加固設計中存在的問題及加固設計要點

1、加固設計中存在的問題及加固 設計要點 日期:災后加固設計中存在的問題及加固設計要點王國勤黃振民5. 12汶川地震后,地震災區(qū)的大量房屋出現(xiàn)不同程度的震害現(xiàn)象,為了標準災后恢復重建工作,四川省人民政府、四川省建設廳結合四川地震災區(qū)的具體情況,制定、下發(fā)了指導災后恢 復重建工作的相關文件.由于鑒定單位、設計單位對于文件的相關規(guī)定在理解和應用過程中出現(xiàn) 偏差,致使一些加固設計不能滿足相關規(guī)定,現(xiàn)將加固施工圖設計文件審查中發(fā)現(xiàn)的問題進行匯 總,供設計單位在加固設計中參考.1. 加固設計依據某些加固設計圖中未明確設計依據,或者設計依據不完整,甚至于有些設計人員未閱讀過四 川省人民政府226號令、四川省建

2、設廳3 6號文件,造成加固設計不符合政策規(guī)定 ,不滿足相關規(guī) 范的規(guī)定.設計人員應認真閱讀、理解、體會相關政府文件的規(guī)定,在加固設計中按以下設計依 據進行加固設計：1.1?汶川地震災區(qū)城鎮(zhèn)受損房屋建筑平安鑒定及修復加固撤除實施意見?四川省人民政府令第226號1 . 2?四川省建設廳關于開展全省地震災區(qū)城鎮(zhèn)受損房屋建筑抗震鑒定修復加固工作的通知?川建發(fā)20213 6號1.3 “關于貫徹執(zhí)行省人民政府令第226號?汶川地震災區(qū)城鎮(zhèn)受損房屋建筑平安鑒定及修復加固撤除實施意見?的通知川建發(fā)202152號1 . 4原設計圖、設計變更文件或竣工圖,鑒定報告.1. 5 川建發(fā)2 00836號文件第四條、第六

3、條規(guī)定的標準、規(guī)程,四川省人民政府令第2 26號第十四條規(guī)定的標準、規(guī)程, ?四川省建筑抗震鑒定與加固技術規(guī)程?D B5 1/ T 5 0 5 9 -2021, 以及加固設計依據的相關技術標準、規(guī)程、指南.2. 政策的主要條文理解正確理解政策的相關規(guī)定,做到加固設計科學、平安、合理、經濟,結合加固設計中對政策文件中容易引起理解問題的條文說明如下：2.1按四川省人民政府令第2 26號第十條規(guī)定加固設計的范圍規(guī)定：應急評估為中等破壞、 嚴 重破壞的建筑物,經鑒定需要加固、且具有加固價值的建筑物,根據鑒定結論與鑒定報告的建議 進行加固.2. 2 按四川省人民政府令第22 6號第十六條規(guī)定加固設計的資

4、質規(guī)定:工程的原設計單位或具有建筑工程設計乙級及以上資質的工程設計單位承當與資質許可范圍內相對應的工程加固設計,丙級設計單位只能承當自己原設計工程的加固設計；按四川省人民政府令第22 6號第十九條規(guī)定：房屋所有權人或委托人委托有相應資質的工程設計單位進行房屋建筑加固設計.2 . 3按四川省人民政府令第2 2 6號第十七條規(guī)定加固設計的技術規(guī)定：2.3 . 1應急評估或鑒定結論為根本完好、稍微受損房屋,按房屋修建時的抗震設防要求和抗震設計標準,通過修復施工,恢復到震前狀態(tài).本類工程不需要進行加固設計審查.2. 3.2中等以上破壞、具有加固價值的,根據地震后國家新公布的抗震設防要求和房屋 修建時的

