在建筑的生命历程中,随着时间的推移和环境的变化,许多既有建筑面临着结构老化、功能不适应、安全性降低等诸多挑战。加固改造作为一种赋予旧建筑新生命的有效手段,正日益受到广泛关注。本加固改造项目案例,借助专业的工程软件PKPM,对建筑结构进行了全面而精准的分析。从结构的安全性评估到加固方案的设计与实施,每一个环节都凝聚着工程师们的智慧与汗水。我们希望通过这个案例,为类似的加固改造项目提供有益的参考和借鉴,共同推动建筑行业在可持续发展的道路上迈出坚实的步伐。
本工程为荆州某职业学院食堂及大学生活动中心,地点位于荆州市,抗震设防烈度6度,设计基本地震加速度0.065g,设计地震分组第一组;场地类别Ⅲ类。本工程抗震设防分类为乙类(重点设防类),按6度进行抗震设计,按7度要求采取抗震措施,框架抗震等级为3级。基本风压0.3KN/m2,地面粗糙度B类,基本雪压0.4KN/m2。
本工程为新建成工程,为3层框架结构,由于食堂部分按照新工艺要求,需在原设计楼板上砌筑120厚ALC条板隔墙重新设计,并改变了部分楼面使用功能增加了荷载,需要对原设计施工图、原结构竣工图纸、现场施工记录进行复核,确定合适的加固方案,加固设计后续使用年限为50年。
本工程已委托专业机构对现有结构进行全面检测,包括混凝土强度、钢筋锈蚀情况、构件尺寸。检查结构是否存在裂缝、变形、不均匀沉降等问题。
根据检测结果,在PKPM鉴定加固软件中创建结构模型,确保模型的准确性,包括构件尺寸、材料属性、荷载情况等,根据加固设计后建筑的后续工作年限确定建筑类别以及相应的设计规范。在软件中输入梁、柱的实配钢筋信息,PKPM结构设计软件2025R2.1版本可直接读取.DWG格式的梁、柱施工图,只需通过简单的三步(①打开梁图;②选择图层;③自动识别)操作后,程序可自动将实配钢筋与构件做相应匹配。
运行软件对现有结构进行分析,得到结构内力、变形等结果,且软件自动整理梁、柱纵筋和箍筋实配与计算的比值,通过分析可快速确定结构的薄弱部位和存在的问题。经复核,原基础承载力满足设计要求,柱配筋率和承载力满足设计要求。本工程二层楼面承受的荷载增加,需要对二层楼板梁、板进行加固设计来提高其承载能力。
本工程二层楼面梁承受荷载增加较大,跨中受弯承载力和支座处抗剪承载力均出现不满足的情况,可通过增大截面、粘贴钢板或碳纤维等方式进行加固。板面荷载增加,可采用粘贴碳纤维布对板进行加固。PKPM鉴定加固模块,可以提供多种加固方法选择,例如增大截面法、外包型钢法、粘贴钢板法、碳纤维加固法等。
PKPM结构设计软件2025R2.1版本丰富了多种加固方法,如圆柱增大截面法,矩形柱不对称增大截面法,梁复合加固法(梁上粘钢板+梁下增大截面法、梁上粘纤维+梁下增大截面法),梁两侧不等宽增大截面法等,更加符合实际工程项目的需要。
本工程综合考虑结构评估、加固目的、加固方法、施工条件、经济成本等因素,确定梁采用外包型钢法加固,材料选用Q345;板采用粘贴碳纤维布加固。
PKPM鉴定加固模块可直接输入加固方法的具体参数,如加固材料的强度、厚度、布置方式等,进行加固后的结构分析计算,输出加固后的结构内力、变形、应力等结果,且软件依据《混凝土结构加固设计规范》自动整理梁正截面和斜截面计算型钢面积和实配型钢的比值、加固梁正截面承载力提高幅值,如果计算结果不满足要求,可以调整加固参数或者更换加固方法,重复上述步骤,直到得到满意的结果。
针对加固结构的方案设计,PKPM结构设计软件2025R2.1推出了加固智能辅助设计产品AID-JG,快速录入实配钢筋后,能一键筛选需要加固的构件,自动完成加固方法优选,自动将最优加固方法布置到构件上,并给出详细材料用量,无需反复在建模与计算间切换调整加固方案,并提供内容丰富的加固优选报告和结果图形展示。
PKPM可以根据加固设计结果生成详细的加固平面布置图,包括加固构件的布置、节点详图和材料清单等。PKPM结构设计软件2025R2.1版本加固施工图优化升级,依据国标图集07SG111-1和07SG111-2进行加固施工图的标注表达,更加符合设计师的出图习惯。
经过本次加固设计,原建筑结构的安全性和可靠性得到了大幅提升。这不仅为建筑的继续使用提供了保障,也为人们的生命财产安全保驾护航。同时,本次加固设计也为我们积累了宝贵的经验,使我们对PKPM软件的应用有了更深入的理解和认识。展望未来,随着建筑行业的不断发展和技术的不断进步,我们相信PKPM软件将会在更多的加固设计项目中发挥更大的作用。我们也将不断学习和探索新的加固技术和方法,提高自己的专业水平,为建筑结构的安全稳定做出更大的贡献。
作者:顾媛媛(荆州市城市规划设计研究院)、臧丽(北京构力科技有限公司)
审稿丨刘孝国、周盼、黄怡萍、杨博颜
编辑丨王蕊 责编丨张跃飞