城市既有建筑改造中鋼格構(gòu)框架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

張雄威

摘要：我國城市中存在大量的老式建筑，隨著城市的發(fā)展和人們對(duì)各種性能的需求越來越高，許多城市都在進(jìn)行著對(duì)老式建筑的改造。由于老式房屋多為磚混結(jié)構(gòu)，在長(zhǎng)期的使用中，其垂直承載力會(huì)發(fā)生一定程度的劣化，從而導(dǎo)致安全問題。因此，本文建議將鋼格構(gòu)式框架結(jié)構(gòu)運(yùn)用于現(xiàn)代化城市舊房改造工程中，提高其整體承載力。

關(guān)鍵詞：城市更新;既有建筑改造;鋼格構(gòu);框架結(jié)構(gòu);墻體承載力

前言：鋼格構(gòu)式框架結(jié)構(gòu)是目前比較常用的一種結(jié)構(gòu)形式，它是一種新型的結(jié)構(gòu)形式，它可以提高原有建筑物的承載能力，而且它的改造過程相對(duì)簡(jiǎn)單，改造費(fèi)用也比較低廉，而且能夠提高原有建筑物的抗震性能。為此，本文著重分析了鋼框架結(jié)構(gòu)在現(xiàn)有建筑物的改建中的應(yīng)用。

1 采用鋼格構(gòu)框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行建筑加固的原理

在我國城市砌體結(jié)構(gòu)工程中，無筋砌體結(jié)構(gòu)在豎向承載力和抗剪性能方面表現(xiàn)出較差的特點(diǎn)。在無筋砌體結(jié)構(gòu)施工中，采用植筋、對(duì)穿螺栓連接、結(jié)構(gòu)膠等方式，充分利用圈梁結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)柱結(jié)構(gòu)，將鋼筋混凝土與建筑的圈梁、磚墻連接在一起，形成結(jié)構(gòu)柱;當(dāng)原有結(jié)構(gòu)缺乏環(huán)梁或結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)，可以采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)代替圈梁結(jié)構(gòu)。采用這種方法對(duì)砌體進(jìn)行加固，可以達(dá)到兩種效果：一是鋼格構(gòu)柱加固區(qū)可以將局部荷載轉(zhuǎn)移到與之相連的圈梁上;二是鋼格構(gòu)柱的上下固結(jié)結(jié)合形式及其本身的良好抗彎剛度，可以有效地限制砌體的變形，提高砌體的整體性能，并控制裂縫的擴(kuò)大，進(jìn)而提高承載力。在對(duì)鋼筋混凝土框架進(jìn)行加固的基礎(chǔ)上，鋼筋混凝土柱受力性能和框架框架的約束性能得到了明顯改善。同時(shí)，裂縫墻體的剛度劣化程度明顯下降，結(jié)構(gòu)由脆性破壞向延性破壞過渡，從而提高了結(jié)構(gòu)的使用壽命。

2.城市既有建筑改造實(shí)例分析

2.1既有建筑改造工程項(xiàng)目概況

某城鎮(zhèn)房屋改建工程是一樓二樓，一樓是磚混砌體結(jié)構(gòu)，二樓是鋼筋砼框架結(jié)構(gòu)。由于工程建設(shè)已經(jīng)有五十多年的歷史，其結(jié)構(gòu)性能逐年降低，為保證其使用安全，對(duì)其進(jìn)行了改建，建成后的建筑層數(shù)和使用面積不會(huì)發(fā)生變化。在工程改建中，根據(jù)本市的具體情況，對(duì)新建房屋進(jìn)行了抗震設(shè)計(jì)，其抗震強(qiáng)度為6度，地震加速度為0.05 g，采用標(biāo)準(zhǔn)防震設(shè)計(jì)，基礎(chǔ)風(fēng)壓0.45 kN/m2， B級(jí)地基基礎(chǔ)雪壓力0.40 kN/m2。鑒于在此工程中采用鋼格構(gòu)式框架結(jié)構(gòu)，不僅可以有效地增強(qiáng)整個(gè)結(jié)構(gòu)的承載力，而且施工過程簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉，因此采用了鋼格構(gòu)式框架結(jié)構(gòu)。

2.2既有建筑改造方案

由于這座大樓已經(jīng)使用了五十多年，所以它的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)都有了很大的問題，如果不加以改造，將會(huì)有很大的危險(xiǎn)。在對(duì)工程進(jìn)行改建時(shí)，由于其自身的歷史意義，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免對(duì)原有的整體風(fēng)格進(jìn)行大的改變。在進(jìn)行改建時(shí)，必須拆除填充墻、樓板等結(jié)構(gòu)，并將其整體框架、柱子和梁的完整保留，這主要是因?yàn)槠錁敲婧吞畛湮镏荒艹袚?dān)自身重量，而沒有承擔(dān)全部承載力的作用，所以必須拆除墻體和填充物，增加新的結(jié)構(gòu)，才能有效地提高結(jié)構(gòu)的承載力。增加了框架柱和梁，并與原有的結(jié)構(gòu)結(jié)合，構(gòu)成了鋼框架框架。

