答:根据项目具体情况,采用适当的加固方式,原则如下:
(1)现行工程建设标准中有关规定与强制性工程建设规范的规定不一致的,以强制性工程建设规范的规定为准。
(2)《既有建筑鉴定与加固通用规范》第6.7.3条第1款的内容为“对于受压加固构件,,原砌筑砂浆的强度等级不应低于M2.5”,即仅对受压构件的原砌筑砂浆的强度等级提出不应低于M2.5的要求;对于砌体结构抗震剪切加固,未提出具体的砂浆强度等级的要求。
(3)砌体结构抗震剪切加固应满足《建筑抗震鉴定标准》GB 50023-2009第3.0.4条、5.2.3条(A类砌体房屋)及第5.3.4条(B类砌体房屋)的要求。当原砌筑砂浆的强度等级不高于M2.5时,可采用水泥砂浆和钢筋网砂浆面层加固方法,具体可按北京市地方标准《建筑抗震加固技术规程》DB11/689-2016的相关规定执行。当原砌筑砂浆的强度等级高于M2.5时,现行有关标准未给出面层加固的基准增强系数,宜采用水泥砂浆和钢筋网砂浆面层加固方法以外的其它加固方式。
(由北京国标筑图建筑设计咨询有限公司-陈晓民提供)
问题:某新建项目未投入使用,现改变建筑使用用途,导致部分楼屋面荷载增大,需要进行部分梁板加固,是否需要提供原建筑检测鉴定报告才能进行加固设计?
答:视具体情况确定。对于正常设计、施工,竣工验收的十年内新建的既有建筑,当有反映结构实际现状且完整的竣工验收资料,使用状况良好,可根据改造设计单位的要求决定是否进行检测鉴定。
(由北京建院京诚建标工程咨询有限公司-谭兵提供)
改造项目未对地基基础进行验算案例
1.问题描述
某既有建筑为地上四层砖混结构,房屋高度为17.2m。建于上世纪五十年代,建筑功能为办公、实验室,采用现浇楼板,地基为天然地基,基础为3:7灰土砖砌大放脚条形基础。本次改造后续工作年限为30年(A类),不改变使用功能,因建筑布局调整需拆除部分承重墙体。鉴定报告鉴定评级为Deu级,结构整体性安全及抗震承载力均不满足要求。结构计算分析后各承重砖墙均需进行加固,设计通过增设双面混凝土板墙(总计140mm厚)进行整体抗震加固,拆除承重墙的位置设置楼层梁承重。改造后结构传力路线改变、结构质量增大,设计未对地基基础进行复核验算。见图1 2。
2.相关标准
《既有建筑鉴定与加固通用规范》GB 55021-20216.1.3 加固既有建筑主体结构时,应按下列规定进行设计计算:
6 当加固后改变传力路线或使结构质量增大时,应对相关结构、构件及建筑物地基基础进行验算。
3.问题解析
本建筑建于上世纪五十年代,距今已有70年历史,加之造加固后续使用年限30年,总计使用将达百年,根据鉴定报告结论其本身整体安全性存在较大隐患。本次建筑改造,拆除了部分承重墙体,结构传力路线改变。采用双面混凝土板墙对结构整体进行加固,原砖混结构内墙厚度为240mm,增设的板墙厚度总计140mm,加固后内墙自重大约增加了67%,质量增加较多,需对原地基基础进行复核验算,当存在不足时,需对地基基础进行相应加固。设计资料中未见有关地基基础的计算分析,且在设计总说明中明确标注:“建筑未改变使用功能,故本次加固改造不包含地基基础”。违反了《既有建筑鉴定与加固通用规范》GB 55021-2021第6.1.3条第6款:“当加固后改变传力路线或使结构质量增大时,应对相关结构、构件及建筑物地基基础进行验算”的相关规定。根据《北京市房屋建筑工程施工图事后检查要点(试行)》判定违反B类强制性条文。
4.改进措施
(1)按《既有建筑鉴定与加固通用规范》GB 55021-2021第6.1.3条第6款的规定,应对地基基础进行复核验算,不足时进行相应加固,确保地基基础安全。
(2)改造设计中,当拆除部分既有承重墙体时,设计需充分考虑结构的整体安全性,不仅仅是对上部结构的加固设计,因其改变了传力路线引起地基基础受力情况较大的变化,基础应重新设计。
