某四层办公楼，施工完成基础顶面～一层的柱混凝土浇筑后，应业主要求增加一层，增加一层后，主体结构经过PKPM (SATWE)验算，发现该建筑的底层柱轴压比、剪压比、柱计算配筋超限；部分柱下独立基础抗冲切、承载力不满足，所以针对该建筑情况是在建的特殊情况，基坑还未回填，对不满足要求的柱及柱下独立基础进行加固设计。
一
工程概述
某四层办公楼,抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组第三组，II类场地。基本风压:Wo=0.30 KN/m²，地面粗糙度类别为C类，风荷载体型系数取1.3；基本雪压：So=0.10KN/m²。基础持力层为松散卵石层，地基承载力特征值fat=180kPa。梁、柱纵筋采用HRB400E;柱下独立基础采用HRB400；梁、柱箍筋采用HRB400，梁、柱、板、基础混凝土采用C30。基础底面埋深为-5.000m，首层层高5m，二层~四层层高4m，出屋面楼梯间层高4.45m，室内外高差0.10m。一层使用功能为开敞办公室和部分独立办公室，二层、三层使用功能为开敞办公室，在装修阶段将分隔为小隔间;四层为独立办公室;屋面为上人屋面。
该办公楼于2020年10月底开始施工，在11月初开挖至基础持力层，继而完成基础、基础顶面~一层柱施工。在完成基础顶面~一层柱的混凝土建筑后，业主要求增加一层，即第五层与第四层相同。按增加一层后进行验算，发现底层柱轴压比、剪压比、柱计算配筋超限;部分柱下独立基础抗冲切超限、承载力不满足。同时施工按进度计划进行，在此期间业主重新报规，同时进行加固设计。拟定结构加固施工在主体结构完成之后，二次结构施工之前，且上部结构混凝土强度达到100%后，再进行加固施工。
图1 二层、三层平面图
二
加固思路、措施
2.1 楼面荷载、墙面荷载未优化前的情况
按建筑做法、精装修阶段楼面工程、墙面工程做法：
1）二层、三层在精装修阶段采用200mm厚混凝土小型空心砌块（容重y=8KN/m³）砌筑。墙体定位由精装修时确定，按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）表5.1.1注6，楼面附加活载= (8x0.2 20x0.02x2)x (4-0.1)/3=3.12KN/m²，且≥1.0KN/m²。楼面活荷载标准值=2 3.12=5.12 kN/m²，活荷载标准值按5.2KN/m输入。其他墙体采用页岩多孔砖（容重y=16KN/m³）。
2）卫生间采用200mm厚烧结页岩砖（容重y=19KN/m³），贴 12mm厚瓷砖。
3）幕墙按照《建筑结构荷载设计规范》(GB50009-2012）一附录A项次17一玻璃幕墙取值1.5x（1 30%）=1.95KN/m²，取值2.0kN/m²。
4）安装蹲便器的公共卫生间采用同层排水，垫高400mm。垫高部分采用轻质材料（容重y=14.0kN/m³）垫高。
在上部主体结构二次装修荷载不优化的情况下，按5层计算的结果如下：
图2 第1层、第2层超筋超限信息汇总
图3 第3层超筋超限信息汇总
根据计算结果，主体结构的指标满足规范要求。主要问题集中在柱轴压比超限。采用减轻荷载的方法，以减小柱的轴压比。对于基础顶面~一层的柱，采用增大截面法加固。
2.2楼面工程、墙面工程的减荷
1）原二层、三层采用的200mm厚混凝土小型空心砌块改为轻钢龙骨隔墙，轻钢龙骨隔墙的墙面面荷载≤0.75KN/m²。则附加活荷载=0.75x(4-0.1)/3=0.975KN/m²<1.0KN/m²,取1.0 KN/m²作为附加活荷载。楼面活荷载标准值=2.0 1.0=3.0KN/m²，活荷载标准值按3.0KN/m²输入。
外墙设计建筑的保温节能等建筑要求，不做改变。内墙的其他墙体改用混凝土空心砌块，容重y=11KN/m³。
2）与建筑专业商议，卫生间自楼面以上1.8m范围内，采用200mm厚烧结页岩砖砌筑：1.8米以上采用混凝土空心砌块。减轻卫生间墙体的荷载。
3）邀幕墙专业设计提前参与设计,经幕墙专业设计计算，幕墙面荷载实际可控制在1.5KN/m²（含龙骨、爪件等）。
4）与建筑专业、给排水专业商议，安装蹲便器的公共卫生间仅安装蹲便器的区域垫高350，垫高区域的材料改用更轻质的回填材料，容重y≤7.0KN/m²。
经过减轻楼面、墙面的荷载，重新计算结果如下:
图4 减荷后第1层、第3层超筋超限信息汇总
柱暂时仅施工到一层，对于第3层的柱，按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（2016年版）表6.3.6注3，加强柱箍筋配置，使框架柱的体积配箍率pv≥1.2%，提高柱的轴压比限值[uN]=0.85 0.10=0.95>0.866。而对于基础顶面~一层的柱，则采用增大截面法加固。
三
框架柱加固
与经过减轻楼面、墙面的荷载后重新计算的结果校核。部分基础顶面~一层的框架柱实配纵筋、箍筋，不满足现在的计算值。
在PKPM—JDJG模块中，在“实配钢筋标签页下”选择“柱实配”按钮下“布置柱钢筋”。然后在加固构件标签页下选择“柱加固”按钮，对轴压比超限及基础顶面~一层的柱实配纵筋不满足的框架柱，采用增大截面法。
图5 柱实配钢架 图6 柱加固-增大截面法
在SATWE计算结果中查看某框架柱的计算结果、加固大样图如下：
图6 某框架柱加固大样图 图7 某框架柱的计算结果
经过PKPM—JDJG、STAWE计算后，满足现行国家规范、标准的要求。
四
柱下独立基础加固
按已施工柱下独立基础验算结果，有3个柱下独立出基础（DJ-8、DJ-11、DJ-14）不满足地基承载力；4个柱下独立出基础（DJ-8、DJ-11、DJ-14、DJ-17）不满足冲切剪切验算。
图9 柱下独立基础承载力图
对柱下独立基础采用加大基础底面积法进行加固，基础底面每边加宽300mm，并且将基础厚度加厚100mm~150mm，基础采用锥形截面。
经PKPM—JCCAD计算，加固后独立基础地基承载力、冲切剪切满足国家规范、标准的要求。
图10 承载力、冲切验算不满足的柱下独立基础加宽、加厚，改为锥形基础
图11 单柱基础加固大样图
图12 双柱联合基础加固大样图
图13 柱下独立基础加固的现场照片
五
结论
本项目在完成基础顶面~一层的柱混凝土浇筑后，业主要求增加一层。由于主体结构的自重荷载增加了一层，实现增层的重点在于减轻上部结构的二次装修荷载。而针对不满足计算的结构构件进行加固设计，采用增大截面法和加大基础底面积法。
结构的加固设计至关重要，PKPM—SATWE、JDJG可根据构件截面、实配钢筋、加固方式等信息进行分析，是成熟的结构加固计算软件，可以帮助工程师完成结构加固设计。
参 考 文 献
[1]GB50367-2013混凝土结构加固设计规范北京:中国建筑工业出版社，2013.[2]13G311-1 混凝土结构加固构造北京:中国计划出版社，2013.[3]GB50010-2010(2015年版）混凝土结构设计规范北京:中国建筑工业出版社，2015
,