在此工程改建工程中，因其地處市中心，工程實(shí)際受諸多約束，且改造周期相對(duì)較短，工期較緊。為此，在建筑內(nèi)部進(jìn)行了雙層鋼格構(gòu)框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并在結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)用承壓型鋼板和混凝土面層。這樣的改造方式，不僅減少了模板的使用量，也減少了拆除和拆除模具的工作量，提高了改造的效率，并且在混凝土柱結(jié)構(gòu)附近增加了鋼柱，保證了建筑的內(nèi)部空間利用率。

在原有結(jié)構(gòu)的改建中，工人不僅要進(jìn)行設(shè)備管道的施工，而且要保證結(jié)構(gòu)的內(nèi)部高度符合原有的使用需求。因此，在建筑梁柱構(gòu)造中，采用格構(gòu)梁和格構(gòu)梁進(jìn)行構(gòu)架改建，既可以提高結(jié)構(gòu)的承載力，又不會(huì)對(duì)建筑物的內(nèi)部使用空間造成一定的影響。

在本項(xiàng)目的改建工程中，格構(gòu)柱和格構(gòu)梁均為長(zhǎng)方形，采用肢件組合而成。肢件采用橫向綴條和縱向綴條進(jìn)行連接，綴條、肢件和梁柱共同組成現(xiàn)有建筑物的構(gòu)架。在本項(xiàng)目的改建方案設(shè)計(jì)中，考慮了各種因素，最終選定了格構(gòu)柱尺寸為740毫米×250毫米，肢件尺寸為140 mm×90 mm×10 mm，而綴條的規(guī)格為90 mm×90 mm×10 mm;格構(gòu)梁的規(guī)格為740 mm×730 mm，肢件的規(guī)格為125 mm×125 mm×12 mm，綴條的規(guī)格為140 mm×90 mm×10 mm。網(wǎng)架和網(wǎng)架的連接和支腿均為角鋼。

2.3格構(gòu)梁綴條的布設(shè)形式

為了確保改造后的大樓還能滿足室內(nèi)的需要，電纜、水管等設(shè)備都要在橫梁上進(jìn)行架空。由于暖通管線和通風(fēng)管道的直徑一般都很大，很難在空間內(nèi)進(jìn)行直接插入，所以要根據(jù)實(shí)際情況對(duì)管道的布置進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。在現(xiàn)有建筑物的改建中，工作人員對(duì)施工方案進(jìn)行了對(duì)比分析，最終選定采用帶插式通風(fēng)管的格構(gòu)梁布置。為防止綴條影響風(fēng)管的布置，在風(fēng)管插入時(shí)應(yīng)盡量避免采用斜式綴條，因此，在此工程中，風(fēng)管的插入位置是在網(wǎng)架中間，受力較小，可以更好地保障整體的安全和穩(wěn)定。此外，由于通風(fēng)管道的寬度通常較大，因此格構(gòu)梁豎向連接處的間隔也應(yīng)適當(dāng)增大。

2.4格構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)

在整個(gè)構(gòu)架結(jié)構(gòu)體系中，格構(gòu)梁與格構(gòu)柱之間的連接部位是承載軸力、彎矩和剪力的連接點(diǎn)。由于受力、彎矩、剪力等因素的影響，這些應(yīng)力都是由結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的，因此，通過提高節(jié)點(diǎn)的受力能力，可以提高其抗震性能。

針對(duì)現(xiàn)有建筑物的受力狀況，提出了兩種加固方案：第一，在各節(jié)點(diǎn)六面布置鋼板，形成實(shí)腹式結(jié)構(gòu)，在實(shí)腹式結(jié)構(gòu)的支持下，提高了結(jié)構(gòu)的承載力;方案二，在節(jié)點(diǎn)六面安裝X形飾條，提高了節(jié)點(diǎn)的承載力，提高了整體剛度。最后，在施工速度、造價(jià)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等方面進(jìn)行比較，選擇了第二種加固方法。

結(jié)束語：

總之，在現(xiàn)有建筑物的改建中，采用鋼格構(gòu)框架結(jié)構(gòu)，不僅能保持原有結(jié)構(gòu)的風(fēng)格，而且能滿足現(xiàn)有建筑物的使用要求。另外，對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)夭季?，采用網(wǎng)狀條帶，可以為管道的布局提供更大的空間。在格構(gòu)梁和格構(gòu)柱的連接位置，將X形綴條設(shè)置在連接位置，可以提升連接點(diǎn)的承載能力，使格構(gòu)梁和格構(gòu)柱連接更加穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

[1]葉青，趙靜，趙科科，等.上海市老舊小區(qū)綜合改造體制機(jī)制和實(shí)施策略研究[J].城市住宅，2020，27（3）：74-77.