5、抗震設計標準進行加固.其中,根據地震后國家新公布的抗震設防要求是指新修訂的抗震設防分類、抗震設防烈度、抗震設防地震動參根本地震加速度、特征周期、設 計地震分組等進行抗震計算其計算原理、方法可根據第1 .5條所要求的對應標準進行 計算,也可根據GB5 0 01 1 -20 0 1標準進行計算,對于承載力、變形不滿足規(guī)定的構件進行加固；根據房屋修建時的抗震設計標準進行加固是指根據川建發(fā)200 8 36號文件第四條、第六條規(guī)定的標準 即：1 9 9 2年7月1日以前設計的建筑工程,執(zhí)行?建筑 抗震鑒定標準?GB500 2 3-95或?建筑抗震設計標準?GBJ11 89;19 9 2年7月1日至20

6、0 1年12月31日之間設計的建筑工程,執(zhí)行?建筑抗震設計標準?GBJ 1 1 -89 ; 2003年1月1日以后設計的建筑工程,執(zhí)行?建筑抗震設計標準?GB50011- 2 0 0 1 2 008年版；各階段設計的建筑工程也可以按?四川省建筑抗震鑒定與加固技術規(guī)程?DB51/D5 0 5 9-2021的相關規(guī)定執(zhí)行進行抗震舉措加固.舉例：1992年7月1日以前設計的綿竹市某住宅樓,其原設計根據?工業(yè)與民用建筑抗震設計標準?T J11 -78的6度抗震設防要求進行設計,加固設計的計算應根據抗震設防分類為標準設防類、抗震設防烈度7度、 根本地震加速度0 .15g、特征周期0 . 40s、設計地震

7、分組二組進行地震作用效應計算,根據?建筑抗震鑒定標準?GB 5 0023-95的抗震設防分類為標準設防類、抗震設防烈度7度的要求進行抗震舉措加固,對于計算不滿足規(guī)定的構件進行構件加固.2.3 . 3工程技術舉措無法執(zhí)行或不能到達國家新公布的抗震設防要求的,應當進行結構補強.本條是指無法歸類的混亂結構體系、構件配筋率等無法到達相關標準的規(guī)定時,進行結構補強.此類補強應該根據實際建筑物,根據概念設計原理進行結構或構件的延性加固,在保證構件承載力 其地震作用效應按新修訂的抗震設防分類、抗震設防烈度、抗震設防地震動參計算的最低要求根底上,盡量增加結構或構件的延性.2.4按四川省人民政府令第 226號第

8、十八條規(guī)定：對其規(guī)定范圍的建筑物必須根據國家新公布的 抗震設防要求和新的抗震設計標準等標準進行加固設計.舉例：1991年7月1日以前設計的綿竹市某教學樓,其原設計根據?工業(yè)與民用建筑抗震設計標準?TJ11-78的6度抗震設防要求進行設計,加固設計的計算應根據抗震設防分類為重點設防類、抗震設防烈度 7度、根本地震加速度 0.15g、特征周期0 . 4 0 s、設計地震分組二組進行計算,根據?建筑抗震設計標準?GB 5 0 01 1 -200 1 20 0 8年版的抗震設防分類為重點設防乙類、抗震設防烈度 7度要求的舉措即抗震設防烈度為8度的抗震舉措進行抗震加固,對于計算不滿足規(guī)定的構件進行構件加

9、固.2 .5按G B50223-20 0 8規(guī)定,不屬于特殊設防類、重點設防類的建筑,但產權人要求提升抗震 設防分類的,可以根據川建發(fā)20 083 6號文件第四條、第六條規(guī)定的標準,并按對應標準的 抗震設防分類進行抗震舉措加固設計,也可根據新公布的抗震設防要求和新的抗震設計標準進行加固設計,但均應按新修訂的抗震設防分類、抗震設防烈度、抗震設防地震動參計算地震作用效 應.2 .5由于地震具有的隨機性、不確定性,每次地震的震源深度、波長、周期、加速度、縱波橫波分量的不同,其造成震害的結構類型、結構構件將不同.本次未造成震害的結構或構件,并不 代表一定是平安的,因此對于計算不滿足規(guī)定的完好或根本完好

