磚混結(jié)構(gòu)托換加固方法探析

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)于居住以及辦公的環(huán)境要求越來(lái)越高，很多舊的老的房屋外觀以及功能已經(jīng)不能夠滿足人們的日常需要，然而我國(guó)的土地資源緊張，沒(méi)有更多的土地提供給人們進(jìn)行房屋建設(shè)。在這種情況下，人們只能對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造加固，使其滿足日常要求。加固設(shè)計(jì)涉及到拆除承重墻體，增設(shè)構(gòu)造柱、墻體進(jìn)行開(kāi)口或者封堵原有洞口等問(wèn)題。本文結(jié)合實(shí)際案例，對(duì)磚混結(jié)構(gòu)的加固以及改造方法進(jìn)行了探析。

1 工程概況

某縣的農(nóng)村信用社，現(xiàn)有的房屋結(jié)構(gòu)為三層磚混結(jié)構(gòu)，建造于80年代，承重墻體是普通燒結(jié)磚，墻體厚度為240mm，樓板采用混凝土現(xiàn)澆，基礎(chǔ)形式為墻下條形毛石基礎(chǔ)，在房屋的外墻四個(gè)大腳處以及底層的（4、5）-（A、C）軸處澆筑有240mm混凝土構(gòu)造柱，而且每一層都設(shè)有混凝土圈梁，該房屋目前的主要使用功能為營(yíng)業(yè)廳與辦公室，二層以上的房間主要使用功能為住宿、會(huì)議室。房屋設(shè)計(jì)為不上人屋面，底層的高度為4.2m，二層與三層的高度均為3.3m。由于年代過(guò)長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法找到相關(guān)的圖紙，所以采用現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法測(cè)得所需的材料強(qiáng)度數(shù)據(jù)。該房屋的底層平面布置如圖1。

圖1 房屋底結(jié)構(gòu)平面布置示意圖

2 工程改造設(shè)計(jì)方法

針對(duì)現(xiàn)有的房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造加固設(shè)計(jì)，提出的加固設(shè)計(jì)方案以及加固設(shè)計(jì)以后的房屋平面布置圖如圖2所示，其中有陰影的墻體為在改造以后需要保留的承重墻，而其他墻體為新增的隔墻。房屋加固方案中主要進(jìn)行改造的部分為房屋底層的營(yíng)業(yè)廳與辦公室，二層樓與三層的房屋結(jié)構(gòu)均不發(fā)生變化，因此磚混結(jié)構(gòu)的主要改造內(nèi)容為下面內(nèi)容。

圖2 擬改造后房屋底層平面布置示意圖

（1）根據(jù)拆除方案，拆除軸線（C）-（4-6）、（5）-（C-D）、（1/5）-（C-D）的承重墻體與軸線（5-6）-（C-D）的混凝土樓梯，在房屋功能的使用上將營(yíng)業(yè)室的柜臺(tái)向后移動(dòng)，這樣可以擴(kuò)大營(yíng)業(yè)廳的客戶等候服務(wù)區(qū)的面積，也能夠使得第一層的營(yíng)業(yè)廳辦公室的空間更加寬敞，功能更強(qiáng)大。拆除樓梯之后，對(duì)留下來(lái)的板洞口進(jìn)行封堵作業(yè)，并在軸線（4-5）-（1/C-D）處增加一個(gè)鋼筋混凝土的小金庫(kù)，將軸線（5-6）-（1/C-D）建造成憑證辦公室。

（2）根據(jù)實(shí)際狀況對(duì)軸線（D）-（4-5）、（1）-（B-C）、（1）-（C-D）進(jìn)行窗洞口的封堵作業(yè)，并在軸線（1）-（C-D）處靠近C軸的位置設(shè)計(jì)一個(gè)門(mén)洞，封堵軸線（D）-（1-3）、（4）-（C-D）、（C）-（1-3）處，使其成為墻體，并在軸線（4）-（C-D）靠近C軸的位置增加一個(gè)門(mén)洞，以及對(duì)軸線（2）-（B-C）上原有的洞口進(jìn)行封堵，在軸線（C）-（1-3）靠近1軸處以及軸線（2）-（A-B）靠近A軸處增加一個(gè)洞口，將軸線（1-2）-（A-C）位置改造成一個(gè)信貸辦公室，將軸線（3）-（C-D）靠近C軸的地方增加一個(gè)新的樓梯通道。

（3）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況以及設(shè)計(jì)內(nèi)容，在軸線（a/C）-（1-3）處增加新的墻體，并將軸線（1-3）-（a/C-D）處建造一個(gè)辦公室。