(由北京建院京诚工程咨询有限公司——张永刚提供)
某项目施工过程验算优秀案例
1.项目概况
该项目为某大学干训楼加固改造项目,主楼原建筑为干训宿舍楼,建于1987年,砖混结构,改造后为公共卫生和健康学院。主体结构地上五层,高度为18.1m,建筑抗震设防类别为重点设防类(简称乙类),结构后续工作年限为40年,改造后性能目标满足设防地震时正常使用要求。
根据改造后的建筑功能(中庭大堂、开放办公等)要求结构布置满足大空间、灵活好用,原宿舍楼过多的内部承重墙严重影响了建筑使用功能,需要将内部承重墙全部拆除替换为框架,仅保留东西侧外墙处的T型墙并采用钢筋混凝土面层加固。
2.设计亮点
该项目针对原结构拆改加固时,拆改量大且存在倾覆、坍塌的风险,进行了详细的施工过程计算分析,见图1~图3。并在设计图纸中清晰描述了施工拆除顺序及支撑布置的建议方案,见图4。
该项目施工时应结合施工方案及现场条件,组织召开危险性较大分部分项工程的专项施工方案论证,设计图纸中清晰描述了相关要求,见图5。
3.设计点评
根据《工程结构通用规范》GB 55001-2021第2.4.4条要求,结构在施工和使用期间可能出现的各类作用,应根据结构的设计工作年限、设计基准期和保证率,确定其大小。另外此规范第3.1.5条规定,结构设计时选定的设计状况,应涵盖正常施工和使用过程中的各种不利情况。各种设计状况均应进行承载能力极限状态设计。该项目针对施工过程的计算满足此规范要求。
根据《既有建筑鉴定与加固通用规范》GB 55021-2021第6.1.7条规定,对加固过程中可能出现倾斜、失稳、过大变形或坍塌的结构,应在加固设计文件中提出相应的临时性安全措施。该项目图纸中包含了施工拆除顺序及支撑设置方案满足此规范要求。
该项目模拟施工过程验算,保证结构能承受在正常施工和使用期间可能出现的各种作用;同时在结构部件拆除前,制定详细的拆除计划和方
案,很大程度上避免了施工中的安全隐患,保证了工程安全。城市更新改造中,一些项目因建筑功能的调整,造成结构较大的拆改,设计往往忽视了对施工过程中的安全要求,该项目提供了一个施工阶段结构分析的优秀案例,可供类似加固改造借鉴参考。
(点评人:北京国标筑图建筑设计咨询有限公司 郭国梁)
违反《既有建筑鉴定与加固通用规范》第6.5.8条规定问题实例
1.相关标准
《既有建筑鉴定与加固通用规范》GB 55021-2021第6.5.8 粘贴钢板加固的构造应符合下列规定:
1 粘钢加固的钢板宽度不应大于100mm。采用手工涂胶和压力注胶粘贴的钢板厚度分别不应大于5mm和10mm。
2.问题描述
本项目为多层钢筋混凝土框架—抗震墙结构,建于1998年,使用功能为宾馆,经鉴定部分构件承载力不满足使用要求,需采取加固补强措施。构件采用粘贴钢板加固法。加固梁采用的U型钢板宽度为300mm及150mm,见图1。
3.问题解析
被加固的构件因承载力及锚固需求采取粘贴钢板加固法,钢板宽度及平整度对粘贴质量有直接影响,过宽的钢板无法保证钢板的平整度及注胶饱和度等要求,易导致脆性剥离或过早剪坏。因此《既有建筑鉴定与加固通用规范》第6.5.8条第1款对粘贴钢板宽度做出规定,即“粘钢加固的钢板宽度不应大于100mm。”
4.改进措施
建议通过调整钢板厚度、调整钢板条数等措施满足《既有建筑鉴定与加固通用规范》第6.5.8条第1款对粘贴钢板宽度的规定;或改变加固方法(例:由粘贴钢板加固法改为型钢加固法等),满足设计要求及规范规定。
(由北京建院京诚工程咨询有限公司——谭兵提供)
问题:医院装修项目,三、四层局部精装,总面积一千多平米,但是该项目已超过了建筑的设计使用年限,有房屋安全性鉴定报告,报告结论为房屋安全性鉴定等级为Dsu级。施工图审查(检查)时,需要提供结构加固图纸吗?
