墙或翼墙加固,也可增设型钢或消能支撑进行加固。
5 当框架梁柱实际受弯承载力的关系不符合鉴定要求时,可采用钢构套、现浇钢筋混凝土套或粘贴钢板等加固框架柱;也可改变结构体系,或通过罕遇地震下的弹塑性变形验算确定对策。
6 框架梁柱配筋不符合鉴定要求时,可采用钢构套、现浇钢筋混凝土套或粘贴钢板、碳纤维布、钢绞线网一聚合物砂浆面层等加固。
7 框架柱轴压比不符合鉴定要求时,可采用现浇钢筋混凝土套等加固。
8 钢筋混凝土抗震墙配筋不符合鉴定要求时,可加厚原有墙体或增设端柱、墙体等。
9 当楼梯构件不符合鉴定要求时,可粘贴钢板、碳纤维布、钢绞线网—聚合物砂浆面层等加固。
【说明】
应根据建筑现状采用下列方案对框架结构进行抗震加固:
对框架结构,可采用增设剪力墙、改变结构体系的方案。该方案的优点是可显著提高结构抗震能力,降低框架部分的抗震构造要求,减小加固范围和工程量。该方案的缺点是可能对建筑功能产生影响,需进行湿作业、对环境有一定影响,还需要增设剪力墙基础,施工相对麻烦。
对框架结构,还可采用增设消能支撑的方案。该方案的优点是可明显提高结构抗震能力,降低框架部分的抗震构造要求,减小加固范围和工程量,避免湿作业,减小或避免基础施工,减小对环境的影响,降低总造价。该方案的缺点是可能对建筑功能产生影响,造价稍高于增设剪力墙方案。
框架结构增设剪力墙或消能支撑对建筑的立面效果、交通、采光等有明显负面影响时,可采用普遍加大截面或粘贴型钢的方法。加固设计时,应尽量提高框架柱的刚度和强度,避免对框架梁的加固。
强柱弱梁破坏模式是保证框架结构大震不倒的最基本要求。汶川地震中,多层的框架结构普遍未出现强柱弱梁破坏模式。根据国内外研究的结果,按常规方法设计的框架结构,框架柱的承载能力需要提高2~3倍才可能实现强柱弱梁。因此,对现有的多层框架结构,从根本上提高其抗震能力的方法是:1)增设剪力墙或消能支撑;2)显著提高框架柱承载力并控制框架梁承载力。
也可根据实际建筑情况采用其它抗震加固方式,如增设钢支撑或消能支撑。增设钢支撑可明显提高结构抗震能力。与增设消能支撑相比,其优点是设计简单、成本相对较低,缺点是大震下存在失稳问题,对相连框架柱及相应基础的附加地震力较大,相连框架柱和连接节点成为关键薄弱部位。
6.4.2 钢筋混凝土承重构件局部受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷时,可选
择采用置换混凝土加固法。
6.4.3 钢筋混凝土构件有局部损伤时,可采用细石混凝土修复;出现裂缝时,应进行灌缝补强。
6.4.4 填充墙体与框架柱连接不符合鉴定要求时,可增设拉筋连接;填充墙体与框架梁连接不符合鉴定要求时,可在墙顶增设钢夹套等与梁拉结;楼梯间的填充墙和框架结构中的填充墙不符合鉴定要求,可采用双面钢筋网砂浆面层加固。
6.4.5 女儿墙等易倒塌部位不符合鉴定要求时,可按本细则第5章的有关规定选择加固方法。
6.5 抗震加固设计与施工
(Ⅰ)增设抗震墙或翼墙
6.5.1 增设钢筋混凝土抗震墙或翼墙加固房屋时,应符合下列要求:
1 混凝土强度等级不应低于C20,且不应低于原框架柱的实际混凝土强度等级。
2 墙厚不应小于160mm,竖向和横向分布钢筋的最小配筋率,均不应小于 0.25%。