10、構件或結構也必須進行加固.3 加固設計的具體步驟及程序在加固設計過程中要對各類問題進行逐項分析,保證工程的所有缺陷、問題能夠克服,不得遺漏.現(xiàn)總結加固設計的步驟如下：3 1認真閱讀?鑒定報告?,針對鑒定報告的結論與建議,結合以下步驟確定加固方案.3 2分析原設計圖紙,針對原設計的缺陷確定原設計缺陷的加固方案.3 . 3根據原設計圖紙、現(xiàn)場實際狀況,針對原施工缺陷確定施工缺陷的加固方案.3 .4根據原設計圖紙、現(xiàn)場實際狀況、鑒定報告 ,進行震害裂縫、斷裂、損毀分析,確定構件 震害的恢復加固方案.3 .5根據原設計圖紙、現(xiàn)場實際狀況、鑒定報告、 川建發(fā)202136號文件第四條、第六條規(guī)定 的標準,

11、確定抗震舉措例如：磚混結構的層數(shù)、高度、高寬比、構造柱布置、圈梁布置等的加固方案.3.6根據原設計圖紙、現(xiàn)場實際狀況、鑒定報告的檢測數(shù)據,依據GB5022 3 -2021確定抗震設防分類,依據GB50011-2 001 2021年版確定地震動參,根據GB50223-2021抗震設防分類的地震 作用計算規(guī)定進行構件地震作用效應計算.經過計算,確定承載力或變形不滿足標準規(guī)定的構件,對不滿足標準規(guī)定的構件確定其加固方案.3.7對不滿足標準規(guī)定的構件,按確定的加固方案進行加固計算.3. 8考慮地震作用效應,當加固構件的剛度變化引起結構構件內力變化明顯時建議按內力變化幅度為5%作為界限,應進行加固方案的

12、結構整體計算及驗算.3 .9根據以上確定的加固方案及工藝進行加固設計的施工圖繪制.3.10加固設計圖紙報請施工圖設計文件審查機構進行審查,依據審查意見修改加固設計圖紙4 .加固設計及其加固本錢限制加固方案應滿足相關政策、標準要求,盡量減少加固的工作量,做到經濟合理、方便施工,避免工程加固后出現(xiàn)剛度突變、薄弱層等抗震不利現(xiàn)象,保證結構的承載水平、變形水平、抗裂性 能、穩(wěn)定性能、耐久性能及抗震性能.各類裂縫以恢復性加固方案為主；強度、剛度、抗裂性、 穩(wěn)定性、耐久性缺乏的構件可采取外包加固為主的方案；抗震性能依標準規(guī)定的舉措進行加固,保證加固后的結構具有足夠的延性.4 .1采取恢復性加固克服震害缺陷

13、 ：其加固方案應根據構件的受力特點、構件的破壞形態(tài)、構件 的裂縫寬度、構件的變形狀況,采取區(qū)別對待的原那么進行加固；對于碎、松或裂縫較大的結構構 件或部位宜采用可靠的化學膠凝方法膠凝現(xiàn)狀,盡量防止鑿除、撤除引起內力重分布的方法,本著膠凝現(xiàn)狀、外包加固的原理進行加固；當構件變形不滿足相關標準規(guī)定時,應采取可靠方案,使變形復位后進行加固.舉例:砼構件的裂縫寬度小于0 . 3mm 時,采取外表封閉處理方法；砼構件的裂縫寬度大于0 . 3mm小于3mm時,采取化學灌漿加固方法；砼構件的裂縫寬度大于 3mm ,且構件變形不滿 足標準規(guī)定,那么優(yōu)先進行變形復位,采取化學灌漿方法結合碳纖維加固方法進行加固.

14、4 .2原設計、原施工的缺陷加固：在加固設計中,對原設計存在的缺陷、原施工存在的缺陷必須 克服,本次地震的許多震害現(xiàn)象是由于原設計或原施工存在的缺陷引起的.在加固設計中針對不 同的原設計缺陷、原施工缺陷采取對應的加固或改造方案進行加固或改造設計.舉例1:磚混結構的原設計 6m大梁,在梁支座處的磚柱處未設置梁墊塊,在加固設計中就應該對梁支座進行局壓計算,當不滿足局壓承載力時應對梁支座采取加固舉措；舉例2 :某磚混教學樓的7 .2m大梁端部墻體設置砼構造柱,原設計根據框架的相關構造進行設計,在加固設計中就 應該采取舉措或使梁支座改變?yōu)殂q支座,或加固構造柱形成框架受力體系；舉例3:某磚混教學樓為L型

