佳兴加固设计说明书.doc

佳兴·国际汇加固设计说明书
1前言
长沙佳兴房地产集团有限公司（甲方）开发建设的佳兴·国际汇项目，位于长沙市金星大道与咸嘉湖西路交汇处西南角，建筑结构主体已经竣工，现拟在（1-3）～（1-11）和（1-A）～（1-B）四条轴线围成的平面、标高10米处加设消防通道。由于活荷载增大较多，甲方委托中南大学（乙方）对加设消防通道后建筑结构的安全性进行评估、对加固方案进行咨询。

2 工程概况
湖南佳兴·国际汇3#公寓地上共二十七层，一层为商场，层高为4.80m；二层为办公室，层高为5.20m；三层为物管用房，层高为5.10m；四层及以上均为酒店式公寓，层高均为 3.00m。该建筑为A级高度部分框支剪力墙结构，其总长度为 37.90米，总宽度为17.90m，总高度为87.10m，其中一~三层（1-1/2）轴以西为幼儿园下部架空；一~二层（1-D）轴以南为两层裙楼，采用框架结构。
根据有关规范要求，3#公寓南侧需要设置消防通道，该通道拟设在标高10米处、（1-3）～（1-11）和（1-A）～（1-B）四条轴线围成的平面上。由于消防车开上标高10米处屋顶，活荷载有大幅度增加，已完工的原结构无法承受消防荷载，经过计算发现，原设计中基础、各层柱及除顶层以外的楼面梁均可满足要求，顶层梁、板需要进行加固处理，以满足结构安全和使用要求。需要加固的区域为3#公寓10米标高平台上（1-3）、（1-11）和（1-A）、（1-B）等4根轴线围成的区域（以下简称为消防通道区），以下为加固设计说明。
3 消防荷载取值
根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012消防荷载取值的规定，参考中国建筑设计研究院结构专业设计研究院副总工程师朱炳寅（教授级高工）的研究和建议，考虑本项目具体情况，消防活荷载可取为25kN/mm2。
4 加固方案说明
经受力分析后，消防通道区梁和板的承载力均不够。根据现场条件，顶板下部许多管道已经安装就位，拟通过在上部加宽加厚的方式对梁、板进行加固，形成叠合受弯构件，该加固方法属于增大截面法。由于底部施工不便，加固设计的原则是尽量减少底部施工作业量，例如上部增大截面后尽量使原梁底部的配筋能够满足叠合梁的配筋要求，即全部或大部分原梁不需要在梁底部加配钢筋。通过PKPM软件计算，当梁加高700mm，上部加宽100mm（一般在梁两侧各加宽50mm），板需要加厚50mm时，大部分梁的底部纵筋和箍筋能够满足要求，少部分梁和大部分板需要增配碳纤维进行加固。
梁、板截面增大部分采用C45级混凝土进行浇筑，纵筋的混凝土保护层厚度分别为25（梁）mm和20（板）mm。增大截面后形成的叠合梁所需上部钢筋采用PKPM计算确定，结果见加固设计施工图2#。在梁加高范围内布置HRB300级φ12竖向倒U形箍筋提供抗剪能力，抗剪能力需要进一步加强处（例如主梁上次梁两侧），原梁顶板下部采用U形碳纤维布进行加固。增大截面加固施工前，既有梁、板应去除上部非结构部分混凝土，顶面应做成粗糙面，其凹凸差分别不小于6（梁）和4（板）mm。
采用碳纤维布进行加固，具有强度高、施工便捷、基本不增加尺寸和自重等优点，并且对原有结构的损伤很小，但必须注意剥离防治，以免加固失效，因此，本设计采用在所粘贴的碳纤维布两端安装绕结自锁式薄型锚板的防剥离措施，这种加固方法称为混锚纤维布加固法。本设计中，碳纤维布采用0.167mm厚、100mm宽的单向织物条带，用结构胶与既有梁、板底面全面粘贴，同时纤维布两端安装自锁式锚板，用螺栓锚入混凝土中。粘贴前应对既有梁、板底面的粘贴部位进行表面处理，螺栓锚入前应在既有梁、板底部相应位置钻孔，孔的深度和直径须满足相关规范的要求。
倒U形箍筋应从上往下穿入板底，用螺栓锚固，过板厚部分注满结构胶。原梁有吊筋处，倒U型箍筋下穿顶板后，通过锚板与外应从上往下穿入板底，用螺栓锚固，过板厚部分注满结构胶。原梁有吊筋处，倒U型箍筋下穿顶板后，通过锚板与外包于原梁翼下的U形碳纤维布连接,碳纤维布端与锚板采用自锁方式连接。

5 结论
采用增大截面和混锚碳纤维布结合的方法能够满足增设消防通道的设计要求，且施工方便快捷，造价经济合理。
附：结构加固后PKPM计算结果
附1结构周期、振型和地震力
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周期、地震力与振型输出文件
(VSS求解器)
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考虑扭转耦联时的振动周期(秒)、X,Y 方向的平动系数、扭转系数
振型号 周 期 转 角 平动系数 (X+Y) 扭转系数
1 0.7698 83.90 0.90 ( 0.01+0.89 ) 0.10
2 0.7133 171.35 0.98 ( 0.96+0.02 ) 0.02
3 0.6408 60.78 0.12 ( 0.03+0.09 ) 0.88
4 0.2443 159.14 0.01 ( 0.01+0.00 ) 0.99
5 0.1615 75.37 0.81 ( 0.05+0.76 ) 0.19
6 0.1552 165.51 0.99 ( 0.93+0.06 ) 0.01
地震作用最大的方向 = 85.585 (度)
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仅考虑 X 向地震作用时的地震力
Floor : 层号
Tower : 塔号
F-x-x : X 方向的耦联地震力在 X 方向的分量
F-x-y : X 方向的耦联地震力在 Y 方向的分量
