北京地区既有建筑外套结构抗震加固技术导则.doc
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1、 既有建筑外套结构抗震加固技术导则(试行)1 编 写 说 明为指导北京市房屋建筑抗震节能综合改造工程采用外套结构加固技术的设计与施工,编制本导则。编制内容包括总则、术语、基本规定、砌体房屋外套结构抗震加固、砌体房屋外加圈梁钢筋混凝土柱加固、框架结构房屋外套消能减震结构加固。本导则主要依据建筑工程抗震设防分类标准GB50223-2008、建筑抗震鉴定标准GB50023-2009、建筑抗震加固技术规程JGJ116-2009、建筑抗震设计规范GB50011-2010、混凝土结构设计规范GB50010-2010、建筑抗震鉴定与加固技术规程DB11/T689-2009,结合北京市房屋建筑抗震节能综合改造
2、工程的特点编制而成。本导则针对的既有建筑指1980年以前建成的城镇房屋建筑和1980年至2002年期间建成的学校、幼儿园、医院、体育场馆、文化馆、图书馆、影剧院、商场、交通枢纽等人员密集的公共建筑。本导则针对的既有建筑的结构体系包括钢筋混凝土框架结构和多层砌体结构。采用本导则第四章规定的加固方法时,设计单位需组织相关专家进行专项论证,对结构抗震加固初步设计进行评审。本导则由北京市住房和城乡建设委员会、北京市规划委员会管理,由北京市建筑设计研究院负责具体技术内容的解释。执行本导则过程中如有意见和建议,请寄送至北京市建筑设计研究院复杂结构研究所(地址:北京市西城区南礼士路62号,邮编:100045
3、)。电话:88043399。编制单位: 北京市建筑设计研究院主要起草人:苗启松 李文峰 徐建伟 尹飞 閤东东主要审查人:任庆英 钱稼茹 程绍革 沙志国 张惠江 苏经宇 王咏梅 目 录1总 则12 术语和符号22.1 术语22.2 符号23 基本规定34 砌体房屋外套结构抗震加固64.1 一般规定64.2 加固设计64.3 加固施工134.4 验收165 砌体房屋外加圈梁钢筋混凝土柱加固195.1 一般规定195.2 加固设计195.3 加固施工及验收246 框架结构房屋外套消能减震结构加固266.1 一般规定266.2 加固设计266.3 加固施工及验收301 总则1.0.1 房屋建筑抗震节能
4、综合改造工程采用外套结构抗震加固技术,制定本技术导则。1.0.2 北京地区抗震设防烈度为78度、后续使用年限为30或40年、经抗震鉴定需要进行抗震加固的建筑的设计及施工。1.0.3 前,应依据其抗震设防烈度、抗震设防类别、后续使用年限,按现行国家和地方标准进行安全鉴定和抗震鉴定。1.0.4 抗震节能综合改造工程采用本导则所规定的外套结构抗震加固技术时,除应符合本导则的规定外,尚应符合现行国家和地方标准的有关规定。2 术语和符号2.1 术语2.1.1 外套结构抗震加固 在建筑外部增设新结构或构件并使之与原结构协同工作的抗震加固方法。2.1.2 外套装配式结构加固 在建筑外部增设预制装配式混凝土结
5、构或构件并使之与原结构协同工作的抗震加固方法。2.2 符号2.2.1 作用和作用效应轴向力标准值弯矩标准值结构构件地震基本组合的作用效应设计值水平接缝剪力设计值Vjb连梁竖缝处的剪力设计值2.2.2 材料性能和承载力钢材的强度设计值钢筋的强度设计值调整后的结构构件承载力设计值加固后结构构件承载力设计值2.2.3 几何参数型钢截面面积钢筋截面积2.2.4 计算系数外加柱加固后第i楼层抗震能力的增强系数第i楼层第j墙段外加柱加固的增强系数承载力抗震调整系数3 基本规定3.0.1 外套结构抗震加固的设计原则应符合下列要求:1 方案应根据抗震鉴定结果和现状条件,经综合分析后确定。2 结构的布置,应消除