15、嚴重平面不規(guī)那么結構,樓梯間居于L型平面的縱橫向交點處, 在加固設計中優(yōu)先在梯間位置設 置抗震縫,將一個復雜的結構單元改造為兩個簡單的結構單元.4.3構件承載力、變形不滿足標準規(guī)定的加固：應根據原設計圖紙、工程現(xiàn)狀和當前載荷要求進行計算,當構件的承載力、變形不滿足相關標準、規(guī)程的規(guī)定時,必須對不滿足規(guī)定的構件進行加固.構件的加固設計中,特別注意不能形成結構體系的剛度突變、薄弱層等抗震不利現(xiàn)象,因此應優(yōu)先采用不增加構件剛度截面的方法進行加固.舉例：某家?guī)У旯こ痰牡讓?其縱向剛度不滿足規(guī)定,剛度嚴重不均勻,加固設計對底層磚墻采用砼夾板墻進行加固,并新增鋼筋混凝土墻段調整剛度的不均勻性,所加固部位對

16、應的二層及以上墻體的承載水平滿足標準規(guī)定,但上部墻體地震時造成裂縫.其加固設計就應該對一層 墻體進行側向剛度加固,上部墻體僅需要進行裂縫的恢復性加固.4.4抗震舉措加固：根據原設計圖紙、現(xiàn)場實際狀況、鑒定報告、川建發(fā)2 00 8 36號文件第四條、第六條規(guī)定的標準,對于不滿足抗震舉措要求的房屋進行抗震舉措加固.舉例：2003年設計的某中學五層磚混外廊式教學樓,高度18 . 5 m,震后按抗震設防分類為重點設防類、抗震設防烈度為7度進行抗震加固,其高寬比、構造柱布置、圈梁布置均滿足GB5 0 0 11 - 2 0012 0 0 8年版的8度抗震設防舉措規(guī)定.根據GB500 1 1-20012 0

17、 08年版的第7.1 . 2-1、7 . 1 .2 -2、7 . 3.1-2、7 . 3.1 3條規(guī)定,該教學樓的層數(shù)、高度不滿足 GB50011-20012021 年版的規(guī)定,因此教學樓加固設計中必須要求撤除頂層、加固后使用.4. 5注意加固設計構造舉措：加固設計不屬常規(guī)設計,設計人員對相關標準、標準、材料指標了解、理解的不夠深入,有些加固方法目前尚未制訂統(tǒng)一標準,構造舉措常被遺漏.建議在加固設計中結合?磚混結構加固與修復?03SG611?混凝土結構加固構造 ?06 S G311 1等圖集進行加固設計.4. 6加固構件加固完成后,存在加固構件應力滯后的問題,在加固設計中盡量保證新老結構的共同

18、受力,加固前能夠卸除的荷載盡量卸除.可采用千斤頂反向加荷的卸荷方式,也可采用移去活荷載、防止施工荷載的簡單卸荷方式進行卸荷.4.7加固修復如果改變了使用功能或建筑外觀,應根據當?shù)卣囊?guī)定,遵守城市總體規(guī)劃要求.5. 加固設計的計算書編制加固設計的計算書,是作為加固施工圖設計文件審查的重要依據,是加固設計的重要組成部分.計算書一般需要包含以下內容：5.1描述建筑物的設計年代、修建年代、原設計根本參數(shù)、原設計的構件材料強度等級、震害情 況、鑒定結論.5.2描述加固設計的相關參數(shù)、加固設計的相關統(tǒng)計數(shù)據、加固計算的工程或內容.5. 3 描述加固完成后的抗震設防目標及加固后的設計使用年限.5. 4詳

