超限高层烂尾楼加固设计与续建论文

超限高层烂尾楼的加固设计与续建研究【摘要】本文结合工程实例就超限高层烂尾楼的特点进行详细分析，并提出安全、合理的加固措施，仅供同行参考。

【关键词】烂尾楼；加固设计；抗震性能；鉴定1 工程概况某商业、办公综合大楼，原设计为地下一层，地上五层商业裙房、车库及两栋办公楼。

各楼之间设抗震缝分开，形成3个结构单元。

原设计a楼地上24层，b楼地上18层，东侧有5层裙房与之连成一体，两栋办公楼均采用框架—核心筒结构，停车库采用框架结构。

该工程1993年开工，在建至地上五层(局部七层)后因故停工。

2008年由某房地产公司接盘，对原设计方案进行了较大的更改，将a、b两办公楼均改为19层，主屋面标高84m，其中地下室和地上5层的平面和层高不变，标准层层高由原设计的3.3m改为3.9m，六、七、九、十4个楼层层高改为5.5m。

总用地面积4977m2。

地上总建筑面积为37178m2，地下建筑面积3085m2。

具体房屋平面布置图如下图所示。

原设计按《建筑抗震设计规范》(gbjl0-87)进行抗震设计，根据国家的有关规定，对已建的房屋应按现行规范《建筑抗震设计规范》(gb50011-2001)的要求进行结构抗震鉴定和加固，对续建工程按现行规范进行抗震设计。

①重新设计的b楼裙房与主楼的屋面高度之比大于20％，第六层外墙收进的水平尺寸大于相邻下一层的30％，侧向刚度不规则；②结构在水平地震作用下，位移比大于1.2，扭转不规则：③一层楼面局部错层1.2m，楼板局部不连续。

依据《超限高层建筑抗震设防管理实施细则》，该建筑属于超限建筑，而且设计跨越两个规范时期。

2 已建部分抗震鉴定对已建部分的抗震鉴定主要包括以下部分：2.1 建筑结构体系和使用情况。

主要对原施工图、抗震等级、荷载要求等设计参数进行确定，对地基基础情况进行了解，对上部结构情况进行核实，对原有施工情况进行核实，对结构使用情况进行了解。

2.2 现场检测。

包括结构平立面布置检查。

结构承重构件截面尺寸复核、房屋完整状况检测、混凝土强度检测、混凝土构件中钢筋配置及混凝土保护层厚度抽检、房屋沉降检测、房屋倾斜检测及楼面相对高程测量等。

2.3 改建方案。

拆除已建技术层及以上部分，保留地下室及地上五层结构；对b楼裙房二至五层楼梯位置予以调整，对局部楼面开洞(8~9轴／e~g轴)：其中二层洞口宽度为8.75m，三层洞口宽度10.66m，四层及五层洞口宽度为11.85m：改建a楼和b楼至19层，结构形式及材料均不变，房屋外立面较原设计有变动；2.4 抗震验算。

采用中国建筑科学研究院所编《结构平面计算机辅助设计软件pmcad》、《多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件之satwe》和《独基、条基、钢筋混凝土地基梁、桩基础和筏板基础设计软件jccad》。

由于上部结构有抗震缝分开，故根据现场实测情况及该房屋拟改造方案分别建立a幢楼和b幢楼的结构空间分析模型，按现行规范进行计算分析。

验算结果表明，钢筋混凝土筏板基础原设计配筋满足改造后的承载力要求，桩基及承台承载力亦满足受力要求。

2.5 分析及结论。

综合以上四个部分的工作，给出已建结构的抗震性能评价及建议。

根据现场检测情况，被鉴定房屋构件截面尺寸、配筋及混凝土强度基本达到原设计要求，主体结构构件无明显变形、倾斜或歪扭等现象：房屋变形测量数据在上海市工程建设规范《地基基础没计规范))dgj08-11-1999容许值范围内。

抗震验算结果表明，被鉴定房屋现有地基承载力能满足改造后的承载力要求，基础承载力满足规范要求：上部结构验算表明，被鉴定房屋结构动力特性、最小剪重比及层间位移角满足规范要求；b楼地下室至五层部分柱轴压比大于规范限值要求；钢筋混凝土柱及板截面配筋满足承载力及构造要求，部分钢筋混凝土剪力墙和梁截面及承载力不满足规范要求，应进行抗震加固，并应遵循先加固后改造的原则，并严格控制改造后的使用荷载不得超过设计荷载。

3 续建建筑物需要处理的问题3.1 结构新建、超限问题的处理3.1.1 对地下室结构的楼层侧向刚度进行加强，加厚地下室顶板至180mm，采用双层双向配筋，提高配筋率；使地下部分满足上部结构作为嵌固部位的要求。

加强立面收进层裙房楼盖的厚度至150mm，提高配筋率，加强收进部位的竖向构件，适当提高其配筋以增强其延性。

因工程体型不规则，应计入双向水平地震作用下的扭转影响，以及偶然偏心，采用考虑扭转耦联的振型分解反应谱法。

3.1.2 框架部分的填充墙及剪力墙结构部分的非剪力墙应采用轻质墙板以减轻自重。

新布置的结构应尽量做到受力简单，传力方式明确：尽可能多的利用原有剪力墙，框架柱，以减少对已有结构的损伤。

因部分使用功能的改变，设备专业的管线也要随着功能的改变而改变，剪力墙、楼板预留设备洞口也要进行一定的改变，设备专业往往要求在剪力墙上开一些设备洞口，这样对结构非常不利，应尽量避免在已建好的剪力墙上开大洞口，因为开大洞口对剪力墙的破坏很大，对承受上部结构荷载后的受力特性影响也很大。