F-x-t : X 方向的耦联地震力的扭矩
振型 1 的地震力
-------------------------------------------------------
Floor Tower F-x-x F-x-y F-x-t
(kN) (kN) (kN-m)
4 1 6.16 57.54 235.14
3 1 1.09 11.68 54.10
2 1 0.05 1.45 17.77
1 1 0.01 0.23 2.70
振型 2 的地震力
-------------------------------------------------------
Floor Tower F-x-x F-x-y F-x-t
(kN) (kN) (kN-m)
4 1 640.01 -97.40 867.04
3 1 125.28 -19.09 220.99
2 1 6.65 -0.13 57.09
1 1 1.14 0.01 9.86
振型 3 的地震力
-------------------------------------------------------
Floor Tower F-x-x F-x-y F-x-t
(kN) (kN) (kN-m)
4 1 21.92 39.33 -1461.93
3 1 5.24 7.30 -329.09
2 1 0.23 0.79 -0.23
1 1 0.05 0.13 -0.14
振型 4 的地震力
-------------------------------------------------------
Floor Tower F-x-x F-x-y F-x-t
(kN) (kN) (kN-m)
4 1 -0.13 0.22 -2.89
3 1 1.95 -0.69 -7.80
2 1 0.14 -0.07 -0.41
1 1 0.02 -0.01 -0.03
振型 5 的地震力
-------------------------------------------------------
Floor Tower F-x-x F-x-y F-x-t
(kN) (kN) (kN-m)
4 1 -4.23 -16.53 -105.46
3 1 7.61 28.32 177.67
2 1 0.59 9.94 124.16
1 1 0.09 1.77 20.69
振型 6 的地震力
-------------------------------------------------------
Floor Tower F-x-x F-x-y F-x-t
(kN) (kN) (kN-m)
4 1 -75.10 19.54 77.98
3 1 131.63 -33.76 -18.03
2 1 11.97 -5.15 30.31
1 1 2.23 -0.88 6.42
各振型作用下 X 方向的基底剪力
-------------------------------------------------------
振型号 剪力(kN)
1 7.30
2 773.08
3 27.43
4 1.98
5 4.07
6 70.74
各层 X 方向的作用力(CQC)
Floor : 层号
Tower : 塔号
Fx : X 向地震作用下结构的地震反应力
Vx : X 向地震作用下结构的楼层剪力
Mx : X 向地震作用下结构的弯矩
Static Fx: 静力法 X 向的地震力
------------------------------------------------------------------------------------------
Floor Tower Fx Vx (分塔剪重比) (整层剪重比) Mx Static Fx
(kN) (kN) (kN-m) (kN)
(注意:下面分塔输出的剪重比不适合于上连多塔结构)
4 1 658.87 658.87( 3.43%) ( 3.43%) 2767.27 329.67
3 1 189.07 785.29( 3.04%) ( 3.04%) 6506.09 72.27
2 1 14.24 793.13( 0.77%) ( 0.77%) 9984.98 511.89
1 1 2.59 794.51( 0.55%) ( 0.55%) 12602.28 120.17

抗震规范(5.2.5)条要求的X向楼层最小剪重比 = 0.80%
X 方向的有效质量系数: 99.50%
============================================================
仅考虑 Y 向地震时的地震力
Floor : 层号
Tower : 塔号
F-y-x : Y 方向的耦联地震力在 X 方向的分量
F-y-y : Y 方向的耦联地震力在 Y 方向的分量
F-y-t : Y 方向的耦联地震力的扭矩
振型 1 的地震力
-------------------------------------------------------
Floor Tower F-y-x F-y-y F-y-t
(kN) (kN) (kN-m)
4 1 59.82 558.63 2283.02
3 1 10.54 113.45 525.23
2 1 0.49 14.04 172.50
1 1 0.06 2.27 26.20
振型 2 的地震力
-------------------------------------------------------
Floor Tower F-y-x F-y-y F-y-t
