磚混結構改造工程的加固設計

孔祥寰 安 源

(中國石油集團東北煉化工程有限公司錦州設計院，遼寧錦州 121001)

0 引言

目前磚混結構房屋在我國尚大量存在，隨著時代的發展，一些磚混結構房屋因局部功能發生改變，需要進行改造。在局部拆除墻體的情況下，構件布置發生變化，導致荷載傳遞路徑和受力情況發生轉移［1］，必須對改造部位采取加固措施，滿足結構受力需要。所以，根據具體工程選擇安全、合理、經濟的改造方案，并實現施工相對簡單、快捷，是磚混結構改造工程加固設計必須考慮的方面。

1 改造工程現狀

磚混結構改造方案必須具備的幾項條件有:在設計方面必須保證結構能夠安全使用，不能削弱原有結構的各項特性;施工必須能夠可行，改造過程不能出現影響原結構的措施;充分利用現有的材料與技術，爭取使改造加固工程的工期、投資、效益最優［2］。磚混結構改造通常采用托換方案，即采用型鋼或混凝土梁、柱，設置在改造部位，作為新增的受力構件。型鋼構件通常采用雙槽鋼，受力性能好，施工方法簡單安全，施工周期短。混凝土構件與原有結構能采用錨栓連接，新舊結構在加固后共同作用性能更好，但是需要的施工周期長。托換方案適用于已有建筑的加固改造，在磚混結構改造工程中有廣泛應用。

2 型鋼框式托換方案簡介

型鋼框式托換方案，是通過型鋼梁柱連接形成托換框架取代原有墻體，作為新的承重結構。托換框架的梁柱一般采用雙槽鋼(或工字鋼)。雙槽鋼的強度、剛度、穩定性都很好。施工時將支承柱的一邊翼緣使用化學錨栓緊貼于縱墻，另一邊翼緣在墻體上鑿出一條可使綴板穿過的豎向縫，伸入綴板與兩邊翼緣相焊，繼而形成格構式鋼柱。同樣方法，雙槽鋼托梁的頂部與樓板采用化學錨栓連接，托梁與下部墻體界面處，鑿出可使綴板穿過的水平縫，伸入綴板焊接成格構式鋼梁［2］。托換構件完成后，拆除中間墻體，從而實現改造要求。型鋼框式托換方案適用于墻體大面積拆除或上部荷載較大的情況，例如墻體拆至磚混結構房屋樓面(屋面);墻體拆除后洞口兩側無墻體或構造柱;拆除處上部有人員密集情況或受荷面積很大。型鋼框式托換方案具有傳力路徑明確、整體性能好、工期快捷的優點。

3 工程實例

化工加氫車間辦公樓建于20世紀80年代，磚混結構，共3層，平面規則，基礎采用鋼筋混凝土筏板形式。縱橫墻承重，承重墻采用MU7.5普通燒結磚，M5混合砂漿砌筑。樓(屋)面板采用預制預應力空心板，各層均設圈梁，轉角及縱橫墻交接處均無構造柱。由于使用功能改變，現將底層⑦軸～⑧軸間外墻及內墻兩處原墻體拆除，加開大門洞。改造平面圖見圖1。按照改造方案對磚混結構進行相應的基礎承載力驗算，原有筏板基礎能夠滿足上部荷載承載力要求。因此，只需考慮改造加固后結構的安全可靠，施工過程的方便可行。不能因改造加固造成其他部位的損壞。此次改造將底層縱墻局部拆除，對結構空間剛度和整體性影響不大。因要求洞口兩側要開至最大，墻體上部拆至原有圈梁下，且施工周期要短，故采用型鋼框式托換方案，并根據現場實際情況調整設計方案。經勘察，原磚混結構房屋圈梁高120 mm，高度較小，如果托梁采用化學錨栓與圈梁連接，施工進度及施工效果均不理想。該磚混結構房屋縱橫墻交接處無構造柱，在保證受力滿足要求的前提下，必須保證加固后新增型鋼框架與原有結構的整體作用。針對以上問題，加固設計方案調整如下:采用圈梁外包通長角鋼替代化學錨栓;在縱橫墻交接處增加混凝土鍵［3］與墻體采用拉結筋有效連接。外墻托梁加固示意圖具體如圖2所示，內墻新增柱加固示意圖見圖3。

