济南华联嘉华购物广场增层加固改造设计-加固改造设计



             济南华联嘉华购物广场位于经二路西段,2000年前后,建成时地下1层,地上5层,建筑高度22.770米,钢筋混凝土框架结构,主次梁等高的密肋膜壳楼盖,筏板基础。上部结构由2道变形缝分成3个单体(原屋顶平面见图1,上南下北),中西侧2单体于2008年前后行了加层改造,即在屋面以上增加两层钢框架结构,作为车库使用,加层改造后的总建筑面积约为5.2万平方米。
     
    图1 原屋顶平面图

            根据经营要求,建筑物东侧单体需进行加层改造,加层后,原五层顶屋面变为六层,作为车库或经营使用,原五层新世纪影城搬迁至新建七层。加层设计时,结构标高布置需在满足影厅净高要求的同时兼顾新加楼层与周边建筑物车道的交通衔接、屋顶凉水塔、影院放映厅、已有楼梯、电梯等,平面、剖面布置较为复杂,剖面见图2。
     
    图2 影院区域剖面示意图
            加层部分采用钢框架结构:楼板采用压型钢板为底膜的钢筋混凝土楼承板,屋面板采用钢桁架轻型复合板;框架柱采用双向稳定性能较为合理的圆形钢管截面;通过外包上下连续贯通的钢筋混凝土柱墩实现钢柱底部与原钢筋混凝土结构的刚接连接。
            建筑物所在区域抗震设防烈度为6度,设计地震分组为第三组,设计基本加速度为0.05g。现建筑物抗震设防分类为重点设防类,加固改造计算时地震作用取7度(0.10g),原有钢筋混凝土框架的抗震等级提高至二级。整体计算可知,原有结构主要存在下部楼层柱轴压比超限、上部楼层柱体积配箍率不足、框架梁端部截面抗弯承载力不足等问题,相应采取了柱加大截面、柱端外包碳纤维片材、梁端加腋的加固方式。
            改造施工过程中,影城向商场提出了增设巨幕影厅的要求,巨幕影厅设在中间单体的七层,该方案的实施需将八层局部钢梁楼面拆除,并将周边钢柱接长后新做屋面。本部分改造的难点在于原边跨为六层设斜撑的两层外挑结构,斜撑支撑上部两层的荷载,八层钢梁拆除后切断了外挑部分与内部的拉结,斜撑内力增大、悬挑结构有整体失稳的趋势。此外,影院提出了加固后不能影响影厅内使用、看台下做疏散通道的要求。分析讨论后,采取在看台下增设钢管斜杆的加固方式,外挑部分亦增设斜杆、并加强下部斜撑(图3),使结构局部形成了几何不变体系,多道安全储备的同时也满足了影院的使用要求,一举两得。
     
    图3 巨幕影厅钢斜杆加固悬挑结构剖面示意图

            影城搬迁至七层后,相应的消防疏散亦不满足要求,需增设消防疏散楼梯或将原有楼梯接长至七层。然而商场已有的复杂平面布局给楼梯的改造提出了新的难题:建筑内部新增楼梯会减少经营面积、影响正常经营;室外增设楼梯至地面将会阻碍地面的消防车道。分析讨论后决定采取在建筑物外新增外挑钢楼梯的方式,对原有楼梯在室外进行接长。外挑楼梯主受力梁下设钢斜撑,受力梁与钢斜撑直接与原结构混凝土柱连接,保证结构安全的同时大幅度减少了加固量。外挑楼梯钢梁遇相邻建筑框柱时,采用了滑动支座连接方式,兼顾竖向承载的同时避免了地震作用下的相互影响。悬挑楼梯的平面及剖面分别见图4、图5。
     
    图4 外挑钢楼梯平面图
     
    图5 外挑钢楼梯剖面图
            其他加固改造内容还包括原加层钢柱底部连接的加强、原屋面中庭天井的补空、两处扶梯增层、货梯增层、楼梯增层、商户内荷载增加后梁板加固等。