在柱軸壓比超限。采用減輕荷載的方法，以減小柱的軸壓比。對于基礎頂面~一層的柱，采用增大截面法加固。

2.2樓面工程、牆面工程的減荷

1）原二層、三層采用的200mm厚混凝土小型空心砌塊改為輕鋼龍骨隔牆，輕鋼龍骨隔牆的牆面面荷載≤0.75KN/m²。則附加活荷載=0.75x(4-0.1)/3=0.975KN/m²<1.0KN/m²,取1.0 KN/m²作為附加活荷載。樓面活荷載标準值=2.0 1.0=3.0KN/m²，活荷載标準值按3.0KN/m²輸入。

外牆設計建築的保溫節能等建築要求，不做改變。内牆的其他牆體改用混凝土空心砌塊，容重y=11KN/m³。

2）與建築專業商議，衛生間自樓面以上1.8m範圍内，采用200mm厚燒結頁岩磚砌築：1.8米以上采用混凝土空心砌塊。減輕衛生間牆體的荷載。

3）邀幕牆專業設計提前參與設計,經幕牆專業設計計算，幕牆面荷載實際可控制在1.5KN/m²（含龍骨、爪件等）。

4）與建築專業、給排水專業商議，安裝蹲便器的公共衛生間僅安裝蹲便器的區域墊高350，墊高區域的材料改用更輕質的回填材料，容重y≤7.0KN/m²。

經過減輕樓面、牆面的荷載，重新計算結果如下:

圖4 減荷後第1層、第3層超筋超限信息彙總

柱暫時僅施工到一層，對于第3層的柱，按《建築抗震設計規範》（GB50011-2010）（2016年版）表6.3.6注3，加強柱箍筋配置，使框架柱的體積配箍率pv≥1.2%，提高柱的軸壓比限值[uN]=0.85 0.10=0.95>0.866。而對于基礎頂面~一層的柱，則采用增大截面法加固。

三

框架柱加固

與經過減輕樓面、牆面的荷載後重新計算的結果校核。部分基礎頂面~一層的框架柱實配縱筋、箍筋，不滿足現在的計算值。

在PKPM—JDJG模塊中，在“實配鋼筋标簽頁下”選擇“柱實配”按鈕下“布置柱鋼筋”。然後在加固構件标簽頁下選擇“柱加固”按鈕，對軸壓比超限及基礎頂面~一層的柱實配縱筋不滿足的框架柱，采用增大截面法。

圖5 柱實配鋼架 圖6 柱加固-增大截面法

在SATWE計算結果中查看某框架柱的計算結果、加固大樣圖如下：

圖6 某框架柱加固大樣圖 圖7 某框架柱的計算結果

經過PKPM—JDJG、STAWE計算後，滿足現行國家規範、标準的要求。

四

柱下獨立基礎加固

按已施工柱下獨立基礎驗算結果，有3個柱下獨立出基礎（DJ-8、DJ-11、DJ-14）不滿足地基承載力；4個柱下獨立出基礎（DJ-8、DJ-11、DJ-14、DJ-17）不滿足沖切剪切驗算。

圖9 柱下獨立基礎承載力圖

對柱下獨立基礎采用加大基礎底面積法進行加固，基礎底面每邊加寬300mm，并且将基礎厚度加厚100mm~150mm，基礎采用錐形截面。

經PKPM—JCCAD計算，加固後獨立基礎地基承載力、沖切剪切滿足國家規範、标準的要求。

圖10 承載力、沖切驗算不滿足的柱下獨立基礎加寬、加厚，改為錐形基礎

圖11 單柱基礎加固大樣圖

圖12 雙柱聯合基礎加固大樣圖

圖13 柱下獨立基礎加固的現場照片

五

結論

本項目在完成基礎頂面~一層的柱混凝土澆築後，業主要求增加一層。由于主體結構的自重荷載增加了一層，實現增層的重點在于減輕上部結構的二次裝修荷載。而針對不滿足計算的結構構件進行加固設計，采用增大截面法和加大基礎底面積法。

結構的加固設計至關重要，PKPM—SATWE、JDJG可根據構件截面、實配鋼筋、加固方式等信息進行分析，是成熟的結構加固計算軟件，可以幫助工程師完成結構加固設計。

參 考 文 獻

[1]GB50367-2013混凝土結構加固設計規範北京:中國建築工業出版社，2013.[2]13G311-1 混凝土結構加固構造北京:中國計劃出版社，2013.[3]GB50010-2010(2015年版）混凝土結構設計規範北京:中國建築工業出版社，2015

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