答:需要提供。
(1)按照《既有建筑鉴定与加固通用规范》GB 55021-2021第2.0.2条第1款,达到了设计工作年限需要继续使用的既有建筑应进行鉴定;按照《既有建筑鉴定与加固通用规范》第2.0.4条第1款,既有建筑的鉴定应同时进行安全性鉴定和抗震鉴定。本项目只进行了安全性鉴定,未提及同时进行了结构抗震鉴定,同时无抗震鉴定结论,应补充完善。
(2)按照《既有建筑鉴定与加固通用规范》第2.0.3条第1款,既有建筑在经安全性鉴定确认需要提高结构构件的安全性的情况下应进行加固,本项目虽然为局部装修项目,但由于房屋安全性鉴定等级为Dsu级,必须立即采取措施,并进行结构加固设计。
(3)按照《既有建筑鉴定与加固通用规范》第2.0.4条第2款,既有建筑的加固应进行承载力加固和抗震能力加固,且以修复建筑物安全使用功能,延长其工作年限为目标,本项目加固设计时,应同时根据抗震鉴定结论,确认是否需要加强整体性,改善构件的受力状况,提高结构的综合抗震能力。综上,本项目需进行结构加固设计,除进行房屋安全性鉴定外,应同时进行抗震鉴定。施工图数字化监管平台备案时,应有相关设计文件(鉴定报告、结构图纸和计算书),作为施工图设计文件审查(检查)的依据。
(由中京同合国际工程咨询(北京)有限公司——吴清提供)
某砌体结构板墙加固抗震承载力不足典型案例
1.问题描述
北京市某公司集体宿舍加固项目,该建筑建于上世纪90年代,设防烈度8度(0.2g),为地上三层砌体结构,建筑总高度10.25m(室外地坪到檐口),无地下室,抗震设计依据《建筑抗震设计规范》GBJ 11-89,依据鉴定报告,砂浆强度等级为M2.5,砖强度等级MU7.5,抗震承载力不满足规范要求,应对该房屋进行整体抗震加固。
本建筑加固不改变建筑功能,建筑后续工作年限40年,采取外墙喷射70mm厚单面混凝土板墙,板墙加固后楼层抗震承载力计算采用楼层综合抗震能力指数法,加固后墙体抗震承载力验算结果见图1。
2.相关标准
《既有建筑鉴定与加固通用规范》GB 55021-2021
6.4.1 结构的整体加固方案应根据结构类型,从结构体系、抗震构造措施、抗震承载力及易倒易损构件等方面综合考虑后确定。
5.3.3 对于A类和B类建筑中规则的多层砌体房屋和多层钢筋混凝土房屋,当采用以楼层综合抗震能力指数表达的简化方法进行抗震能力验算时,应符合下列规定,且不应低于原建造时的抗震要求:
1 多层砌体房屋的楼层综合抗震能力指数应符合下式规定:
某装修改造项目构件加固设计优秀案例
1.项目概况
本项目为北京大学口腔医院门诊部装修改造工程,既有建筑使用功能为办公楼,于2008年竣工,现处于正常使用状态。其地上分为四个塔楼于地上四层大底盘处连为一体,为地上多塔结构。
本次仅针对B座塔楼地上一层~五层部分进行装修改造,改造后功能为口腔专科门诊、办公等,不含急诊、抢救及手术等功能。本次结构改造主要内容为:对承载力不足的结构梁进行粘钢加固、对楼板采用粘贴碳纤维进行加固。
2.设计亮点
《既有建筑鉴定与加固通用规范》GB 55021-2021第6.5.8条规定,对粘贴钢板加固的构造要求,如:钢板宽度、施工工法对应的最大钢板厚度、端部锚固等作出了强制性规定。第6.5.10条对纤维复合材受弯加固的构造要求,如:端部设置压条等作出了强制性规定。在审查(检查)中常常发现一些加固项目忽视了这两条要求,仍按《混凝土结构加固设计规范》GB 50367-2013第9.6.1条、10.9.1条中非强制性条文内容执行,从而违反了工程强制性标准要求。
