1工程概况

1.1  房屋建筑结构概况某高层建筑，位于上海市特色商业街道上，主体结构总高度为99.75m，总建筑面积33640m²。
房屋于1994年设计，于1996年建成，并安全使用至今。大楼地下二层，地上27 层。原大楼底层至五层为商场，六层为仓库，七八层为餐厅，九层(技术层)为办公楼，十至二十六层为客房，二十七层西面为多功能厅，其他区域为客房；地下一层为小型汽车停车库，地下二层为设备用房。大楼主体部分为高层钢筋混凝土框架核心筒结构，共二十七层，裙房为五层，局部有出屋面的电梯机房层和顶层水箱。整个大楼建筑平面近似梯形，在东南及西北转角处采用弧形梁连接，东面长33.2m，南面长 35.2m，北面长40.8m。大楼主要楼层层高为3.2m；底层旅馆、饭店室内地坪高出室外1.05m，原商场室内地坪高出室外 0.60m。大楼基础为桩筏基础，采用混凝土钻孔灌注桩，共191根，桩长约 55 m，其中直径800mm 的桩共 176 根，直径φ700mm的桩共15根。大楼标高52.850m以下部分(不包括基础)混凝土设计强度为C40，标高52.850m以上部分混凝土设计强度为C30，基础底板混凝土设计强度为C35，地面以下外墙底板抗渗等级不小于S8。

1.2 改建方案

改建主要为使用功能的调整，将六层以上原仓库、餐厅、客房改为办公楼，拆除原有酒店客房隔墙及管井，地下车库改为商场；同时对大楼外立面重新装修，更换玻璃幕墙。拆除原底层至餐厅电梯核心筒W-3(图1) 的顶部三层(六、七、八层)。

          

1        抗震鉴定

2        2.1 现场检测

由于原大楼无竣工验收资料，为了解大楼建筑结构的各方面信息，为确定加固方案，对大楼进行了如下方面的检测：典型楼层结构平面布置图 (包括梁、柱构件尺寸及配筋调查)，楼屋面标高，填充墙体材料调查等。现场还进行了材料性能测试，如混凝土强度及碳化深度、钢筋探测及强度试验。此外进行了房屋非结构构件的完损状况检测与结构构件变形与损伤检测、房屋不均匀沉降及倾斜检测等。现场检测结果及综合分析表明：

大楼的平面布置(包括框架梁、框架柱以及混凝土墙的截面尺寸)、钢筋配置、保护层厚度等均基本满足原设计要求。

(2)大楼除基础底板的混凝土强度能达到原设计要求外，上部结构及构件的混凝土强度均低于原设计要求。

(3)大楼的倾斜很小，建筑物无明显沉降裂缝、变形和移位，表明地基基础处于安全稳定状态。

2.2 大楼改动后抗震性能评估

根据大楼的现场检测结果以及局部拟改动的平面布置和使用要求，对大楼按原结构和局部改动后的情况分别进行抗震验算(图2)。大楼抗震设防情况：抗震设防烈度为 7度，设计基本地震加速度0.1g，Ⅳ类场地，设计地震**组。建筑物重要性类别为丙类建筑。框架梁、柱以及混凝土抗震墙抗震等级均为二级。将大楼改动前后的结构动力特性进行比较如下：
                                                          
 

2.2.1 周期与振型比较

采用上述模型计算得出的前 9个周期以及振型见表1。

从表中可以得出：大楼局部改动后，结构整体刚度略微有所减小，周期略微偏长。大楼局部改动前后结构自振周期以及振型基本保持不变，表明局部改动后对原结构在自振周期以及振型上基本无影响。

2.2.2 质量与基底地震作用比较

质量(单位：t)与基底地震作用(力单位：kN，弯矩单位：kN- m)比较见表 2。

2.2.3        位移比较

从表 2、表 3 可以看出，地震作用下大楼原结构和局部改动后的基底剪力、弯矩以及*大位移和层间*大位移基本相同，风荷载作用下的位移也基本相同。这进一步表明局部改动后对原结构在房屋抗震性能上无明显影响。

综上分析，该大楼局部改动后，其周期和振型、质量与基底地震作用、地震作用及风荷载作用下的位移等变化均很小。

表3  *大位移(mm)及层间位移角比较

3.1 加固方案

大楼的改建加固为局部加固，根据大楼改动后抗震性能的评估及承载力计算结构分析可知，加固后结构的刚度和重力荷载的变化应该分别不超过加固前的10％和 5％，根据《建筑抗震加固技术规程》(JGJ116- 98), 可不再进行抗震验算。但本工程中还需要对轴压比过高的柱进行加固以适当提高其延性，改善大楼的抗震性能。对其他配筋不足的柱及梁进行加固；对剪力墙、楼板及梁上开洞进行

加 固 。

为确保房屋改造的顺利进行，并尽可能降低造价，在确定方案之前对该大楼加固改造所涉及问题的各个方面作全面的考虑。

（1）采用有限元程序对弧形梁进行了仔细的受力分析和计算，计算中采用壳单元来模拟弹性楼板，楼板的单元划分见图3，根据有限元分析的结果，弧形梁原有的配筋能满足受扭计算要求，故不需要加固。针对梁上开洞的情况，选取*大的洞口尺寸和*不利的布置采用有限元程序ansys进行了计算，计算模型中单元的划分及洞口应力分布情况分布见图4和图5，根据洞口上应力的分布情况，在拉应力分布的区域采用粘贴碳纤维的方法进行加固。
                                                                                    
                                            

（3）  对于加固部分与原有结构的连接及新旧结构的界面处理如下：新旧混凝土构件连接时采用植筋技术，在浇捣混凝土之前要求对植筋进行抗拉拔试验以确保连接的可靠性；要求在施工时在新老混凝土结合面处将原结构表面凿毛，在后浇混凝土前必须清除杂物、洗净、湿透，再刷二度界面剂后，立即浇捣混凝土。

对于轴压比过高但仍能满足承载力要求的混凝土柱，适当加大截面以提高其延性，从而提高房屋整体结构的抗震性能。     
 
4 结论
   目前，该大楼加固改造施工正在进行中。本加固改造方案工程在房屋安全性、施工工期，特别是在经济性上达到了业主的要求，得到了很好的综合效益。从本加固工程中可以看出，在结构改造加固中对受力复杂或关键性的局部进行精细有限元分析，不仅可以了解结构真实的受力情况，为确定加固方案奠定了技术依据，同时使制定的加固方案更具针对性和经济性 。