6、或减少因局部加强导致的结构刚度或承载能力突变。3 结构构件与原有构件之间应有可靠连接;新增的混凝土墙体等竖向构件应有可靠的基础,并应采取有效措施控制新增基础与已有建筑基础的沉降差异。4 所用材料类型与原结构相同时,其强度等级不应低于原结构材料的实际强度等级。5 装配式混凝土结构设计应考虑安装方便,易于调整误差。 3.0.2 外套结构抗震加固的方案、结构布置和连接构造,尚应符合下列要求:1 后的结构质量和刚度分布宜均匀、对称。2 震薄弱部位、易损部位和不同类型结构的连接部位,其承载力或变形能力宜采取比一般部位增强的措施。3 加固方案宜结合维修改造、改善使用功能,并注意美观。4 方法应便于施工,并
7、应减少对建筑内部装修及设施的影响。3.0.3 外套结构抗震加固的设计应包括下列内容:1 加固方案,包括结构选型、传力途径、基础形式等;对外套装配式结构加固,还包括预制构件的拆分与布置;2 效应分析及承载力验算,包括加固后各结构构件的验算等;对外套装配式结构,还包括各类接缝的承载力计算; 3 结构的连接构造;对外套装配式结构,还包括预制构件与原结构构件之间的连接构造;4 结构构件的构造;对外套装配式结构,还包括预制构件之间的连接构造;5 阶段的验算和对施工的要求。3.0.4 加固后结构的抗震验算应按现行国家标准建筑抗震设计规范GB50011规定的方法,按下式进行结构构件抗震验算: (3.0.4-
8、1)式中S结构构件内力(轴向力、剪力、弯矩等)组合的设计值;计算时,有关的地震作用、作用分项系数、组合值系数和作用效应系数、内力调整等,应按现行国家标准建筑抗震设计规范GB50011的规定采用;调整后的结构构件承载力设计值,应按下式计算: (3.0.4-2)R结构构件承载力设计值,按现行国家标准建筑抗震设计规范GB50011的规定采用;RE体系影响系数,取值参见现行国家标准建筑抗震鉴定标准GB50023;与剪力同时出现的轴向力及弯矩所产生的抗剪承载力设计值;局部影响系数,取值参见现行国家标准建筑抗震鉴定标准GB50023。抗震验算时应根据不同的后续使用年限和地震作用重现期,确定地震影响系数最大
9、值。后续使用年限和地震作用重现期30年、40年对应的地震影响系数最大值与50年对应的地震影响系数最大值的比值分别为0.75、0.88。构件的抗震承载力验算中,荷载取值应按现行国家标准采用;材料强度等级按现场实际情况确定,结构材料强度的设计指标应按现行国家标准采用。外纵墙采用外贴纵墙加固后,有关墙体局部尺寸的影响系数应取1.0。3.0.5 加固后结构的分析和构件承载力计算,应符合下列要求:1 的计算简图,应根据加固后的荷载、地震作用和实际受力状况确定,并应考虑施工过程的影响;2 构件的计算截面面积,应采用实际有效的截面面积;3 结构构件承载力验算时,应计入实际荷载偏心、结构构件变形等造成的附加内
10、力;并应计入加固后的实际受力程度、新增部分的应变滞后和新旧部分协同工作的程度对承载力的影响;4 体系影响系数和局部影响系数应根据房屋加固后的状态取值。3.0.6 加固所用的砂浆和混凝土的强度等级,钢筋、钢材的性能指标,应符合现行国家标准建筑抗震设计规范GB50011的有关规定,其他各种加固材料和胶粘剂的性能指标应符合国家现行相关标准的要求。3.0.7 抗震加固工程的施工应符合下列要求:1 应采取措施避免或减少对原结构构件的损伤;2 发现原结构或相关工程隐蔽部位的构造有严重缺陷时,应会同加固设计单位采取有效处理措施后方可继续施工;3 对可能导致的倾斜、开裂或局部倒塌等现象,应预先采取安全措施。3