圖1 辦公樓一層結構改造平面圖

圖2 外墻托梁加固示意圖

圖3 內墻新增柱加固示意圖

施工托梁時，先在原有圈梁兩側各鑿出通長水平縫，并將圈梁角部磨圓，角鋼與圈梁結合面涂粘結劑，伸入角鋼。再每隔一定距離鑿出一條水平縫，伸入鋼板與角鋼焊接。然后將托梁高度范圍內的墻體鑿除一側，放入一根槽鋼，同樣做法安裝另一側槽鋼。雙槽鋼下的連接綴板，亦以鑿縫形式伸入，與槽鋼翼緣焊接，形成格構式組合梁。托梁槽鋼兩端安裝封板，形成封閉式箱形截面。封閉式箱形截面在加強托梁強度及穩定性的同時，有利于防腐蝕及便于工程裝修裝飾。

在縱橫墻交接處設置的混凝土鍵，入墻深度180 mm，采用無收縮C25混凝土，配置4φ8鋼筋和3φ6箍筋。由于新增支承柱為雙槽鋼，為保證其與混凝土鍵的有效連接，工程中采取如下連接方式:1)混凝土鍵外面預埋鋼板埋件，與新增柱焊接;2)清除原墻飾面貼磚基面后，用φ12拉結鋼筋一邊與支承柱翼緣焊接，一邊與距離墻邊1 500 mm(或門窗洞口處)的墻內混凝土塊連接。

墻體的拆除必須待新增的型鋼框架達到設計強度后進行。拆墻的時候，應從中間開始，分段對稱，從上往下依次順皮拆除［4］。新增支承柱底部與基礎的加固，也很重要。此工程中采用支承柱外各面套靠槽鋼，槽鋼底部翼緣與筏板基礎錨栓連接的方法。套靠的槽鋼作為加強鋼箍，保證了構件與基礎的可靠連接?；瘜W錨栓的選用必須滿足相應規范與規程的要求，按照產品說明嚴格施工。為保護室內地面下型鋼構件不受地下水的腐蝕，可以采用素混凝土包裹柱腳。

4 施工注意事項

施工時要注意進行建筑物的受力與變形等觀測，注意保護結構構件，不能猛敲猛打，必須確保加固工作完成且加固構件達到設計強度后，方可進行相關的拆除工作。如出現異常情況時應及時采取措施予以處理。在工程施工前必須完全理解改造加固的原則及其需要，施工過程中要減少加固層以上的樓層對底層的附加荷載，合理有序的按照施工組織進行施工。同時還必須做好對新舊界面的處理，鑿毛、充分濕潤、接漿(或使用其他界面劑)，保證連接面的質量及可靠性。

5 結語

型鋼框式托換加固方案能夠有效的實現磚混結構改造需要，在此基礎上根據工程情況調整后的加固做法，因地制宜的實現了改造工程需求，得到了滿意的改造結果?？梢姡孕弯摽蚴酵袚Q方案為基礎的改造工程做法，在磚混結構加固改造工程領域具有廣闊的應用空間，可為類似改造加固工程提供有價值的參考。

［1］向 波，張圣華，文雙玲.某磚砌體結構辦公樓大空間門廳改造施工［J］.工業建筑，2007，37(6)：95-97.

［2］劉成清，曾 欣，趙世春，等.型鋼框式托換法在磚混房屋改造中的優點及應用［J］.工程抗震與加固改造，2010，32(6)：67-72.

［3］GBTK 2006，國家建筑標準設計圖庫［S］.

［4］王曉梅，邵界立.舊房改造中拆除承重磚墻技術［J］.基建優化，2002，23(2)：53-54.

［5］郎 婷，惲 波.某中學教學樓的改擴建加固優化設計［J］.山西建筑，2013，39(17)：41-42.