(kN) (kN) (kN-m)
4 1 -96.53 14.69 -130.77
3 1 -18.89 2.88 -33.33
2 1 -1.00 0.02 -8.61
1 1 -0.17 0.00 -1.49
振型 3 的地震力
-------------------------------------------------------
Floor Tower F-y-x F-y-y F-y-t
(kN) (kN) (kN-m)
4 1 37.99 68.16 -2533.63
3 1 9.08 12.64 -570.33
2 1 0.39 1.37 -0.40
1 1 0.08 0.22 -0.25
振型 4 的地震力
-------------------------------------------------------
Floor Tower F-y-x F-y-y F-y-t
(kN) (kN) (kN-m)
4 1 0.04 -0.06 0.80
3 1 -0.54 0.19 2.16
2 1 -0.04 0.02 0.11
1 1 -0.01 0.00 0.01
振型 5 的地震力
-------------------------------------------------------
Floor Tower F-y-x F-y-y F-y-t
(kN) (kN) (kN-m)
4 1 -24.43 -95.50 -609.36
3 1 43.96 163.62 1026.56
2 1 3.42 57.41 717.41
1 1 0.54 10.20 119.55
振型 6 的地震力
-------------------------------------------------------
Floor Tower F-y-x F-y-y F-y-t
(kN) (kN) (kN-m)
4 1 21.49 -5.59 -22.31
3 1 -37.66 9.66 5.16
2 1 -3.43 1.47 -8.67
1 1 -0.64 0.25 -1.84
各振型作用下 Y 方向的基底剪力
-------------------------------------------------------
振型号 剪力(kN)
1 688.38
2 17.58
3 82.39
4 0.15
5 135.73
6 5.79
各层 Y 方向的作用力(CQC)
Floor : 层号
Tower : 塔号
Fy : Y 向地震作用下结构的地震反应力
Vy : Y 向地震作用下结构的楼层剪力
My : Y 向地震作用下结构的弯矩
Static Fy: 静力法 Y 向的地震力
------------------------------------------------------------------------------------------
Floor Tower Fy Vy (分塔剪重比) (整层剪重比) My Static Fy
(kN) (kN) (kN-m) (kN)

(注意:下面分塔输出的剪重比不适合于上连多塔结构)

4 1 596.04 596.04( 3.11%) ( 3.11%) 2503.38 310.93
3 1 209.40 710.55( 2.75%) ( 2.75%) 5861.38 67.28
2 1 60.47 733.19( 0.72%) ( 0.72%) 9049.11 476.54
1 1 10.68 737.43( 0.51%) ( 0.51%) 11464.57 111.87
抗震规范(5.2.5)条要求的Y向楼层最小剪重比 = 0.80%
Y 方向的有效质量系数: 99.50%
==========各楼层地震剪力系数调整情况 [抗震规范(5.2.5)验算]==========
层号 塔号 X向调整系数 Y向调整系数
1 1 1.000 1.000
2 1 1.000 1.000
3 1 1.000 1.000
4 1 1.000 1.000
**本文件结果是在地震外力CQC下的统计结果，内力CQC统计结果见WV02Q.OUT
附2 加固楼层配筋信息
加固结构SATWE配筋配筋信息
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| |
| SATWE 配筋、验算输出文件 |
| 2011年9月20日13时53分 |
| WPJ4.OUT |
| |
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| |
| 工程项目： 设计人： |
| 项目编号： 审核人： 计算日期：2014/ 2/17 |
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有关符号说明见第1层配筋、验算输出文件WPJ1.OUT
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| 第 4 层配筋、验算 |
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| 柱配筋和验算输出 |
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N-C= 1 ( 1)B*H(mm)= 500* 500
Cover= 20(mm) Cx= 1.25 Cy= 1.25 Lc= 4.90(m) Nfc= 4 Rcc= 40.0 Fy= 360. Fyv= 270.