本项目构件加固设计中,较好的执行了《既有建筑鉴定与加固通用规范》中规定的强制性要求。
3.设计点评
(1)楼层梁粘贴钢板加固设计
本项目中部分楼层梁计算不满足改造后的承载力设计要求,需进行加固,设计采用了粘贴钢板的加固形式。钢板宽度均不大于100mm,钢板厚度不大于5mm。梁加固图中,对粘钢端部设置U形钢箍板。具体设计构造要求见图1所示。
尤其是对于粘贴钢板宽度的规定,规范《混凝土结构加固设计规范》GB 50367-2013第9.6.1条中对于钢板宽度要求为:“不宜大于100mm”,设计往往还停留在通用规范未规定之前的设计经验,从而忽视了该条在通用规范中上升为强制性规定的要求,设计应特别注意。
《既有建筑鉴定与加固通用规范》GB 55021-2021第6.5.8条规定如下:
1 粘钢加固的钢板宽度不应大于100mm。采用手工涂胶和压力注胶粘贴的钢板厚度分别不应大于5mm和10mm。
2 对钢筋混凝土受弯构件进行正截面加固时,均应在钢板的端部、截断处及集中荷载作用点的两侧,对梁设置U形钢箍板;对板应设置横向钢压条进行锚固。
(2)楼板粘贴碳纤维加固设计
本项目中部分楼板支座承载力计算不满足要求、部分楼板开洞,均采用粘贴碳纤维加固,设计中对于碳纤维材料性能、端部锚固均作出了相应要求,满足《既有建筑鉴定与加固通用规范》中相关规定。具体设计构造要求见图2所示。
为保证纤维复合材受弯加固的可靠传力和有效锚固,规范《混凝土结构加固设计规范》第10.9.1条及《既有建筑鉴定与加固通用规范》第6.5.10条中均对粘贴碳纤维端部锚固作出了相应规定。设计中往往容易忽略,从而违反了现有通用规范的强制性规定。从现有审查过的事后检查项目中,发现比较容易疏漏的相关问题还有:设计对采用的碳纤维材质、性能要求往往未作出相关规定。严格来说,无法保证最终施工中采用的碳纤维材料能够满足《既有建筑鉴定与加固通用规范》第6.2.6条规定。性能方面当不做规定时,也无法保证采用的材料强度满足计算取值要求。本例中设计基本注明了纤维复合材的各项要求,执行了规范相关规定。
(点评人:北京建院京诚工程咨询有限公司 张永刚)
某框架-剪力墙结构,建筑高度42.3m,建筑功能为办公,抗震设防类别为丙类,其框架的抗震等级为二级。该建筑的竣工时间为2018年,现将其改为养老机构,抗震设防类别为乙类,后续工作年限不变,为C类建筑,其框架部分的抗震等级提高为一级。
问:若该建筑采用消能减震技术进行加固,罕遇地震作用下的弹塑性位移角控制为1/200,该建筑的框架部分的抗震等级是否可以降低到二级?
答:不可以。
《建筑抗震加固技术规程》DB11/ 689-2016第12.3.5条规定:B类和C类既有建筑采用消能减震技术进行加固,消能减震结构罕遇地震下层间位移角小于国家现行标准限值的1/2时,既有建筑抗震构造措施可按抗震等级降低一级考虑。
本项目罕遇地震作用下弹塑性位移角符合该规定,可以降低抗震构造措施,但是抗震措施中的其他内容不能降低,所以框架部分的抗震等级降低一级为错误做法。
(由建研航规北工(北京)工程咨询有限公司——马智英提供)
问题:砌体结构加固在哪些情况下需要采用改变结构体系的方案?改变结构体系的加固做法应注意什么问题?
