砖混结构托换加固方法探析

2018-03-21

江西建材 2018年3期

随着我国经济的发展，人们对于居住以及办公的环境要求越来越高，很多旧的老的房屋外观以及功能已经不能够满足人们的日常需要，然而我国的土地资源紧张，没有更多的土地提供给人们进行房屋建设。在这种情况下，人们只能对现有结构进行改造加固，使其满足日常要求。加固设计涉及到拆除承重墙体，增设构造柱、墙体进行开口或者封堵原有洞口等问题。本文结合实际案例，对砖混结构的加固以及改造方法进行了探析。

1 工程概况

某县的农村信用社，现有的房屋结构为三层砖混结构，建造于80年代，承重墙体是普通烧结砖，墙体厚度为240mm，楼板采用混凝土现浇，基础形式为墙下条形毛石基础，在房屋的外墙四个大脚处以及底层的（4、5）-（A、C）轴处浇筑有240mm混凝土构造柱，而且每一层都设有混凝土圈梁，该房屋目前的主要使用功能为营业厅与办公室，二层以上的房间主要使用功能为住宿、会议室。房屋设计为不上人屋面，底层的高度为4.2m，二层与三层的高度均为3.3m。由于年代过长，现场无法找到相关的图纸，所以采用现场检测方法测得所需的材料强度数据。该房屋的底层平面布置如图1。

图1 房屋底结构平面布置示意图

2 工程改造设计方法

针对现有的房屋结构进行改造加固设计，提出的加固设计方案以及加固设计以后的房屋平面布置图如图2所示，其中有阴影的墙体为在改造以后需要保留的承重墙，而其他墙体为新增的隔墙。房屋加固方案中主要进行改造的部分为房屋底层的营业厅与办公室，二层楼与三层的房屋结构均不发生变化，因此砖混结构的主要改造内容为下面内容。

图2 拟改造后房屋底层平面布置示意图

（1）根据拆除方案，拆除轴线（C）-（4-6）、（5）-（C-D）、（1/5）-（C-D）的承重墙体与轴线（5-6）-（C-D）的混凝土楼梯，在房屋功能的使用上将营业室的柜台向后移动，这样可以扩大营业厅的客户等候服务区的面积，也能够使得第一层的营业厅办公室的空间更加宽敞，功能更强大。拆除楼梯之后，对留下来的板洞口进行封堵作业，并在轴线（4-5）-（1/C-D）处增加一个钢筋混凝土的小金库，将轴线（5-6）-（1/C-D）建造成凭证办公室。

（2）根据实际状况对轴线（D）-（4-5）、（1）-（B-C）、（1）-（C-D）进行窗洞口的封堵作业，并在轴线（1）-（C-D）处靠近C轴的位置设计一个门洞，封堵轴线（D）-（1-3）、（4）-（C-D）、（C）-（1-3）处，使其成为墙体，并在轴线（4）-（C-D）靠近C轴的位置增加一个门洞，以及对轴线（2）-（B-C）上原有的洞口进行封堵，在轴线（C）-（1-3）靠近1轴处以及轴线（2）-（A-B）靠近A轴处增加一个洞口，将轴线（1-2）-（A-C）位置改造成一个信贷办公室，将轴线（3）-（C-D）靠近C轴的地方增加一个新的楼梯通道。

（3）根据现场情况以及设计内容，在轴线（a/C）-（1-3）处增加新的墙体，并将轴线（1-3）-（a/C-D）处建造一个办公室。

（4）拟对（2-4）-（A-C）轴间监控室（取款机室）位置在该区域进行调整。

3 改造方法对房屋结构的影响分析

（1）改造方法对房屋上部结构的影响。根据现场原材料的强度以及加固改造方案，采用PKPM软件对改造后墙体的承载能力以及原有的混凝土梁的承载能力进行计算。现场砖墙以及砂浆的强度均按照实际检测所得的数据进行取值，已经进行了封堵的轴线1Q-（D）-（5-6）上的门窗洞口按照已经封堵后的实际状况进行受力分析并计算，计算方案依据《砌体结构设计规范》，选择抗震设防烈度为7度半，荷载按照设计值进行选择。根据检测以及拟加固改造的方案对改造后房屋的墙体与梁体的承载能力进行计算与分析的结果如下：房屋改造以后的第二层与第三层墙体抗震承载能力、静力作用下受压承载能力、局部承载能力以及房屋墙体的高厚比都能够满足改造后规范的相关要求。该房屋的梁体构件承载力也能够满足改造后的相关规范要求与规定。由于改造方案要求拆除掉房屋底层的轴线为（5）-（C-D）、（1/5）-（C-D）、（C）-（4-6）的承重墙体，并对轴线为（5-6）-（C-D）的混凝土楼梯进行了拆除，对拆除后的洞口进行了封堵，因此在拆除掉轴线为（C）-（4-6）、（5）-（C-D）的承重墙体后，房屋的二层圈梁以及底层轴线为（C）-（4、5）处墙体的构造柱会形成受压柱或者承担墙体荷载的单梁，因此承载能力以及设计均不满足方案的相关要求，必须对该部分设计采取措施。房屋的改造需要拆除掉底层轴线为（B）-（2-4）的墙体，因此墙体的传力途径发生了改变，原来轴线为（B）-（2-4）的二层圈梁以及轴线为1Q-（2）-（A-C）的墙体承载能力已经不能够满足原来安全的要求，因此需要进行加固。另外轴线为（3、4）-（C-D）的楼梯间墙体开洞会使得原有的墙体承载能力下降不满足承载力的要求，因此也需要进行加固。

