结构的加层基本可以归结为二大类方式:直接加层法和外套结构加层法。直接加层法适用于在原承重结构和基础的承载力有一定富裕和潜力的前提下,且开间较小、而加层改建也无大开间要求的情况下,这时,直接加层方案的经济性较好、工期较短,应予以优先考虑。但是,直接加层往往因原结构的承重结构或地基基础难以承受过大的加层荷载,而大规模地加固原结构,不仅费时费力而且很不经济;此外,还有其他一些原因使直接加层法受到很大限制,臂如,新增结构的建筑布局受制于原结构,或用户搬迁困难、加层施工时不能停止使用等。外套结构加层法是直接加层法不可行情况下一的选择。外套结构加层方案可分为分离式和整体式两类。分离式加层具有传力路径明确,计算简图明晰,对原结构影响较小,而且增加的结构平面布置灵活,因而应用较广。但是,分离式大的缺陷是易形成“头重脚轻”、“上刚下柔”的“高鸡腿”结构,柔性底层容易形成抗震薄弱环节。整体式避免了分离式出现的“高腿柱”现象,减小了底层柱的计算长度,提高了抗侧刚度。但加层后,新旧结构之间作用不明确,竖向和水平传力路径复杂,难以形成清晰明确的计算简图。由于缺乏试验数据和震害资料的实证,无法验证新旧结构的实际受力情况是否和计算模型相符。对强度的过度依赖和要求既不合理也不经济,所以,出现了从“抵抗”地震作用转到“避开”的思想。相对于上述传统方法解决建筑物加层中的抗震问题,将现代结构控制技术应用于旧建筑的加层改造,是一个新的发展方向,走抗震与减震相结合的道路,是发展的必然趋势。目前有两类方法:隔震减震和消能减震。
结构动力检测
为了提高传统检测鉴定方法的准确程度,做到全面评定房屋的安全状况,为此开展动力检测。采用脉动法对一期主厂房在设备运行状态下进行动力测试,测试设备采用由同济大学土木工程学院研制的SVSA振动信号采集分析仪,传感器采用LC0132T内装IC压电加速度传感器。测试分为三个工况,工况是南北向平移振动信号测试,第二工况为东西向平移振动信号测试,第三工况为楼板竖向振动信号测试。信号数据处理由采集系统配套软件依靠计算机完成。根据建筑结构荷载规范经验公式,可以算得结构的第1自振频率为1.814Hz,根据高层建筑混凝土结构技术规程经验公式,可以算得结构第1自振频率范围1.786~2.381Hz。由测试结果可以看出,实测频率值大于经验公式取值,即实测周期比经验周期短,认为测试结果正常,当前厂房结构状态良好。由实测得出的基本周期比经验周期短的原因,是因为脉动测试时结构处于微小振幅下,而且经验公式也是由大量的设计计算结果总结所得,设计计算时数学模型的简化对周期有影响,加上计算采用的大荷载,通常都大于实际结构重量,因而实测所得的基本周期会比计算所得的短,通常也小于经验公式所得值。相反,如若实测周期较明显大于经验公式值,则说明结构很可能存在某方面的问题。
改造加固设计与新建筑的结构设计有很大区别,在验算现有构件的承载力时应按《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2001)第4.1.2条的规定考虑楼面活荷载的折减;钢筋混凝土现浇楼板的梁,核算其受弯承载力时,跨中应考虑现浇板有效受压翼缘宽度,跨中和梁端受压区钢筋的双筋梁作用;框架梁核算端部承载力和裂缝时的弯矩值应取柱边值而不应取柱中值;各构件的混凝土强度应按检测的实测值换算为设计值取用。因此,采用计算软件作整体内力分析后,必须对构件作局部验算,不能像新工程设计那样直接把软件整体计算结果拿来应用。局部计算可以用软件工具箱,也可采用手算。在一些改造加固工程中,由于只采用软件整体计算结果,不作局部补充验算,对实际不需要做加固处理的构件也进行加固,不但增加了材料、工期和造价,而且会对原有构件产生不必要的损伤。