某RC框架结构办公楼的震损分析与加固设计

四川建筑科学研究Sichuan Building Science 第38卷第6期2012年12月
收稿日期：2011-07-21作者简介：钟光忠（1980－），男，湖南溆浦人，硕士研究生，工程师，
一级注册建造师，主要从事建筑结构的设计及鉴定工作。

E －mail ：466129593@qq．com
某RC 框架结构办公楼的震损分析与加固设计
钟光忠1
，牛
宝1，郑晓东
2
（1．四川省建筑科学研究院，四川成都610081；
2．成都三高装饰工程有限责任公司，四川成都610041）
摘
要：根据已有的安全性鉴定报告，对某RC 框架结构办公楼进行震损分析，并选择加固方案进行加固设计，阐述
了震损分析和加固设计的方法，
并提出了在房屋施工、使用、加固设计中的几点建议，以供参考。

关键词：钢筋混凝土框架结构；震损分析；加固设计中图分类号：TU375
文献标识码：B
文章编号：1008－1933（2012）06－096－03
0引言
成都市某办公楼为6层RC 混凝土框架结构（局部3层），楼板为预制混凝土空心板，建于1996年，检测时有原设计图纸，但是经委托单位介绍，该楼建成后几经装修，
局部墙体发生了改动（如第5层及第6层采用混凝土墙作为填充墙，原设计图纸用的填充墙墙体材料是焦渣砖）。

5·12地震后，该楼震损严重，个别维护墙体严重开裂（如第4层某轴线外墙裂穿，
裂缝呈X 形，该层以上为混凝土墙，以下皆为焦渣砖墙），
4层柱子大部分混凝土出现裂缝并脱落。

2008年5月，成都市某质量检验测试站对该房屋进行了房屋安全性鉴定，鉴定结论为该房屋的整体安全性评定为Csu 级，
显著影响整体承载，应采取措施，少数构件必须立即采取措施，经处理后方可正常使用。

故受甲方委托对本建筑进行加固设计，以争取在较短的时间内能恢复使用。

1房屋概况
该房屋共有两个标准层，分别如图1、
2所示。

2
现场检查
根据委托方提供的该楼的鉴定报告，重点核查
了该楼的基础、
上部结构的主要受损部位及构件（如震损严重的个别维护墙体即第4层5－6/c 轴墙、第4层所有柱子）、梁柱节点等。

经现场检查，房屋地基基础稳定，无明显变形，室外地坪无地基土体滑动或移动的迹象，梁柱节点无明显松动和开裂
，
图1
1 3
层结构平面布置
图2
4 6层结构平面布置
该楼上部结构的主要受损构件与报告基本相符。

3
主要震损构件分析
3．1
墙震损分析
鉴定报告指出震损严重的个别维护墙体为第4
层5－6/c 轴填充墙体，经现场检查，该墙体裂缝呈大X 形贯通裂缝，肉眼可见砖体已裂开。

该层以下
6
9
及以上同轴线处墙体均未见明显裂缝。

查阅设计图纸后发现原设计注明该楼填充墙墙体材料均为焦渣砖，而实际上本楼第5层与第6层均为混凝土墙，只有第4层及以下为焦渣砖墙。

这说明，第4层墙体裂缝正好处于混凝土墙与焦渣砖墙体的交界层，正是在这一层，楼层刚度发生了突变：第5层、第6层混凝土墙体和梁柱结合成整体，导致该层自重大，刚度大；第4层及以下的焦渣砖墙体自重轻，刚度小，这样就造成了“头重脚轻”，形成了上刚下柔的受力体系，当地震来的时候，该层成为薄弱层，所以第4层5－6/c轴墙体对于地震的表现强烈，裂缝呈大X 形贯通裂穿。

3．2柱震损分析
鉴定报告指出震损严重的柱主要集中在第4层。

经现场检查，该层共15根柱子，其中9根柱子有明显裂缝，3根柱子混凝土表面大块脱落（如4/B 轴、5/B轴、4/A轴柱等，混凝土脱落区距柱脚高度最大为1m左右）、主筋暴露锈蚀。

