導(dǎo)語：深究酒店圍合庭院加層設(shè)計一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

在建筑平面范圍內(nèi)增層是對既有建筑進行改造的常用手段，受既有建筑平面布局所限，改造后，建筑功能難以得到根本的改善。將室外的庭院圍合，形成共享大空間，可以使建筑的功能布局煥然一新，取得極好的經(jīng)濟、社會效益，是一種新思路。南京中心大酒店位于市中心最繁華地段，建成于1989年，原建筑在規(guī)模和布局上已難以滿足市場的要求。在加層改造中，將1200m2的半圓形室外天井圍合成9層高的超大共享空間，大大優(yōu)化了酒店的功能布局。改造后，在原鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)上，新增了2層樓面、9層高的幕墻體系及大跨屋面等鋼結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、剛度、阻尼等特性均被改變，對設(shè)計提出了很高的要求。

1工程概況

原建筑為鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，地上10層，地下1層，主屋面至室外地面高40m。中柱截面600×600，邊柱400×800，剪力墻厚度200，混凝土強度層4及以下為C40，層4以上為C30，梁、柱主筋為HRB335級，其余鋼筋為HPB235級。運營至今，經(jīng)現(xiàn)場檢測鑒定［1］，土建和設(shè)備情況良好。原設(shè)計執(zhí)行的是74版規(guī)范［2］，手工計算，改造設(shè)計依據(jù)的是08版抗震規(guī)范［3］，采用SATWE和MIDAS兩種軟件，新老設(shè)計的主要參數(shù)見表1。為適應(yīng)市場要求，業(yè)主要求在層10屋面以上增加設(shè)備及辦公層，并將原層4室外平臺及游泳池采用玻璃幕墻和輕鋼屋面圍合，形成共享空間，改造后的結(jié)構(gòu)平面和剖面見圖1。新增的26m高鋼桁架支承體系和48m跨度的網(wǎng)架屋蓋，與新增的鋼框架結(jié)構(gòu)連成一體共同工作，受力非常復(fù)雜，施工條件異常苛刻。目前該項目已順利完成，投入正常使用，效果非常好。

2概念設(shè)計及相關(guān)參數(shù)

為盡量減小對既有建筑的影響，加層改造設(shè)計中必須嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)的自重［4］。本工程拆除了不需要的屋面設(shè)備及附屬結(jié)構(gòu)、室外游泳池及裝修、屋面裝修層。新增結(jié)構(gòu)及裝修嚴(yán)格控制自重，經(jīng)核算，原結(jié)構(gòu)與加層后結(jié)構(gòu)質(zhì)量分別為30660，33215t，改造后的結(jié)構(gòu)自重僅僅略有增加，增加率為8.3%。增加的自重主要通過新增的幕墻桁架(圖2)直接傳遞至層4室外平臺。原結(jié)構(gòu)按照74版規(guī)范［2］設(shè)計，第1階振型為扭轉(zhuǎn)，不滿足高規(guī)［5］的要求。在建筑兩側(cè)缺口內(nèi)新增的電梯井井壁處增設(shè)鋼支撐后，結(jié)構(gòu)第1階振型變?yōu)槠絼?，?階振型為扭轉(zhuǎn)，周期比0.840，滿足高規(guī)［5］的要求，新增結(jié)構(gòu)有效改善了扭轉(zhuǎn)對原結(jié)構(gòu)的不利影響。改造前后的自振周期見表2。對改造前后的基底剪力(表3)進行對比，層改造后結(jié)構(gòu)基底剪力X向增大0.43%，Y向增大3.16%，剪重比滿足高規(guī)［5］要求。整體分析得到的位移值見表3，新增鋼結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度比原結(jié)構(gòu)小，最大水平位移和層間位移均滿足高規(guī)［5］要求。從以上對比可以看出，新增結(jié)構(gòu)可以滿足高規(guī)［5］的要求，對原結(jié)構(gòu)的影響較小，將原結(jié)構(gòu)局部不滿足要求的構(gòu)件加固后，原結(jié)構(gòu)可以承受新增結(jié)構(gòu)傳來的荷載，加層改造方案可行。

3加層結(jié)構(gòu)體系及傳力路徑

原結(jié)構(gòu)為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，為使新增結(jié)構(gòu)的受力特性盡量與原結(jié)構(gòu)接近，加層部分采用帶支撐的鋼框架結(jié)構(gòu)。框架梁柱均采用熱軋H型鋼，鋼梁為HN350×175×7×11，鋼柱為HW300×300×10×15。鋼框架主要負(fù)責(zé)將豎向荷載直接傳遞至原混凝土框架柱頂，加層部分的水平作用通過樓板、面內(nèi)支撐等平面構(gòu)件傳遞至鋼支撐，鋼支撐將水平作用直接傳遞至中部及兩側(cè)的混凝土剪力墻。剪力墻上鋼支撐布置見圖1(a)中陰影區(qū)域。如圖1(b)所示，圍合室外天井的幕墻結(jié)構(gòu)和網(wǎng)架屋面受力比較復(fù)雜，是需要重點解決的設(shè)計難點。半圓形的網(wǎng)架屋面沿圓弧一側(cè)鉸支于新增的鋼框架柱上(點A)，沿立面幕墻一側(cè)鉸支于幕墻的鋼桁架上(點B)。鋼桁架將屋面及幕墻荷載傳遞至層4的混凝土柱上(點D)，建成后效果見圖2。屋面采用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，既能將豎向力可靠傳遞至周邊的支座，又能利用剪力墻、鋼支撐剛度大的特點，將水平作用可靠傳遞至這些構(gòu)件。通過合理的節(jié)點構(gòu)造，將鋼框架、玻璃桁架和屋面網(wǎng)架連成一個整體，主要受力構(gòu)件直接固定在剪力墻上，形成了可靠的受力體系，傳力路徑明確，受力合理。

