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1、工程概況

東營市公路管理局辦公樓位于山東省東營市，原結構為8層鋼筋混凝土框架結構，局部9層電梯機房，無地下室，總建筑面積約8600平方米，1998年7月竣工投入使用（圖2）。

 
圖2 東營市公路管理局辦公樓北立面

因業主使用要求，需將1~6層平面中部分構件切除、并在相應位置增加構件（圖3），使平面成為規則的矩形。
 

圖3圖中交叉線填充為原構件切除區域，斜線填充為新增構件區域。

改造后1~6層平面與原7層相同（圖4），各層平面軸線尺寸64.8m×16.2m。

圖4 原7層平面

改造各層平面后，增加與1~8層相同平面尺寸的第9層（圖5），

圖5 第9層平面

局部十層為電梯機房、水箱間，十層外圈為裝飾構架梁，改造后建筑面積約10000平方米。
設計之前，我單位對原結構進行了鑒定，作為設計的依據之一。改造設計的同時，應對結構進行抗震加固設計，改造加固后整體結構滿足國家現行有關標準的要求。
建筑結構的安全等級：二級。設計使用年限：40年（到期后應進行可靠性鑒定，合格可繼續使用）。建筑抗震設防類別：標準設防類（丙類）。地基基礎設計等級：乙級。
本工程自然條件：基本風壓：ω0=0.50kN/m2（n=50），ω0=0.55kN/m2（n=100）。地面粗糙度：B類。基本雪壓：s0=0.30kN/m2。抗震設防烈度：7度。設計基本地震加速度：0.10g。設計地震分組：第三組。建筑物場地類別：Ⅲ類。
2、改造加固方案選取
增層改造后，該建筑9層、局部10層，高度39.6m，根據《高層建筑鋼筋混凝土結構技術規程》（JGJ 3-2010）為A級高度鋼筋混凝土高層建筑。
可供選用的改造加固方案：
直接增層改造加固，增層加固改造后結構形式仍然是高層鋼筋混凝土框架；
增加剪力墻，改變結構體系改造加固，增層加固改造后結構形式為高層鋼筋混凝土框架—剪力墻。
2.1直接增層改造加固（高層鋼筋混凝土框架結構）根據《高層建筑鋼筋混凝土結構技術規程》（JGJ 3-2010），該建筑增層后框架抗震等級：二級。
經計算，1~6層存在不同程度的框架柱軸壓比超限的情況；由于1層層高較大，為薄弱層，在水平荷載作用下，底層框架梁、柱，其他層框架梁、柱，存在不同程度的承載力不滿足要求，需進行加固處理。
對于軸壓比不滿足要求的框架柱，應采用增大截面法進行加固，柱截面增大后剛度變化，會影響周邊構件，需反復調整計算；本工程承載力不滿足要求的柱、梁最有效的加固方法仍為增大截面法；增大截面法需采用高強自密實免振搗灌漿料施工，工程造價較高；且由于1層層高較大，加固后仍為薄弱層。
基于造價和增層改造加固后結構抗震性能方面的原因，舍棄了直接增層改造加固的方案。
2.2改變結構體系改造加固（高層鋼筋混凝土框架—剪力墻結構）
經試算，選取在各層圖6所示增設剪力墻的方案，剪力墻延伸至9層頂。

圖6剪力墻布置平面圖

對于高層鋼筋混凝土框架—剪力墻結構，根據《高層建筑鋼筋混凝土結構技術規程》（JGJ 3-2010）8.1.3條第2款：當框架部分承受的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的10%但不大于50%時，按框架—剪力墻結構進行設計。該結構增層并增設剪力墻后，滿足該款要求，框架抗震等級為三級，剪力墻抗震等級二級。
由于結構形式改為框架—剪力墻結構且框架抗震等級為三級，經計算改變結構體系后不存在框架柱軸壓比超限的問題；加固范圍為與剪力墻相連的框架梁、柱，使其加固后滿足與剪力墻相連的框架的要求；其余框架梁、柱不需加固；剪力墻為新加構件，施工空間較大便于澆筑，采用普通混凝土即可，造價較低；由于增設剪力墻加大了結構整體剛度，改變結構體系后，不存在薄弱層；結構整體抗震性能較好（圖7）。

 
圖7