RLIVEC= 1.00 混凝土柱 矩形截面
( 29)Nu= -410. Uc= 0.086 Rs= 0.66(%) Rsv= 0.42(%) Asc= 254.5
( 38)N= -287. Mx= -1. My= 1. Asxt= 684.
( 38)N= -287. Mx= -1. My= 1. Asyt= 647.
( 38)N= -287. Mx= 1. My= 0. Asxb= 684.
( 38)N= -287. Mx= 1. My= 0. Asyb= 647.
( 1)N= -466. Vx= 17. Vy= 29. Ts= 0. Asvx= 93. Asvx0= 0.
( 1)N= -466. Vx= 17. Vy= 29. Ts= 0. Asvy= 93. Asvy0= 0.
抗剪承载力: CB_XF= 115.8 CB_YF= 119.9
----------------------------------------------------------------------------
N-C= 2 ( 1)B*H(mm)= 500* 500
Cover= 20(mm) Cx= 1.25 Cy= 1.25 Lc= 4.90(m) Nfc= 4 Rcc= 40.0 Fy= 360. Fyv= 270.
RLIVEC= 1.00 混凝土柱 矩形截面
( 31)Nu= -800. Uc= 0.167 Rs= 0.66(%) Rsv= 0.42(%) Asc= 254.5
( 36)N= -663. Mx= -145. My= -144. Asxt= 664.
( 36)N= -663. Mx= -145. My= -144. Asyt= 664.
( 36)N= -663. Mx= -68. My= -104. Asxb= 664.
( 36)N= -663. Mx= -68. My= -104. Asyb= 664.
( 1)N= -1000. Vx= 12. Vy= 54. Ts= 0. Asvx= 93. Asvx0= 0.
( 1)N= -1000. Vx= 12. Vy= 54. Ts= 0. Asvy= 93. Asvy0= 0.
抗剪承载力: CB_XF= 161.7 CB_YF= 161.7
----------------------------------------------------------------------------
N-C= 3 ( 1)B*H(mm)= 500* 500
Cover= 20(mm) Cx= 1.25 Cy= 1.25 Lc= 4.90(m) Nfc= 4 Rcc= 40.0 Fy= 360. Fyv= 270.
RLIVEC= 1.00 混凝土柱 矩形截面
( 31)Nu= -1101. Uc= 0.231 Rs= 0.66(%) Rsv= 0.42(%) Asc= 254.5
( 32)N= -1065. Mx= -150. My= 173. Asxt= 664.
( 32)N= -1065. Mx= -150. My= 173. Asyt= 664.
( 32)N= -1065. Mx= -72. My= 108. Asxb= 664.
( 32)N= -1065. Mx= -72. My= 108. Asyb= 664.
( 1)N= -1386. Vx= 12. Vy= 66. Ts= 0. Asvx= 93. Asvx0= 0.
( 1)N= -1386. Vx= 12. Vy= 66. Ts= 0. Asvy= 93. Asvy0= 0.
抗剪承载力: CB_XF= 190.6 CB_YF= 190.6
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