3 增设抗震墙后应按框架—抗震墙结构进行抗震分析,增设的混凝土和钢筋的强度均应乘以规定的折减系数。
6.5.2 增设钢筋混凝土抗震墙或翼墙加固房屋的设计,尚应符合下列要求:
1 抗震墙宜设置在框架的轴线位置;翼墙宜在柱两侧对称布置。
2 抗震墙或翼墙的墙体构造应符合下列规定:
1)墙体的竖向和横向分布钢筋宜双排布置,且两排钢筋之间的拉结筋间距不应大于600mm;墙体周边宜设置边缘构件。
2)墙与原有框架可采用锚筋或现浇钢筋混凝土套连接(图6.5.2);锚筋可采用φ10或φ12的钢筋,与梁柱边的距离不应小于30mm,与梁柱轴线的间距不应大于 300mm,钢筋的一端应采用胶粘剂锚入梁柱的钻孔内,且埋深不应小于锚筋直径的 10倍,另一端宜与墙体的分布钢筋焊接;现浇钢筋混凝土套与柱的连接应符合本细则第6.5.7条的有关规定,且厚度不应小于50mm。
3 增设翼墙后,翼墙与柱形成的构件可按整体偏心受压构件计算。新增钢筋、混凝土的强度折减系数不宜大于0.85;当新增的混凝土强度等级比原框架柱高一个等级时,可直接按原强度等级计算而不再计入混凝土强度的折减系数。
(a)锚筋连接
(b)钢筋混凝土套连接
图6.5.2 增设墙与原框架柱的连接(略)
6.5.3 抗震墙和翼墙的施工应符合下列要求:
1 原有的梁柱表面应凿毛,浇筑混凝土前应清洗并保持湿润,浇筑后应加强养护。
2 锚筋应除锈,锚孔应采用钻孔成形,不得人工凿,孔内应采用压缩空气吹净并用水冲洗,注胶应饱满并使锚筋固定牢靠。
(Ⅱ)钢构套加固
6.5.4 采用钢构套加固框架时,应符合下列要求:
1 钢构套加固梁时,纵向角钢、扁钢两端应与柱有可靠连接。
2 钢构套加固柱时,应采取措施使楼板上下的角钢、扁钢可靠连接;顶层的角钢、扁钢应与屋面板可靠连接;底层的角钢、扁钢应与基础锚固。
3 加固后梁、柱截面抗震验算时,角钢、扁钢应作为纵向钢筋、钢缀板应作为箍筋进行计算,其材料强度应乘以规定的折减系数。
6.5.5 采用钢构套加固框架的设计,尚应符合下列要求:
1 钢构套加固梁时,应在梁的阳角外贴角钢(图6.5.5a),角钢应与钢缀板焊接,钢缀板应穿过楼板形成封闭环形。
2 钢构套加固柱时,应在柱四角外贴角钢(图6,5.5b),角钢应与外围的钢缀板
焊接。
3 钢构套的构造应符合下列要求:
1)角钢不宜小于└ 50×6;钢缀板截面不宜小于40mm×4mm,其间距不应大于单肢角钢的截面最小回转半径的40倍,且不应大于400mm,构件两端应适当加密。
2)钢构套与梁柱混凝土之间应采用胶粘剂粘结。
(a)加固梁 (b)加固柱
图6.5.5 钢构套加固示意图(略)
4 加固后结构抗震验算时,梁柱箍筋构造的体系影响系数可取1.0。构件按组合截面进行抗震验算,加固梁的钢材强度宜乘以折减系数0.8;加固柱应符合下列规定:
1)柱加固后的初始刚度可按下式计算:
K=K(下标0)+0.5E(下标a)I(下标a) (6.5.5—1)
式中:K—加固后的初始刚度;
K(下标0)—原柱截面的弯曲刚度;
E(下标a)—角钢的弹性模量;
I(下标a)—外包角钢对柱截面形心的惯性矩。
2)柱加固后的现有正截面受弯承载力可按下式计算:
M(下标y0)=M(下标y0)+0.7A(下标a)f(下标ay)h (6.5.5—2)