（4）擬對(duì)（2-4）-（A-C）軸間監(jiān)控室（取款機(jī)室）位置在該區(qū)域進(jìn)行調(diào)整。

3 改造方法對(duì)房屋結(jié)構(gòu)的影響分析

（1）改造方法對(duì)房屋上部結(jié)構(gòu)的影響。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)原材料的強(qiáng)度以及加固改造方案，采用PKPM軟件對(duì)改造后墻體的承載能力以及原有的混凝土梁的承載能力進(jìn)行計(jì)算。現(xiàn)場(chǎng)磚墻以及砂漿的強(qiáng)度均按照實(shí)際檢測(cè)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行取值，已經(jīng)進(jìn)行了封堵的軸線1Q-（D）-（5-6）上的門(mén)窗洞口按照已經(jīng)封堵后的實(shí)際狀況進(jìn)行受力分析并計(jì)算，計(jì)算方案依據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，選擇抗震設(shè)防烈度為7度半，荷載按照設(shè)計(jì)值進(jìn)行選擇。根據(jù)檢測(cè)以及擬加固改造的方案對(duì)改造后房屋的墻體與梁體的承載能力進(jìn)行計(jì)算與分析的結(jié)果如下：房屋改造以后的第二層與第三層墻體抗震承載能力、靜力作用下受壓承載能力、局部承載能力以及房屋墻體的高厚比都能夠滿足改造后規(guī)范的相關(guān)要求。該房屋的梁體構(gòu)件承載力也能夠滿足改造后的相關(guān)規(guī)范要求與規(guī)定。由于改造方案要求拆除掉房屋底層的軸線為（5）-（C-D）、（1/5）-（C-D）、（C）-（4-6）的承重墻體，并對(duì)軸線為（5-6）-（C-D）的混凝土樓梯進(jìn)行了拆除，對(duì)拆除后的洞口進(jìn)行了封堵，因此在拆除掉軸線為（C）-（4-6）、（5）-（C-D）的承重墻體后，房屋的二層圈梁以及底層軸線為（C）-（4、5）處墻體的構(gòu)造柱會(huì)形成受壓柱或者承擔(dān)墻體荷載的單梁，因此承載能力以及設(shè)計(jì)均不滿足方案的相關(guān)要求，必須對(duì)該部分設(shè)計(jì)采取措施。房屋的改造需要拆除掉底層軸線為（B）-（2-4）的墻體，因此墻體的傳力途徑發(fā)生了改變，原來(lái)軸線為（B）-（2-4）的二層圈梁以及軸線為1Q-（2）-（A-C）的墻體承載能力已經(jīng)不能夠滿足原來(lái)安全的要求，因此需要進(jìn)行加固。另外軸線為（3、4）-（C-D）的樓梯間墻體開(kāi)洞會(huì)使得原有的墻體承載能力下降不滿足承載力的要求，因此也需要進(jìn)行加固。

（2）改造方法對(duì)房屋現(xiàn)有地基基礎(chǔ)的影響。對(duì)地基進(jìn)行開(kāi)挖檢查，選擇（1）軸部位進(jìn)行開(kāi)挖，該房屋的墻體采用的是墻下毛石條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)的持力層為堅(jiān)硬的巖石層，而且在基礎(chǔ)的頂部，房屋設(shè)置了地圈梁，圈梁已經(jīng)閉合，而對(duì)圈梁進(jìn)行檢查的過(guò)程中也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的裂縫與變形，房屋也沒(méi)有發(fā)生傾斜。由于房屋已經(jīng)投入使用大約三十年了，房屋地基基礎(chǔ)已經(jīng)基本穩(wěn)定，因此及時(shí)對(duì)房屋進(jìn)行改造加固，傳遞給地基基礎(chǔ)的荷載也幾乎沒(méi)有增加，因此不會(huì)對(duì)地基基礎(chǔ)產(chǎn)生影響。但是由于軸線為（C）-（4、5）處構(gòu)造柱拆除后承重墻形成了受力點(diǎn)，因此也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行相應(yīng)的加固。

4 房屋加固處理設(shè)計(jì)

由于在擬加固改造的方案當(dāng)中存在一些弊端，造成了房屋上部稱重墻體以及地基基礎(chǔ)的部分位置承載能力下降，因此針對(duì)這些安全問(wèn)題，提出了加固處理設(shè)計(jì)，加固后的結(jié)構(gòu)平面圖如圖3。

