箱梁加固法在净高限制房屋抽柱改造中的应用

2021-07-08潘廷明张由曹淑上陈港杨若愚周伟

重庆建筑 2021年6期

潘廷明，张由，曹淑上，陈港，杨若愚，周伟

（重庆市建筑科学研究院有限公司，重庆 400016）

0 引言

本文针对某房屋会议室抽柱改造实践，在满足业主需求的前提下，提出了一些经济合理的改造措施。经过对房屋主体结构的检测鉴定，并结合会议室改造后使用功能的变化，对原结构进行了抽柱后的加固和改造设计[1-2]，并在施工完成后进行了荷载试验，验证改造结果安全可靠。针对改造中业主对房间净高的限制，本次结构加固设计采用了类箱梁体系，满足了净高要求，可为类似工程实践提供一定的建议及借鉴。

1 工程概况

某房屋为地下1层、地上3层框架结构。为改善房间使用功能，现需将房屋地上二层10/F轴柱抽掉，同时需满足房间装修完成后室内净高不小于3.8m的要求。抽柱房间结构平面布置图见图1。

图1 抽柱房间平面示意图

2 建筑结构检测鉴定

该房屋修建于2004年，为框架结构，人工挖孔桩基础，作为办公楼使用。改造区域结构图见图1。该房屋桩基础混凝土标号为C30，柱混凝土等级为C40，梁板混凝土等级为C30。经现场检测，未发现混凝土柱、梁板有因承载力不足导致的开裂、明显变形等异常现象。结合现场实测数据、《建筑结构荷载规范》《混凝土结构设计规范》以及该房屋的实际使用现状等进行综合分析，该房屋改造区域上部结构安全性满足正常使用要求，加固设计时，相关构件参数可按原设计值取用。

3 改造加固设计

3.1 设计原则

被抽的柱子平面位置位于二层10/F轴位置，同时10轴～11轴存在一个2.4m的悬挑端。抽柱位置结构立面示意图见图2。

图2 抽柱位置结构立面示意图

分析抽柱后结构的传力路径，发现存在两个问题需要解决：（1）标高9.6m F/9～11轴位置的梁跨度增大，同时成为了转换构件，需要加固，但因为净高的限制，该梁不能向下加高；（2）被抽柱承担的竖向力需要被可靠地传递到下层结构构件上。

该工程结构加固的重点是：解决抽柱后结构传力体系如何布置的问题，并保证加固后的结构满足改造后结构承载能力的需求[3]。

3.2 加固设计

抽取二层10/F轴位置处柱后，在11/F轴位置处设置框架柱。在一层10～11轴/F轴位置设置斜撑，形成传力路径。受层高要求的限制，对标高9.6m层F/9～11轴梁作加固处理，形成箱梁结构，提供足够的刚度及强度，起到转换构件的作用。加固布置立面示意图见图3；传力斜撑加固示意图见图4；箱梁加固示意图见图5、图6；斜暗柱、新增柱与原结构连接大样见图7；柱截断后，三层保留柱竖向筋直接锚固在既有结构梁内，见图8。

图3 抽柱位置结构立面示意图

图4 斜撑加固示意图

图5 箱梁加固示意图

图6 箱梁加强部位示意图

图7 斜暗柱、新增柱与原结构连接节点大样图

图8 被抽柱保留部分锚固大样图

抽柱后，局部改变了原结构的传力路径，使局部构件变为了梁柱转换结构。在二层10/F处抽出柱子的同时，在二层11/F处新增了柱，在一层10/F处设置了斜撑。此种加固方式传力路径明确，虽截断了原结构的传力路径，但是至结构一层时，传力路径又与原结构相同了。由以上分析可知，该工程抽柱加固对原结构抗震性能的影响主要体现在箱梁加固构件以及新增柱的抗震性能上。对此，通过采取抗震构造措施以及计算分析来保证转换构件和结构整体的抗震性能。

计算模型抗震参数如下：抗震设防烈度为6度，设计地震分组为1组，设计基本地震加速度值为0.05g，场地类别为Ⅱ类，特征周期0.25s，建筑结构阻尼比取0.05，抗震等级为三级[4]。采用PKPM软件建模计算，加固模型简图如图9所示。