4加層后結(jié)構(gòu)的地震作用分析

原結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架-抗震墻結(jié)構(gòu)，加層改造后結(jié)構(gòu)變?yōu)殇?混凝土混合體系，屬于非比例阻尼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其整體阻尼比的確定是計算地震分析中的關(guān)鍵問題［6］。目前主要有3種方法確定輕鋼加層結(jié)構(gòu)的整體阻尼比:1)直接采用下部結(jié)構(gòu)原有阻尼比0.05，忽略輕鋼加層部分對整體結(jié)構(gòu)阻尼比的影響;2)以鋼和混凝土結(jié)構(gòu)各自的剛度為權(quán)重算出的整體結(jié)構(gòu)折算阻尼比;3)采用非比例阻尼，將結(jié)構(gòu)的阻尼矩陣表示為質(zhì)量矩陣和剛度矩陣的線性組合，該方法精度較高。采用上述3種方法對地震作用進行了分析，結(jié)果見表4。分析中混凝土結(jié)構(gòu)的阻尼比取0.05，鋼結(jié)構(gòu)的阻尼比取0.02，按照剛度推算，折算阻尼比為0.04，非比例阻尼由程序根據(jù)兩種結(jié)構(gòu)的阻尼比計算得到。以上分析結(jié)果表明:按照非比例阻尼分析，加層改造后結(jié)構(gòu)的阻尼比在0.04～0.05之間，與混凝土結(jié)構(gòu)的阻尼比比較接近。如果程序無法考慮非比例阻尼，可近似取0.04為折算阻尼比，結(jié)果偏安全。

5關(guān)鍵節(jié)點設(shè)計

新增結(jié)構(gòu)構(gòu)件與原混凝土結(jié)構(gòu)連接的可靠性，對改造工程的安全性至關(guān)重要，需要針對新、老結(jié)構(gòu)的受力特點重點設(shè)計［7］。新加鋼結(jié)構(gòu)的水平作用主要通過鋼支撐傳遞至下部混凝土剪力墻，二者間的連接應(yīng)當(dāng)保證在相鄰構(gòu)件都接近破壞時仍能夠可靠傳力。為實現(xiàn)這一設(shè)計目標(biāo)，采用了新、老結(jié)構(gòu)間增加現(xiàn)澆臥梁的做法，如圖3所示。臥梁與原結(jié)構(gòu)剪力墻頂部有足夠大的接觸面，采取了周邊設(shè)抗剪槽口、界面鑿毛并涂界面處理劑、植短鋼筋等多種界面處理技術(shù)，確保與原結(jié)構(gòu)的可靠連接。新增鋼結(jié)構(gòu)由加層框架、立面幕墻、網(wǎng)架屋面三個部分構(gòu)成，圖1(b)中幕墻桁架上點D鉸支在框架柱頂，可承受全部的豎向荷載;點C擱置在大框架梁上，可通過變形釋放網(wǎng)架的溫度應(yīng)力，為極端情況下的備用支座;網(wǎng)架上點A支承在鋼牛腿上，網(wǎng)架豎向荷載偏心彎矩可平衡部分內(nèi)跨鋼梁的負(fù)彎矩，減小鋼柱的彎矩。半圓形網(wǎng)架屋面與加層框架和立面幕墻間的固定鉸是將新增結(jié)構(gòu)連成整體的關(guān)鍵節(jié)點，該節(jié)點不但要傳遞豎向荷載，還要將各部分的水平作用互相傳遞，因此在網(wǎng)架平板支座上增加了水平加勁肋保證水平力傳遞更為順暢，如圖4所示。

6結(jié)論

(1)將室外庭院圍合成大的共享空間，會大大改善既有建筑的使用功能，獲得非常好的經(jīng)濟和社會效益。

(2)圍合室外庭院會導(dǎo)致建筑的質(zhì)心和剛心偏移，可通過增加鋼支撐等抗側(cè)構(gòu)件調(diào)整質(zhì)量和剛度的分布，改善結(jié)構(gòu)抵抗水平作用的能力。

(3)加層改造后的鋼-混凝土混合體系屬于非比例阻尼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，阻尼比介于0.04～0.05之間，可偏保守地取為0.04。

(4)新老結(jié)構(gòu)間連接的可靠性對這類工程至關(guān)重要，可采取在原結(jié)構(gòu)上增設(shè)現(xiàn)澆混凝土臥梁的方式保證傳力的可靠。