答:《建筑抗震加固技术规程》DB11/689-2016中规定以下几种情况需要采用改变结构体系的加固方案:
1.《建筑抗震加固技术规程》DB11/689第5.2.1条第2款:当既有多层砌体房屋的层数超过规定限值时,应改变结构体系或减少层数;
2.《建筑抗震加固技术规程》DB11/689第7.2.1条第6款:多层内框架房屋进行抗震加固时,应采用改变结构体系的加固方案。
此外,底层框架砌体房屋、单层空旷砖墙承重房屋等结构在某些情况下也应通过改变结构体系进行加固。《建筑抗震加固技术规程》DB11/689对此均有相关规定。
改变结构体系的做法应注意以下问题:
1.《建筑抗震加固技术规程》DB11/689第5.2.1条第2款:在两个方向均匀增设一定数量的钢筋混凝土抗震墙或总厚度不小于120mm的钢筋混凝土双面夹板墙,新增的混凝土墙或双面夹板墙应计入竖向压应力滞后的影响并宜承担结构的全部地震作用。
2.《既有建筑鉴定与加固通用规范》GB 55021-2021第6.7.2条:砌体结构外加混凝土面层加固应满足:混凝土强度等级不应低于C25;竖向受力钢筋直径不应小于12mm,纵向钢筋的上下端均应锚固。
加固改造工程设计说明优秀案例
1.项目概况
本工程为某大学教学楼加固工程,建造年代20世纪80年代,地下一层地上三层砖混结构,属于横墙很少的多层砌体。本次改造依据《建设工程抗震管理条例》(国务院令744号),抗震设防类别改变为重点设防类(乙类),后续工作年限为30年,属于A类建筑。鉴定结论地基基础安全性级等级(含抗震)为Beu级,房屋综合安全性(含抗震)鉴定等级为Deu级,采用双面板墙加固。
2.设计亮点
本项目加固方案依据抗震鉴定报告,尊重结构历史现状,减少拆改,加固逻辑清晰,方案合理可行。结构总说明完整描述了工程概况(包括建造年代、建筑功能、建筑概况、结构体系、加固方案选择的规范依据及本次改造和加固内容及施工要求等),见图1。
鉴定报告结论和处理建议(包括材料强度)见图2、基本设计参数及标准见图3。
3.设计点评
随着城市更新的发展,越来越多的工程项目需要进行加固改造,改造项目的情况比较复杂,施工图检查中常常发现加固改造项目总说明中关键信息参数缺失,最常见的是工程概况缺少建造年代、改造内容、后续工作年限,鉴定报告结论,主要材料的检测结果等。
重要信息缺失会涉及结构安全,如后续工作年限缺失,全寿命周期的结构维护缺少基本依据;如果施工图设计文件中对施工未提出要求,对承重墙拆除等可能造成原结构损伤的危大工程专项施工措施未明确,可能会造成重大工程安全事故,危及人民生命财产安全。
加固改造项目结构设计总说明中的工程概况,与新建建筑不同,除既有建筑的工程概况外,尚应包括加固改造工程的概况。既有建筑的工程概况包括建筑所在地、建筑规模、层数、使用性质、建造年代及建造时采用的标准;加固改造工程的概况,包括后续工作年限、改造后使用性质、改造内容和所采用的方法;同时还应包括检测鉴定的主要内容与结论,主要材料的检测结果及主要鉴定结论等。
本项目不仅符合基本设计深度的要求,还详尽分析了提高抗震设防类别,横墙很少的砌体结构层数和高度超过规范限值时,需改变结构体系,采用板墙结构加固方法等问题。
本项目提供了一个优秀案例,设计图纸表达规范、全面,可供类似加固改造借鉴参考。
(点评人:中京同合国际工程咨询(北京)有限公司 吴清)
砌体房屋改造项目中梁纵筋植筋锚固做法不符合规范要求的问题解析