11、.0.8 抗震加固工程的施工验收应按现行国家标准建筑结构加固工程施工质量验收规范GB50550的规定进行。4 砌体房屋外套结构抗震加固4.1 一般规定4.1.1 本章适用于砖墙承重的多层砌体结构的外套装配式结构抗震加固,承重砖墙应为实心粘土砖墙,厚度不应小于240mm,其适用的最大高度和层数应符合现行国家标准建筑抗震鉴定标准GB50023的有关规定。内浇外砌、内浇外挂结构采用外套装配式结构抗震加固方法以及外套结构采用现浇钢筋混凝土结构时也可参考本导则。4.1.2 砌体结构的外套结构抗震加固设计方案应符合下列要求:1 承重墙体的竖向承载力应满足现行国家标准的要求;2 间距应满足现行国家标准建筑抗
12、震鉴定标准GB50023对刚性体系的要求;3 结构内部存在局部不满足抗震鉴定要求的部位时,尚应采取相应加强措施;4 件时,宜对山墙的墙体采取加固措施;5 虑施工过程及基础沉降对原砖墙及新增混凝土墙受力不利的影响。4.1.3 装配式结构的节点和连接应同时满足使用和施工阶段的承载力、稳定性和变形的要求;在保证结构整体受力性能的前提下,应力求连接构造简单、传力直接、受力明确;所有构件承受的荷载和作用,应通过可靠的传递途径连续传至基础。4.1.4 装配式结构的节点和连接的承载能力和延性不宜低于同类现浇结构,亦不宜低于预制构件本身,应满足“强剪弱弯,更强节点”设计理念。4.2 加固设计4.2.1 砌体结
13、构抗震承载力不满足要求时,可在其外部增设钢筋混凝土墙,并使之与原砌体结构连成整体,达到约束原砌体结构、提高结构整体抗震性能的目标。图4.2.1-1、4.2.1-2为外套结构抗震加固的一种典型形式。图4.2.1-1 结构加固平面示意图图4.2.1-2 结构加固立面示意图 4.2.2 新增混凝土结构中,预制构件的混凝土强度等级不宜低于C25,现浇连接节点的混凝土强度等级应比预制构件强度等级提高一级,现浇混凝土的混凝土强度等级不应低于C25,并应满足耐久性的要求。4.2.3 外贴纵墙、外加横墙、外加楼板宜采用预制钢筋混凝土构件或预制钢骨混凝土构件。外加横墙应与原结构横墙对齐,并有可靠连接;外加横墙上
14、下各层应对齐,截面宜上下一致;外贴纵墙与原结构外纵墙应有可靠连接;原结构地上部分外纵墙的窗下墙位置,可不设置外贴纵墙进行加固;各层外纵墙窗上或门上墙体应进行加固;对原外纵墙首层洞口以下的墙体,应对其正负零以下的部分进行加固。4.2.4 外贴纵墙、外加横墙、外加楼板与原砌体结构外墙之间应有可靠连接,可在楼层标高处设置水平现浇配筋混凝土带,以连接外纵墙、外加横墙及外加楼板(图4.2.4-1);可在原砌体结构纵横墙交接处外侧设置竖向现浇配筋混凝土带连接(图4.2.4-2),以连接原砌体结构横墙、外贴纵墙及外加横墙。外加横墙的上下层之间在楼层标高处宜设置水平现浇配筋混凝土带,以连接上下层外加横墙墙板。
15、外贴纵墙与原砌体结构之间应灌注无收缩灌浆料或水泥砂浆。外套结构采用现浇混凝土结构时,可参考图4.2.4的做法,但外贴纵墙与原砌体结构外墙的连接应同时满足现行国家标准建筑抗震加固技术规程JGJ116的相关要求。图 4.2.4-1 新旧墙体节点连接立面示意图图4.2.4-2 新旧墙体节点连接平面示意图4.2.5 加固后的结构应进行水平多遇地震作用下的结构内力分析和构件抗震承载力验算,可不考虑竖向地震作用;可不进行风荷载作用下的结构承载力验算,但应对新增坡屋顶、外挂墙板在风荷载下的构件及连接进行承载力验算。4.2.6 水平多遇地震作用下,应整体建模进行结构整体分析,并考虑砌体、混凝土等不同材料的特性
16、,以确定原砌体内部墙体及新增钢筋混凝土墙体的内力。分析时可基于线弹性分析假定,原砌体材料泊松比可取0.15,弹性模量应满足现行国家标准砌体结构设计规范GB50003的相关规定;新增混凝土材料采用的相关计算参数应满足现行国家标准混凝土结构设计规范GB50010的相关规定。结构平面布置较为规则时,多遇地震作用下结构的整体分析可按纵、横两个方向分别计算。4.2.7 在纵墙方向,原砌体外纵墙与外贴纵墙形成的组合外纵墙应能承担全部纵向地震作用。4.2.8 应采用整体计算分析得到的内力,根据现行国家标准混凝土结构设计规范GB50010与建筑抗震设计规范GB50011的相关规定,对新增钢筋混凝土墙进行多遇地