该楼柱破环主要集中在第4层，经分析后认为原因有二：①刚度突变。

如同墙震损原因一样，该楼“头重脚轻”，在第4层处造成了上刚下柔，因而地震力来时表现明显。

②施工质量差，混凝土质量没有控制好。

因而柱子承载力比设计要求低，不满足设计要求。

4建模计算及承载力验算
本工程建筑场地类别为Ⅱ类，结构安全等级二级，框架抗震等级为三级，抗震设防烈度为七度，设计基本地震加速度值为0.1g，抗震设防分类为丙类，设计地震分组为三组，设计特征周期为0.45s。

采用中国建筑科学研究院研制的PKPM软件进行抗震承载力分析验算，得出1 6层承载力不足的梁共14根，柱15根。

5加固设计方案
针对墙、梁、柱等不同构件，本工程采用相应的具体方法。

5．1裂缝
部分混凝土梁出现裂缝，故对裂缝处进行修复处理，裂缝修复采用注射法，裂缝修补液采用专用改性环氧树脂类灌缝胶。

5．2填充墙
填充墙采用卸荷法。

该方法的原理是通过减小结构自重和负荷以减小结构的地震反应。

本工程中由于第5 6层采用混凝土墙体作为填充墙，造成结构刚度不均，应拆除该墙体，代以焦渣砖为材料的轻质墙体，对于第4层已经破环的墙体，也应拆除，用焦渣砖重新砌筑，从而降低整个房屋结构的自重和负荷，进而减少地震荷载和变形。

5．3框架梁、柱加固设计
框架柱加固。

本工程框架柱采用加大截面法，该方法是对钢筋混凝土柱构件外包一定厚度的混凝土，加大构件截面并配以适量钢筋，从而提高构件的承载能力，达到加固的目地。

采用加大截面法在提高构件承载力的同时，在一定程度上可使原来的强梁弱柱结构改变为强柱弱梁结构，通过对加密区的处理可以提高构件的延性，此外也能在一定程度上提高结构的抗侧刚度，本工程加固方法如图3所示。

框架梁加固。

对于正截面破坏的加固处理方法有粘钢加固、粘结碳纤维加固、预应力加固、增设支点等；对于斜截面破坏的加固处理方法有增设U形箍筋、利用正截面预应力加固时对斜截面承载力的提高等。

本工程采用在梁底粘贴一层3mm厚钢板，再增设U形箍筋的方法（图4），以提高构件的承载能力和延性，该方法施工便捷。

6结论及建议
本工程最为明显的震害特点是，在使用过程中因使用功能发生变化，进行改造装修而未经设计复核改变了原有结构（将局部填充墙-焦渣墙体改为混凝土），形成了上刚下柔的受力体系，造成竖向刚度突变，在5·12地震中，造成了不利的后果。

另外，施工质量也存在问题（梁柱混凝土标号均未达到设计标号，经承载力验算，该部分降低标号的梁柱承载力偏低）。

按图施工、按规定进行房屋装修改造是个老生常谈的话题，然而现实中，人们总是会轻视它，该工程在地震中的反应，给我们敲响了警钟，通过本工程，兹提出以下几点建议：
1）对于施工方而言，工程质量是结构安全的“灵魂”，一定要控制好施工质量，按图施工；
2）对于房屋使用方而言，遵守国家相关规范规定，在房屋使用过程中不擅自改动结构，或者需要局部改动，必须经过原设计院或有相应资质的设计院计算复核后进行；
3）建筑结构是个整体，在抗震加固设计方案优选时，不能只注重针对个别构件而进行的单一构件加固方案，应首先考虑整体性加固方案，保证加固方案的经济性、安全性和适用性；
4）在加固框架梁、柱之后，要进行整体核查验算，避免形成强梁弱柱。

本工程通过以上加固，效果良好，本文的分析过程可以为同类工程的加固设计提供借鉴。

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2012No.6钟光忠，等：某RC框架结构办公楼的震损分析与加固设计
图3
柱加固
图4梁加固
参考文献：
［1］GB 50023—95建筑抗震鉴定标准［S ］．［2］J GJ 116—98建筑抗震加固技术规程［S ］．［3］GB 50011—2001建筑抗震设计规范［S ］．
［4］程绍革，任卫教．钢筋混凝土框架结构抗震加固方法综述［J ］．
建筑科学，
2001，17（3）．［5］李春霞，等．某钢筋混凝土框架结构的鉴定与加固设计［J ］
．四川建筑科学研究，
2005，31（3）．8
9四川建筑科学研究第38卷。