某框架结构托梁拔柱分析与计算

张小强

摘 要：某两层混凝土框架结构会所，因使用功能发生改变，导致梁柱承载力不能满足要求，必须进行补强加固方能满足结构安全运行。通过对两种方案的计算与分析，得出最优的。加固处理后经检测验收，取得了比较好的效果。

关键词：混凝土框架；梁柱承载力；补强加固；托梁拔柱

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.07.108

1 托梁拔柱简介

托住屋架拔柱，托住梁拆墙，和托住梁拔柱统称为托梁拔柱，就是在不拆除上部结构的条件下进行跟换，拆除，接长柱子的一种处理方法，可以运用到增大结构空间，建筑的功能发生改变和空间要进行增大，生产工艺要进行更新换代，平面布置发生改变中去。

2 托梁拔柱设计原则和步骤

托梁拔柱的计算内容为：传力路径的改变，托换梁的支撑的设计，对柱子和地基基础进行加固设计，施工时的承载力，稳定验算等，这些条件彼此影响，为了得到最优的设计方案，要多次对比，以便较好完成加固目的。（1）查原结构施工图，明确其极限状态。（2）计算拔柱完成后计算简图。（3）新方案对结构的加固补强。

3 工程概况

本工程为一栋两层混凝土框架结构会所。由于户主要求截除第二层楼的柱子Z1，以二楼扩大的空间结构，同时打通KL3下二楼的墙体，故也要截除Z2。在这两根根柱子去掉后，致使局部梁柱承载力不能满足要求，必须进行补强加固方能满足结构安全运行。

4 方案讨论

根据原结构施工图纸和改造后建筑使用荷载，采用PKPM软件的PM，SATWE，PK对截柱后结构进行整体建模分析。

通过计算对比可知，KL1，KL2，KL3均要进行加固处理，在结构的抗震，相邻框架柱，框架梁，基础，这些因素的综合考虑下提出三个待定方案（1）采用增大框架梁截面法。加高梁的截面，并重新配筋。這种方法湿作业周期长，，减小结构净空，所以不采取这种方法。（2）在屋面设置反梁，使其与原框架梁共同受力，但混凝土梁的自重增大很多，将对原结构抗震产生不利影响，再者加固量大、造价高，所以也不采取这种方法。（3）采用粘钢板钢结构托换，设置钢梁与原框架共同作用，钢梁自身刚度大，因此改造后的钢梁的二次变形将会很小，并且比起混凝土梁，粘钢板使梁的自重增加不多，施工方便，所以决定采用这种加固法。

在设计中不考虑原梁的承载力，在构造上使钢板与原梁连为一体，采用的方法是将一定数量的螺栓孔布置在原混凝土梁的两个侧面上，然后将对接螺栓穿入焊接完成的钢板中，最后钢板焊接完成后灌注高强无收缩灌浆料。决定采用粘钢板钢梁托换后，面临的问题是到底是沿KL1方向设置托换梁，还是沿KL2方向设置托换梁，这是两种不同的传力路径，所以决定对两种方法都建模计算，通过具体的计算，多方面的比较得出最优的方法。

4.1 沿KL1方向设置托换梁

根据截柱后KL1的M=112KN.m，V=102KN，以及现行的《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）：

可得托梁的高度约为900mm。

通过计算对比可知，采用方案一后，各梁支座负弯矩处得配筋均不需要加强，但的KL1和KL3底部受拉配筋不足，需要加强，不考虑原结构梁底得钢筋，直接用钢板等强代换，钢板沿梁底全长布置，计算得钢板的厚度为8mm。由于底层柱的轴力增加均不超过20%，所以柱与基础均不需要加固。

4.2 沿KL2方向设置托换梁

根据截柱后KL2的M=167KN.m，V=101KN，沿KL2方向设置托换梁的梁高约为950mm，根据此方案建模可知KL2梁底抗拉强度不足，需要补强，仍然不考虑原梁底部的钢筋，直接将截住后的KL2的梁底配筋用钢板等强代换，钢板沿梁底全长布置，得钢板厚度为10mm。由于底层柱的轴力增加均仍不超过20%，所以柱与基础均不需要加固。

4.3 方案确定

通过两种方案的建模对比可知，KL1梁加高至900mm，KL2梁加高至950mm且KL2梁位于大厅的正中央，显然沿KL2设置托换梁对净高的影响更大。在挠度方面，沿KL1设置托换梁，KL1梁跨中挠度为=，沿KL1设置托换梁，KL1梁跨中挠度为= 。在用钢梁量方面，沿KL1方向设置托换梁总的用钢量为，沿KL2方向设置托换梁总的用钢量为，从净高，挠度，用钢量方面比较，显然沿KL1方向设置托换梁要合理，经济。

5 施工过程

首先将KL3下墙体打通后，在Z2中植入2根直径25钢筋安装底板安装侧板灌胶切半边柱装半边连接板切另半边柱装另半边连接板，然后再用相同的施工流程加固KL1。

6 结语

在本工程在进行托梁拔柱设计时，不同于传统的直接给出方案的方法，而是从多方面比较得出最优的方案，比较更加精细，这也是以后加固工程的一个处理方向，具有一定的指导意义。

参考文献：

[1]钢结构设计规范[M].GB50017-2003，中国建筑工业出版，2003.

[2]混凝土结构设计规范[M].GB50010-2002，中国建筑工业出版，2002.

[3]混凝土结构加固设计规范[M].GB50367-2006，中国建筑工业出版，2006.