式中:M(下标y0)—原柱现有正截面受弯承载力;
A(下标a)—柱一侧外包角钢、扁钢的截面面积;
f(下标ay)—角钢、扁钢的抗拉屈服强度;
h—验算方向柱截面高度。
3)柱加固后的现有斜截面受剪承载力可按下式计算:
V(下标y)=V(下标y0)+0.7f(下标ay)(A(下标a)/s)h (6.5.5—3)
式中:V(下标y)—柱加固后的现有斜截面受剪承载力;
V(下标y0)—原柱现有斜截面受剪承载力;
A(下标a)—同一柱截面内扁钢缀板的截面面积;
f(下标ay)—扁钢抗拉屈服强度;
s—扁钢缀板的间距。
6.5.6 钢构套的施工应符合下列要求:
1 加固前应卸除或大部分卸除作用在梁上的活荷载。
2 原有的梁柱表面应清洗干净,缺陷应修补,角部应磨出小圆角。
3 楼板凿洞时,应避免损伤原有钢筋。
4 构架的角钢应采用夹具在两个方向夹紧,缀板应分段焊接。注胶应在构架焊接完成后进行,胶缝厚度宜控制在3mm~5mm。
5 钢材表面应涂刷防锈漆,或在构架外围抹25mm厚的1:3水泥砂浆保护层,也可采用其他具有防腐蚀和防火性能的饰面材料加以保护。
(Ⅲ)钢筋混凝土套加固
6.5.7 采用钢筋混凝土套加固梁柱时,应符合下列要求:
1 混凝土的强度等级不应低于C20,且不应低于原构件实际的混凝土强度等级。
2 柱套的纵向钢筋遇到楼板时,应凿洞穿过并上下连接,其根部应伸入基础并满足锚固要求,其顶部应在屋面板处封顶锚固;梁套的纵向钢筋应与柱可靠连接。
3 加固后梁、柱按整体截面进行抗震验算,新增的混凝土和钢筋的材料强度应乘以规定的折减系数。
6.5.8 采用钢筋混凝土套加固梁柱的设计,尚应符合下列要求:
1 采用钢筋混凝土套加固梁时,应将新增纵向钢筋设在梁底面和梁上部(图 6.5.8a),并应在纵向钢筋外围设置箍筋;采用钢筋混凝土套加固柱时,应在柱周围设置纵向钢筋(图6.5.8b),并应在纵向钢筋外围设置封闭箍筋,纵筋应采用锚筋与原框架柱有可靠拉结。
(a)加固梁 (b)加固柱
图6.5.8 钢筋混凝土套加固(略)
2 钢筋混凝土套的材料和构造尚应符合下列要求:
1)宜采用细石混凝土,其强度宜高于原构件一个等级。
2)纵向钢筋宜采用HRB400、HRB335级热轧钢筋,箍筋可采用HPB235级热轧钢筋。
3)箍筋直径和间距应符合其抗震等级的相关要求;靠近梁柱节点处应加密;柱套的箍筋应封闭,梁套的箍筋应有一半穿过楼板后弯折封闭。
3 加固后的梁柱可作为整体构件进行抗震验算。新增钢筋、混凝土的强度折减系数可取为0.85;当新增的混凝土强度等级比原框架柱高一个等级时,可直接按原强度等级计算而不再计入混凝土强度的折减系数。梁柱箍筋、轴压比等的体系影响系数可取1.0。
6.5.9 钢筋混凝土套的施工应符合下列要求:
1 加固前应卸除或大部分卸除作用在梁上的活荷载。
2 原有的梁柱表面应凿毛并清理浮渣,缺陷应修补。
3 楼板凿洞时,应避免损伤原有钢筋。
4 浇筑混凝土前应用水清洗并保持湿润,浇筑后应加强养护。
(Ⅳ)粘贴钢板加固
6.5.10 采用粘贴钢板加固梁柱时,应符合下列要求:
1 原构件的混凝土实际强度等级不应低于C15;混凝土表面的受拉粘结强度不应低于1.5MPa。粘贴钢板应采用粘结强度高且耐久的胶粘剂;钢板可采用Q235或 Q345钢,厚度宜为2mm~5mm。