所以结构专业与设备专业应认真协调，尽量利用原设备洞口，或开小洞口。

3.2 原有受力构件加固处理措施因为现行规范对框架梁柱及剪力墙的抗震设计要比原规范的要求有所提高，以及建筑功能的改变、新加了一层等原因，导致了己建框架柱体积配箍率、轴压比、剪力墙约束边缘构件等不能满足现行设计规范的要求。

根据改造后的平立面布置，经过整体计算、分析比对，需要对已完成结构局部剪力墙、柱、梁、板进行加固处理。

3.2.1 核心筒剪力墙的加固：考虑到核心筒剪力墙所有的墙肢轴压比较小(0.3左右)，对承载力不满足要求的剪力墙采用单侧加厚160mm和增设双层钢筋进行加固，同时按现行规范的要求增设约束边缘构件，原89规范未区别约束边缘构件和构造边缘构件：旧混凝土墙面要凿毛、冲刷干净，在旧墙面上植拉结筋φb8@450-600梅花形布置以便使新老混凝土墙能更好的协同工作。

新增加的竖向钢筋植入底板上，上部穿过楼板。

3.2.2 柱的加固：对轴压比不满足要求或上方新加钢筋混凝土柱的断面大于下柱时，采用可靠、耐久的加大混凝土柱截面法，各层纵向钢筋应连通。

加大柱截面可采用比旧柱高一等级的混凝土加固；对体积配箍率不满足现行规范要求的，采用封闭式粘贴碳纤维布的加固方法。

在按《碳纤维片加固混凝土结构技术规程》的有关计算规定把碳纤维换算成柱的体积配箍率时，也必须满足《混凝土结构设计规范》对柱端箍筋加密区的体积配箍率的要求。

3.2.3 梁加固：由于要加固的梁数量较多，考虑到增大截面法会影响建筑对层高的使用要求以及增加自重，故采用粘贴碳纤维布和粘钢方法，对一般梁的加固采用粘贴碳纤维布方法就可以，因为粘钢工艺较复杂，施工速度较慢，噪音大，以及后期的粉刷装修施工都比较麻烦，而对受力较大梁的加固采用粘钢的方法，因为受力较大的梁需粘贴多层碳纤维布，导致剪力滞后，存在材料降效现象，效果不好，不经济。

3.2.4 板的加固：经复核大部分的楼面板配筋均满足目前设计要求，个别抗弯承载力不足的板，采用粘贴碳纤维进行加固。

由于地下室顶板厚150mm，以及裙房屋面板和与之相连的六层楼板厚120mm，均偏薄，按照现行规范要求：须使地下室部分满足上部结构作为嵌固部位的要求以及加强立面收进层的裙房楼盖，为方便施工分别在板面增加40mm厚细石混凝土和一层(1~6@200双向钢筋网，并通过验算。

3.2.5 在尽可能允许的情况下，对墙，柱的加固尽量采用加大截面法，这样既能体现强柱弱梁的设计原则，又能减小钢筋植入原构件的长度，因为柱新加大的部分也计入钢筋的植入长度中；而在用粘钢法加固梁时，柱梁相交节点处加大的部分还能对所粘贴的钢板起锚固作用。

4结构计算与分析按照新规范要求，对于体型复杂、结构布置复杂的高层建筑，应至少采用两个不同力学模型的结构分析软件进行整体计算分析。

因此设计采用satwe和pmsap软件。

因工程体型不规则，应计入双向水平地震作用下的扭转影响，故采用考虑扭转耦联的振型分解反应谱法，有效质量参与系数大于90％，屋顶小塔楼的鞭梢效应也得到了反映。

两种软件的计算结果进行了对比。

由周期比tt/t1，小于0.85可知，结构具有足够的抗扭刚度。

楼层层间最大位移角符合框架—核心筒结构小于1/800的要求；因平面不规则所产生的扭转效应也控制在规范的要求之内，即楼层竖向构件最大水平位移与层平均位移之比均不大于1.4。

剪重比(楼层地震剪力系数)也满足规范的要求，均大于1.6％。

另外，在设计过程中，同时还考虑了风荷载作用下的各工况，计算表明本工程风不作为控制设计的主要因素，主要考虑结构的抗震。

5结语在烂尾楼的改造中，往往由于原设计方案已不能满足如今飞速发展的市场要求，开发商一般都要对其进行改造设计，以满足如今市场的需求。

重新设计后，新老建筑方案的差别较大，且还会跨越两个规范时期，但又要满足建筑造型和功能两方面的要求，这样就会给结构设计增添不少困难。

因此对于续建建筑，必须充分了解原设计的年代及当时的规范要求，在续建时需对原结构进行鉴定，对检测鉴定结果进行分析和比较；举行专家讨论会，对原有结构存在的问题和新方案可能存在的问题进行探讨；对续建后的整体结构进行仔细的分析和研究，在涉及到结构安全的问题时，应该严格按照规范的规定去实施。

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