17、震下的拉弯、压弯和水平抗剪承载力验算。4.2.9 应采用整体计算分析得到的内力,根据现行国家标准建筑抗震设计规范GB50011的相关规定,对原砖墙进行水平抗剪承载力验算。多遇地震下原砌体内部砖墙应能满足砖墙抗压承载能力的要求。4.2.10 加固后的结构横墙方向应进行罕遇地震作用下的弹塑性验算,可采用静力或者动力弹塑性分析方法。分析中应考虑材料的非线性性能。结构在罕遇地震作用下的层间弹塑性位移不应大于1/400。钢拉杆在罕遇地震下不应屈服。4.2.11 采用外套结构方式对砌体结构进行抗震加固时,应按地基基础实际受力情况进行地基承载力计算和地基沉降变形分析。并应根据分析结果,确定新增部分结构地基基
18、础形式以及原砌体结构地基基础是否需要进行加固。4.2.12 外加横墙或纵墙水平缝受剪承载力应符合下列规定: (4.2.12-1) (4.2.12-2) (4.2.12-3)式中:水平接缝剪力设计值;贯穿水平接缝型钢所产生的抗剪承载力设计值,计算时不应包括已充分利用的受拉型钢(即型钢受拉、受剪不得重复计算);与剪力同时出现的轴向力标准值,为压力时取正号,拉力时取负号;与剪力同时出现的弯矩标准值;与剪力同时出现的轴向力及弯矩所产生的抗剪承载力设计值;分别为贯穿水平接缝型钢截面面积及其抗拉强度设计值。4.2.13 门窗洞口上部连系梁与墙体间接缝竖向抗剪承载力应满足如下要求: (4.2.13)式中:连
19、梁竖缝处的剪力设计值;分别为贯穿竖向接缝连接筋截面面积及其抗拉强度设计值。4.2.14 外加墙体的构造应满足下列要求:1 外加横墙厚度不应小于180mm,截面长度不应小于800mm,且不应小于h/15,h为同一横墙上下两道钢拉杆之间的距离;外加横墙水平和竖向分布筋的配筋率不应小于0.25%;2 外贴纵墙厚度不应小于120mm;外贴纵墙水平和竖向分布筋的配筋率不应小于0.25%;3 外加墙体与竖向配筋后浇带交接的一侧应将水平筋甩出,形成锚环,锚入竖向配筋后浇带内。4.2.15 外加楼板的设置应满足下列要求:1 板厚不应小于100mm,并应满足竖向刚度和承载力要求;2 外加楼板与周边预制墙板之间应
20、设置水平后浇带;外加楼板钢筋总量应至少甩出50%并锚入水平后浇带;水平后浇带与原砖墙之间可采用锚筋连接;锚筋的直径不应小于8mm,间距宜为400mm,植入砖墙的深度不应小于150mm,锚筋孔内应灌注植筋胶;3 外加楼板之间应设置水平后浇带;外加楼板相应位置的钢筋应全部甩出并锚入水平后浇带。4.2.16 钢拉杆或拉梁的设置应满足下列要求:1 应在建筑底层设置钢拉杆;底层每道横墙两侧应各设置一道钢拉杆,钢拉杆直径不应小于25mm;当有地下室时,钢拉杆可设置于地下室顶板下;2 应在屋顶板上部每道横墙对应的位置设置钢拉杆,直径和数量同建筑底层要求;也可采用钢拉梁或混凝土拉梁,钢拉梁或混凝土拉梁纵筋总截
21、面面积不应小于10cm2;其他楼层可不设置;3 钢拉杆或拉梁端部应与新增横墙有可靠拉接。4.2.17 新增墙体抗震构造措施可按抗震等级三级采用。4.2.18 预制构件之间、预制构件与原砌体结构连接处的结合面应做成粗糙面。4.2.19 外套结构基础选型时,宜选择对原建筑影响小、沉降量小、弃土少、施工安全、施工速度快捷的基础形式。4.2.20 外套结构基础设计时,应根据土质、地下水位、新增结构类型及荷载大小选用合理的基础型式,当地质勘察资料不足时,应重新进行岩土工程勘察。4.2.21 新增基础与原基础应脱开,并应考虑新设基础下土体沉降对原基础的影响,防止原砌体房屋发生裂损;外套结构严禁坐于软弱地基
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