1.问题描述
某项目为砌体结构改造项目,建于1994年,多层砖砌体结构,现浇钢筋混凝土楼板,使用功能为办公楼,目前已使用29年,改造后的后续工作年限为40年,使用功能不变。
现二层新增梁JKL5,截面200×400mm,梁底部纵筋3C16在支座处植筋锚固,植筋基材为砖砌体,不符合规范要求。平面图见图1,剖面详图见图2。
2.相关标准
《混凝土结构加固设计规范》GB 50367-2013
15.1.2 采用植筋技术,包括种植全螺纹螺杆技术时,原构件的混凝土强度等级应符合下列规定:
1 当新增构件为悬挑结构构件时,其原构件混凝土强度等级不得低于C25;
2 当新增构件为其他结构构件时,其原构件混凝土强度等级不得低于C20。
《砌体结构后锚固技术规程》 /T CECS 479-2017
1.0.2 本规程适用于在烧结普通砖、烧结多孔砖和多孔砌块、蒸压硅酸盐普通砖、混凝土多孔砖、烧结空心砖和空心砌块、普通混凝土小型空心砌块及蒸压加气混凝土砌块为基材的砌体上,固定非结构构件和附属机电设备等附属物而进行的砌体后锚固连接的设计、施工和验收。本规程不适用于承受疲劳、冲击和间接作用的后锚固连接。
3.问题解析
当结构加固采用植筋技术进行锚固时,现行国家标准、行业标准仅针对混凝土基材进行了相关规定。以砌体为基材植筋技术没有规范规定。参照协会标准《砌体结构后锚固技术规程》 /T CECS 479-2017,第1.0.2条明确基材为砌体的后锚固连接仅适用于非结构构件。梁纵筋植筋基材为砖砌体,没有规范依据,不能保证钢筋的受力锚固要求。
4.改进措施
当在砌体结构楼、屋面板处增设混凝土梁对原有结构进行加固时,应设置合理的施工支撑体系,将梁支座处墙体凿除,并设置梁垫,与新增混凝土梁一起浇筑。改进后的梁端支座详图见图3。
(由中设安泰(北京)工程咨询有限公司——班利生提供)
梁粘钢加固中U型箍板规格不符合要求的问题解析
1.问题描述
某综合楼加固项目,混凝土梁采用粘钢加固法,箍板采用1U-200x2@300,箍板宽度大于100mm,厚度小于4mm,违反了《既有建筑鉴定与加固通用规范》GB 55021-2021第6.5.8条规定:
梁粘钢加固JKL3,U形箍板宽度200mm大于100mm,厚度2mm小于4mm,见图1。
2.相关标准
《既有建筑鉴定与加固通用规范》GB 55021-2021
6.5.8 粘贴钢板加固的构造应符合下列规定:
1 粘钢加固的钢板宽度不应大于100mm。采用手工涂胶和压力注胶粘贴的钢板厚度分别不应大于5mm和10mm。
3 被加固梁粘贴的纵向受力钢板,应延伸至支座边缘,并设置U形箍。U形箍的宽度,对端箍不应小于钢板宽度的2/3;对中间箍不应小于钢板宽度的1/2,且不应小于40mm U。形箍的厚度不应小于加固钢板的1/2,且不小于4mm。
3.问题解析
(1)粘钢加固的钢板宽度不应大于100mm,若设计确实需要钢板宽度较大时,可将其设计为宽度100mm的钢板若干条分别粘贴,并在图纸中明确标注。
(2)U形箍的宽度和厚度均不应过小,应与纵向受力钢板规格匹配,满足《既有建筑鉴定与加固通用规范》第6.5.8条的要求,且最小宽度为40mm,最小厚度为4mm。
以上U形箍板宽度及厚度均违反了《既有建筑鉴定与加固通用规范》第6.5.8条的规定。
4.改进措施
调整粘钢加固的U形箍板的宽度及厚度,以满足规范要求。
(由北京国标筑图建筑设计咨询有限公司——崔美艳提供)