19、細描述結構整體加固計算所依據的標準、原理、方法,描述構件加固計算所依據的標準、 原理、方法.當計算原理、方法不屬于相關標準、規(guī)程、軟件規(guī)定的計算條件范圍時,應標注計 算原理、方法所依據的相關論文、資料,并將論文、資料的復印件作為計算書附件,以便于加固施工圖設計文件的審查.5 .5 計算書應包含對原工程進行復核計算的相關計算成果,依據計算成果,確定并標注承載力、變形不滿足相關規(guī)定的構件.5 .6承載力、變形不滿足相關規(guī)定的構件,計算書應包含其相關的加固設計計算成果.5 . 7當加固構件的剛度變化引起結構構件內力變化明顯時,計算書應包含結構整體計算及驗算的相關計算成果.5. 8加固設計如果改變原設

20、計使用功能或使用狀態(tài),還應提供相關的復核計算成果.6. 加固設計總說明的內容加固設計總說明,在指導加固施工中起到重要的作用,作為加固施工圖設計文件審查的重要 依據,應該在加固設計中引起足夠的重視.一般需要包含以下說明內容：6. 1概述：描述建筑物的設計年代、修建年代、結構類型、層數(shù)、高寬比及相關幾何參數(shù),描 述原設計根本參數(shù)、震害情況、鑒定結論；描述加固設計的根本參數(shù)、加固完成后的抗震設防目標及加固后的設計使用年限.加固設計如果改變原設計使用功能或使用狀態(tài)例如：改變原設計的使用荷載限制,還應該針對改變的原因進行說明.6. 2設計依據：應列具加固設計依據的政策文件及文件號,依據的標準及標準版本,

21、依據的原設計 圖、設計變更文件或竣工圖,依據的檢定報告名稱及鑒定單位.6 .3加固的部位、構件：結合加固詳圖,描述該加固設計所涉及的內容、部位、構件.6 .4加固材料：依據相關標準、規(guī)程、材料標準,對該加固工程所使用加固材料的規(guī)格、指標、 參數(shù)進行詳細規(guī)定.6 .5 加固工藝：分別詳述該加固工程不同加固方法對應的加固工藝,對加固工藝的操作流程、使用設備、技術舉措、施工要點、考前須知、平安舉措等進行詳細說明.6.6免責內容：6.6.1工程技術舉措無法執(zhí)行或不能到達國家新公布的抗震設防要求的加固內容,要注明是根據四川省人民政府令第 226號第十七條規(guī)定進行加固,并描述結構體系或構件補強后 ,其相關

22、承 載水平、變形水平、抗裂性能、穩(wěn)定性能、耐久性能及抗震性能方面的改善情況.6.6 . 2明確要求加固施工之前,對現(xiàn)場所有構件、部位進行詳細調查,并做好記錄,對于加固設計未涉及的缺陷及震害現(xiàn)象,要求及時報設計單位補充相關加固設計；當發(fā)現(xiàn)嚴重缺陷時,應立即停工,并會同業(yè)主與設計單位及時處理.6.6.3 由于是震后加固,可能存在未發(fā)現(xiàn)的缺陷,因此對于現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的缺陷、使用過程發(fā)現(xiàn)的缺陷要進行相關規(guī)定；要按?鋼筋混凝土結構加固設計標準?GB50 367- 2 00 6第3. 1 . 7 -3條要求進行定期檢查.6 . 6 .4在加固過程中可能發(fā)生強余震,應規(guī)定強余震發(fā)生時的相關舉措及要求.6.6 .5

23、改變加固工程使用環(huán)境及用途時,應明確技術鑒定及設計同意事項.7 加固設計常見問題在施工圖設計文件審查過程中,存在各類加固設計的問題,現(xiàn)針對一些共性問題歸納如下：7. 1加固設計計算書存在的問題7. 1.1計算書無相關責任人員的簽名、注冊結構師簽章、設計單位簽章；甚至于有些設計 單位不知道需要有加固計算書.7.1.2計算書無相關的說明及數(shù)據統(tǒng)計.7.1.3計算參數(shù)取用錯誤；采用的構件強度等級高于原設計值；鑒定報告未對構件強度等級 進行鑒定,在直接引用原設計的強度等級計算時必須慎重.7. 1.4荷載大于原設計荷載時,應復核根底及相關構件.7.1. 5由于缺乏原設計資料、或原設計資料不全、或工程經過