圖3 改造加固后的結(jié)構(gòu)平面圖

（1）采用托換施工技術(shù)對(duì)軸線為（5）-（C-D）、（C）-（4-6）的稱重墻體進(jìn)行托換施工，在施工之前，先對(duì)混凝土短柱托換墻的部分進(jìn)行施工，具體托換的施工示意圖見(jiàn)圖4。圖中的施工表示為在進(jìn)行了墻體拆除之后采用標(biāo)號(hào)為C25的細(xì)石混凝土進(jìn)行澆筑與填補(bǔ)，振搗密實(shí)，等到混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的時(shí)候在進(jìn)行后續(xù)的施工。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)澆筑的混凝土短柱強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值之后，再將斜線部分的墻體用電鎬進(jìn)行鑿除，拆除的時(shí)候要防止墻體產(chǎn)生振動(dòng)，否則容易發(fā)生安全事故。進(jìn)行樓板靠墻地方進(jìn)行鉆孔的施工當(dāng)中，需要先假設(shè)模板進(jìn)行支撐然后再鉆孔，這樣也可以防止出現(xiàn)事故。灌注托換柱以及托換梁之前必須將舊的混凝土、磚墻進(jìn)行鑿除與清理，并將鑿除部位用清水洗凈，用高一等級(jí)標(biāo)號(hào)的混凝土澆筑，并做好養(yǎng)護(hù)工作，等到混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，再拆除掉托換梁底部的墻體。由于這種改造加固方法屬于受力體系的轉(zhuǎn)換，因此必須對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)視，隨時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，一旦出現(xiàn)開(kāi)裂或者變形的情況，應(yīng)當(dāng)立即停止并尋找原因進(jìn)行方案變更，確保在安全的情況下施工。

圖4 墻體框式托換大樣圖

（2）將底層的構(gòu)造柱進(jìn)行改造，使其成為框架柱，并在局部增加新的框架柱，使得底層的受力結(jié)構(gòu)體系成為框架結(jié)構(gòu)的受力體系，因此在施工中，由于需要為混凝土柱增加基礎(chǔ)并增設(shè)基礎(chǔ)梁，對(duì)拆除掉樓梯之后的洞口進(jìn)行封堵，因此應(yīng)當(dāng)對(duì)混凝土框架柱與梁的尺寸進(jìn)行嚴(yán)格控制，如果存在尺寸偏差，容易使原來(lái)要傳遞到框架柱上的荷載傳遞到原來(lái)的墻體上，如果承載力不足，就容易發(fā)生破壞，因此截面應(yīng)當(dāng)符合設(shè)計(jì)要求，截面圖如圖5。

圖5 構(gòu)造柱擴(kuò)大截面加固大樣圖

（3）新開(kāi)的洞口應(yīng)當(dāng)先澆筑構(gòu)造柱，讓構(gòu)造柱與剩余的承重墻體共同受力承擔(dān)荷載，這樣可以有效地提高墻體的承載力，解決由于墻體上需要開(kāi)洞造成的墻體承載能力下降的問(wèn)題，在墻體承載能力能夠保證的前提下，再對(duì)墻體進(jìn)行拆除施工，能夠保障墻體施工的安全，之后對(duì)殘余的混凝土圈梁進(jìn)行增大截面的方法，使其承擔(dān)更多的力，改造成受力梁。具體洞口構(gòu)造柱設(shè)置的位置如圖3中JGZ1。

（4）由于房屋的墻體當(dāng)中軸線（1）、（A）、（D）墻體的開(kāi)洞位置較多，面積較大，因此在加固設(shè)計(jì)方案當(dāng)中，將其設(shè)計(jì)成為多道承重受力墻體，并在墻體上面進(jìn)行開(kāi)洞，這樣設(shè)計(jì)的后果是房屋的底層墻體抗震能力較改造之前有所削弱，因此應(yīng)當(dāng)對(duì)改造后的軸線為1Q-（D）-（5-6）上面開(kāi)的門(mén)窗洞口進(jìn)行加固與改造，使得封堵后的墻體成為承重墻體的一部分，以增加現(xiàn)有墻體的抗震承載能力。

5 結(jié)語(yǔ)

本工程的加固改造面積并不大，但是需要改造的構(gòu)件較多，根據(jù)擬加固的方案，結(jié)合建筑物的實(shí)際情況進(jìn)行加固設(shè)計(jì)方法分析，找出了受力薄弱的點(diǎn)，優(yōu)化了原有的加固設(shè)計(jì)，最終在受力方面能夠滿足安全要求，解決了在施工中存在的一些問(wèn)題，本工程獲得了較好的效果，值得類(lèi)似工程采用。

［1］GB50292-2015 民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2015.

［2］GB50003-2011 砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

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