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岩土研究院

工程实例-设计研究院办公楼的增层设计

307 2022-02-07 15:26:36

一、工程概况

沈阳铝镁设计研究院办公楼建于三十年代初期的三层框架结构,平面呈"L"形,全楼建筑面积为7400m²。近年来,办公室面积不敷使用,如拆除重建,投资约2500万元,建设周期约四年,所以拆除方案无法承受,经研究分析后,只能采用既有建筑增层的方法来实现。

二、增层设计可行性研究

该楼建于三十年代初期,已无图纸和任何遗留资料。虽该楼为钢筋混凝土框架结构.但由于当时采用的设计规范,建筑材料、施工技术和当前国内标准有很大差别,因此必须作周密的鉴定工作和可行性研究,首先作了如下几项检验工作∶

(一)补作场地工程地质勘察;

(二)完成原建筑物的全部实测图;

(三)对梁、板、柱和基础的混凝土强度等级进行鉴定;

(四)凿开部分梁、板、柱,检查内部配筋情况;

(五)开挖部分基础,检查基础型式、尺寸和配筋情况,并对基础下周围土取样分析,了解其物理力学性质。

工程地质勘察结果表明∶地表0.5m为杂填土;其下为粉质粘土,层厚1.2~2.2m;再下层为中砂层及圆砾层,基础置于粉质粘土层上,埋深为-1.8m,持力层的地基承载力为180kla,根据沈阳丙建委及有关规定,实测和分析,基础下土经长期压密后承载力可提高 20%。

建筑平面呈"L"形,底层面积 2386m²,三层总建筑面积为 7158m2²,柱子断面底层为420×420;二、三层为400×400。层高底层为4.12m,二、三层为4.0m;框架主梁断面为250 ×600,板厚 I50.为现浇梁板。混凝土用回弹仪鉴定 210个点,其平均强度为170 号,基础强度约为100号。钢筋为竹节钢,钢号不明。柱子配筋一般为 4φ20(每边),板内双向配筋为φ10@150。挖开四个基础检查,基本上分两种型式.一种为平板式底板,厚为150.配筋为φ9④200,底面积为 2200×2200;另一种为锥式基础。高度较小,配筋相同。

按上述情况计算,此建筑物除梁板外,在加层中所有柱和基础的强度都不够,必须加固,原结构设计未考虑按七度地震设防,增层后整个结构应重新作内力分析,建筑设计部分从略。

三、结构设计

在三层框架上新增四层,经结构计算,对原有三层框架柱和基础均需作加固处理。由于原三层楼板厚170,梁 250×600,楼板梁刚度较大面传递水平力可靠。经多方案比较并满足抗震设防需要,结构设计采用框架-剪力墙方案较为合理,在每个伸缩缝内,按刚心质心尽量设计得接近为原则,设置多道纵向和横向剪力墙,平面和剖面图如图5-24、5-25、5-26 所示。剪力墙在加固基础和柱同时施工。自基础到七层顶上下对应,贯通设置剪力墙,以便增强结构的整体性,保证框架梁柱与剪 力墙共同工作。根据有关规定计算时,剪力墙承受75%风荷载和80%的水平地震力,框架承受25%风荷载和 20%的水平地震力,同时考虑各种荷载的组合作为结构设计的依据。

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(一)基础加固

根据计算结果,原基础面积 2200mum×2200mm 均需加固加大,将原有基础挖开,并将原有基础作为垫层,并每边加大 500mm,加配计算所需用的基础钢筋;柱子加固钢筋和剪力墙钢筋均需伸入基础,基础原有平面面积为4.84m²,加固后面积为10.24m²,增加1.12倍(图5-27)。

(二)桂子加固

柱子加固(图5-28)分两种型式。对边柱则一边打出箍筋,再凿毛焊新箍筋,配受力筋,刷洗干净后灌注混凝十。对中间柱则四边凿手配箍筋和受力筋后,同样刷洗干净后灌注混

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凝土。

(三)加剪力墙

在每个伸缩缝区段增设 180 厚剪力墙,自基础至顶层,上下对应贯通,有剪力墙处的柱子筋与剪力墙连结在一起,保证新旧结构共同工作和良好的整体性。

四、效果与评价

<一)建筑平面布置合理。扩建后使用功能齐全.立面设计朴实大方、色调和协.与周围附近各大建筑统一协调,面貌焕然一新;

(二)原三层建筑面积7406m²,新增四层建筑面积 10832m²,增加建筑面积1.46倍,缓解了办公室紧张的矛盾;

(三)增强了整体建筑的抗震性能;增层后绝对沉降量极小;总投资比拆除新建节约将近一半,综合经济效益极为良好。

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