24、改造,結構平面與現(xiàn)場實際不符,構件布置與原設計或與現(xiàn)場實際不符7.1.6未提供原設計的復核計算、或未提供加固構件的加固計算,應提供加固后的結構整體 復核計算但未提供.7 .1.7修復的震損構件,加固后進行承載力驗算時,原結構局部的承載力應按相關加固標準規(guī)定進行折減；構件加固計算未按相關加固標準規(guī)定的方法、原理進行計算.7 .2加固設計總說明存在的問題7 .2.1說明的內容不完整完整性見第6節(jié)要求,無法正確指導加固施工.7. 2 . 2設計依據不完整,或引用的標準、規(guī)程錯誤.7 . 2.3加固所用材料不應指定廠家及品牌.7.2. 4 規(guī)定的加固材料強度等級低于該構件原設計的強度等級.7 . 2

25、.5特殊部位加固用的普通砼應采用微膨脹砼.7.2 . 6未明確相關的錨固、搭結長度.如：化學植筋的錨固長度.7 . 3設計圖存在的問題7.3.1加固設計漏項例如：女兒墻、雨棚、屋頂煙囪等 非結構構件的抗震構造、做法原設計不合理,需要撤除或采取加固舉措,但加固設計圖紙漏缺其加固設計項.7 .3.2構件外包加固前,未要求對構件震害的裂縫、漏筋、碎、斷等缺陷進行恢復性加固7. 3. 2構件的缺陷未根據構件受力狀態(tài)、裂縫寬度、裂縫狀態(tài)區(qū)分加固方法例如：有些加固設計中,只要磚墻出現(xiàn)裂縫就全部采用水泥鋼絲網進行整片墻體的加固7 .3.3外包加固后形成結構體系的剛度突變或框架結構的薄弱層.7.3.4 采用無

26、法實現(xiàn)的托梁加固方法進行結構加固.7.3. 5加固設計的構造節(jié)點不完整、或不合理例如：外包水泥鋼絲網磚墻加固,未表達穿越樓層構件的構造做法、未表達根底構造做法.7.3. 6只有加固詳圖,無相關的索引標注例如：需要加固的構件未從結構平面圖索引至相關的加固詳圖.7 .3. 7 加固的工藝種類過多例如：可以統(tǒng)一采用碳纖維加固工藝,但設計既有碳纖維加固工藝,也有粘鋼加固工藝.7.3. 8作為抗震不利的樓梯間,未對樓梯間進行必要的加固例如：未對懸挑樓梯、預制樓 梯進行加固.7.3 .9僅進行恢復性震害加固設計,未進行抗震設防舉措的加固設計.7 .3. 10空心砌塊、多空磚砌體墻體的裂縫未進行恢復性加固就

27、采取外包方式進行加固,或采用無法實現(xiàn)的壓力灌漿方式進行墻體裂縫的恢復性加固.8. 其它相關問題震后建筑物的加固工作是個龐雜的社會工作和技術工作,在災后重建中會出現(xiàn)各類不同的問題,針對一些代表性的問題建議如下：8. 1落地橫墻超過二層橫墻數(shù)量 60%勺家?guī)У杲ㄖ锛庸淘O計：有加固價值或必須加固使用 的家?guī)У杲ㄖ?其橫向接近砌體結構特性,縱向接近底框結構特性,本類結構在加固設計中注意以下問題：8.1 . 1底層縱向與二層縱向剛度比應滿足GB500 1 1 -20012021年版第7. 1. 8 -3條規(guī)定.8.1.2加固后盡量使一層剛度均勻、對稱,特別注意一層縱向剛度的對稱性、均勻性加固.8 .1.3 縱向與橫向側剛比限制在0. 5 - 1. 0之間.8.1. 4 一層兩外縱墻側剛比之和與縱向總側移剛度比限制在0.4-1.0之間.8.1.5 一層兩外縱墻的側剛比限制在0.7- 1.0之間.8. 1 .6當采用鋼筋砼墻進行側向剛度加固時,其最小寬度不小于0 . 8 m;當采用組合墻體進行側向剛度加固時,