（2）改造方法对房屋现有地基基础的影响。对地基进行开挖检查，选择（1）轴部位进行开挖，该房屋的墙体采用的是墙下毛石条形基础，基础的持力层为坚硬的岩石层，而且在基础的顶部，房屋设置了地圈梁，圈梁已经闭合，而对圈梁进行检查的过程中也没有发现肉眼可见的裂缝与变形，房屋也没有发生倾斜。由于房屋已经投入使用大约三十年了，房屋地基基础已经基本稳定，因此及时对房屋进行改造加固，传递给地基基础的荷载也几乎没有增加，因此不会对地基基础产生影响。但是由于轴线为（C）-（4、5）处构造柱拆除后承重墙形成了受力点，因此也应当进行相应的加固。

4 房屋加固处理设计

由于在拟加固改造的方案当中存在一些弊端，造成了房屋上部称重墙体以及地基基础的部分位置承载能力下降，因此针对这些安全问题，提出了加固处理设计，加固后的结构平面图如图3。

图3 改造加固后的结构平面图

（1）采用托换施工技术对轴线为（5）-（C-D）、（C）-（4-6）的称重墙体进行托换施工，在施工之前，先对混凝土短柱托换墙的部分进行施工，具体托换的施工示意图见图4。图中的施工表示为在进行了墙体拆除之后采用标号为C25的细石混凝土进行浇筑与填补，振捣密实，等到混凝土的强度达到设计要求的时候在进行后续的施工。当现场浇筑的混凝土短柱强度达到设计值之后，再将斜线部分的墙体用电镐进行凿除，拆除的时候要防止墙体产生振动，否则容易发生安全事故。进行楼板靠墙地方进行钻孔的施工当中，需要先假设模板进行支撑然后再钻孔，这样也可以防止出现事故。灌注托换柱以及托换梁之前必须将旧的混凝土、砖墙进行凿除与清理，并将凿除部位用清水洗净，用高一等级标号的混凝土浇筑，并做好养护工作，等到混凝土的强度达到设计要求后，再拆除掉托换梁底部的墙体。由于这种改造加固方法属于受力体系的转换，因此必须对施工过程进行严密监视，随时发现问题，一旦出现开裂或者变形的情况，应当立即停止并寻找原因进行方案变更，确保在安全的情况下施工。

图4 墙体框式托换大样图

（2）将底层的构造柱进行改造，使其成为框架柱，并在局部增加新的框架柱，使得底层的受力结构体系成为框架结构的受力体系，因此在施工中，由于需要为混凝土柱增加基础并增设基础梁，对拆除掉楼梯之后的洞口进行封堵，因此应当对混凝土框架柱与梁的尺寸进行严格控制，如果存在尺寸偏差，容易使原来要传递到框架柱上的荷载传递到原来的墙体上，如果承载力不足，就容易发生破坏，因此截面应当符合设计要求，截面图如图5。

图5 构造柱扩大截面加固大样图

（3）新开的洞口应当先浇筑构造柱，让构造柱与剩余的承重墙体共同受力承担荷载，这样可以有效地提高墙体的承载力，解决由于墙体上需要开洞造成的墙体承载能力下降的问题，在墙体承载能力能够保证的前提下，再对墙体进行拆除施工，能够保障墙体施工的安全，之后对残余的混凝土圈梁进行增大截面的方法，使其承担更多的力，改造成受力梁。具体洞口构造柱设置的位置如图3中JGZ1。

（4）由于房屋的墙体当中轴线（1）、（A）、（D）墙体的开洞位置较多，面积较大，因此在加固设计方案当中，将其设计成为多道承重受力墙体，并在墙体上面进行开洞，这样设计的后果是房屋的底层墙体抗震能力较改造之前有所削弱，因此应当对改造后的轴线为1Q-（D）-（5-6）上面开的门窗洞口进行加固与改造，使得封堵后的墙体成为承重墙体的一部分，以增加现有墙体的抗震承载能力。