2 钢板的受力方式应设计成仅承受轴向应力作用。钢板在需要加固的范围以外的锚固长度,受拉时不应小于钢板厚度的200倍,且不应小于600mm;受压时不应小于钢板厚度的150倍,且不应小于500mm。
3 粘贴钢板与原构件尚宜采用专用金属胀栓连接。
4 粘贴钢板加固钢筋混凝土结构的胶粘剂的材料性能、加固的构造和承载力验算,可按现行国家标准《混凝土结构加固设计规范》GB50367的有关规定执行。
5 被加固构件长期使用的环境和防火要求,应符合国家现行有关标准的规定。
6 粘贴钢板加固时,应卸除或大部分卸除作用在梁上的活荷载,其施工应符合专门的规定。
(V)粘贴碳纤维布加固
6.5.11采用粘贴碳纤维布加固梁柱时,应符合下列要求:
1 原结构构件实际的混凝土强度等级不应低于C15,且混凝土表面的受拉粘结强度不应低于1.5MPa。
2 碳纤维的受力方式应设计成仅承受拉应力作用。当提高梁的受弯承载力时,碳纤维布应设在梁顶面或底面受拉区;当提高梁的受剪承载力时,碳纤维布应采用U形箍加纵向压条或封闭箍的方式;当提高柱受剪承载力时,碳纤维布宜沿环向螺旋粘
贴并封闭,当矩形截面采用封闭环箍时,至少缠绕3圈且搭接长度应超过200mm。粘贴纤维布在需要加固的范围以外的锚固长度,受拉时不应小于600mm。
3 碳纤维布和胶粘剂的材料性能、加固的构造和承载力验算,可按现行国家标准《混凝土结构加固设计规范》GB50367的有关规定执行,其中,对构件承载力的新增部分,其加固承载力抗震调整系数宜采用1.0。
4 被加固构件长期使用的环境和防火要求,应符合国家现行有关标准的规定。
5 粘贴碳纤维布加固时,应卸除或大部分卸除作用在梁上的活荷载,其施工应符合专门的规定。
(Ⅵ)钢绞线网—聚合物砂浆面层加固
6.5.12 钢绞线网—聚合物砂浆面层加固梁柱的钢绞线网片、聚合物砂浆的材料性能,应符合本细则第5.3节的规定。界面剂的性能应符合现行行业标准《混凝土界面处理剂》JC/T907关于工型的规定。
6.5.13 钢绞线网—聚合物砂浆面层加固梁柱的设计,应符合下列要求:
1 原有构件混凝土的实际强度等级不应低于C15,且混凝土表面的正拉粘结强度不应低于1.5MPa。
2 钢绞线网的受力方式应设计成仅承受拉应力作用。当提高梁的受弯承载力时,钢绞线网应设在梁顶面或底面受拉区(图6.5.13—1);当提高梁的受剪承载力时,钢绞线网应采用三面围套或四面围套的方式(图6.5.13—2);当提高柱受剪承载力时,钢绞线网应采用四面围套的方式(图6.5.13—3)。
图6.5.13-1梁受弯加固(略)
图6.5.13-2梁受剪加固(略)
图6.5.13-3柱受剪加固(略)
3 钢绞线网—聚合物砂浆面层加固梁柱的构造,应符合下列要求:
1)面层的厚度应大于25mm,钢绞线保护层厚度不应小于15mm。
2)钢绞线网应设计成仅承受单向拉力作用,其受力钢绞线的间距不应小于 20mm,也不应大于40mm;分布钢绞线不应考虑其受力作用,间距在200mm~ 500mm。
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