某框架結構托梁拔柱分析與計算

張小強

摘 要：某兩層混凝土框架結構會所，因使用功能發(fā)生改變，導致梁柱承載力不能滿足要求，必須進行補強加固方能滿足結構安全運行。通過對兩種方案的計算與分析，得出最優(yōu)的。加固處理后經(jīng)檢測驗收，取得了比較好的效果。

關鍵詞：混凝土框架；梁柱承載力；補強加固；托梁拔柱

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

1 托梁拔柱簡介

托住屋架拔柱，托住梁拆墻，和托住梁拔柱統(tǒng)稱為托梁拔柱，就是在不拆除上部結構的條件下進行跟換，拆除，接長柱子的一種處理方法，可以運用到增大結構空間，建筑的功能發(fā)生改變和空間要進行增大，生產(chǎn)工藝要進行更新?lián)Q代，平面布置發(fā)生改變中去。

2 托梁拔柱設計原則和步驟

托梁拔柱的計算內(nèi)容為：傳力路徑的改變，托換梁的支撐的設計，對柱子和地基基礎進行加固設計，施工時的承載力，穩(wěn)定驗算等，這些條件彼此影響，為了得到最優(yōu)的設計方案，要多次對比，以便較好完成加固目的。（1）查原結構施工圖，明確其極限狀態(tài)。（2）計算拔柱完成后計算簡圖。（3）新方案對結構的加固補強。

3 工程概況

本工程為一棟兩層混凝土框架結構會所。由于戶主要求截除第二層樓的柱子Z1，以二樓擴大的空間結構，同時打通KL3下二樓的墻體，故也要截除Z2。在這兩根根柱子去掉后，致使局部梁柱承載力不能滿足要求，必須進行補強加固方能滿足結構安全運行。

4 方案討論

根據(jù)原結構施工圖紙和改造后建筑使用荷載，采用PKPM軟件的PM，SATWE，PK對截柱后結構進行整體建模分析。

通過計算對比可知，KL1，KL2，KL3均要進行加固處理，在結構的抗震，相鄰框架柱，框架梁，基礎，這些因素的綜合考慮下提出三個待定方案（1）采用增大框架梁截面法。加高梁的截面，并重新配筋。這種方法濕作業(yè)周期長，，減小結構凈空，所以不采取這種方法。（2）在屋面設置反梁，使其與原框架梁共同受力，但混凝土梁的自重增大很多，將對原結構抗震產(chǎn)生不利影響，再者加固量大、造價高，所以也不采取這種方法。（3）采用粘鋼板鋼結構托換，設置鋼梁與原框架共同作用，鋼梁自身剛度大，因此改造后的鋼梁的二次變形將會很小，并且比起混凝土梁，粘鋼板使梁的自重增加不多，施工方便，所以決定采用這種加固法。

在設計中不考慮原梁的承載力，在構造上使鋼板與原梁連為一體，采用的方法是將一定數(shù)量的螺栓孔布置在原混凝土梁的兩個側(cè)面上，然后將對接螺栓穿入焊接完成的鋼板中，最后鋼板焊接完成后灌注高強無收縮灌漿料。決定采用粘鋼板鋼梁托換后，面臨的問題是到底是沿KL1方向設置托換梁，還是沿KL2方向設置托換梁，這是兩種不同的傳力路徑，所以決定對兩種方法都建模計算，通過具體的計算，多方面的比較得出最優(yōu)的方法。

4.1 沿KL1方向設置托換梁

根據(jù)截柱后KL1的M=112KN.m，V=102KN，以及現(xiàn)行的《鋼結構設計規(guī)范》（GB 50017-2003）：

可得托梁的高度約為900mm。

通過計算對比可知，采用方案一后，各梁支座負彎矩處得配筋均不需要加強，但的KL1和KL3底部受拉配筋不足，需要加強，不考慮原結構梁底得鋼筋，直接用鋼板等強代換，鋼板沿梁底全長布置，計算得鋼板的厚度為8mm。由于底層柱的軸力增加均不超過20%，所以柱與基礎均不需要加固。

4.2 沿KL2方向設置托換梁

根據(jù)截柱后KL2的M=167KN.m，V=101KN，沿KL2方向設置托換梁的梁高約為950mm，根據(jù)此方案建?？芍狵L2梁底抗拉強度不足，需要補強，仍然不考慮原梁底部的鋼筋，直接將截住后的KL2的梁底配筋用鋼板等強代換，鋼板沿梁底全長布置，得鋼板厚度為10mm。由于底層柱的軸力增加均仍不超過20%，所以柱與基礎均不需要加固。

4.3 方案確定

通過兩種方案的建模對比可知，KL1梁加高至900mm，KL2梁加高至950mm且KL2梁位于大廳的正中央，顯然沿KL2設置托換梁對凈高的影響更大。在撓度方面，沿KL1設置托換梁，KL1梁跨中撓度為=，沿KL1設置托換梁，KL1梁跨中撓度為= 。在用鋼梁量方面，沿KL1方向設置托換梁總的用鋼量為，沿KL2方向設置托換梁總的用鋼量為，從凈高，撓度，用鋼量方面比較，顯然沿KL1方向設置托換梁要合理，經(jīng)濟。

5 施工過程

首先將KL3下墻體打通后，在Z2中植入2根直徑25鋼筋安裝底板安裝側(cè)板灌膠切半邊柱裝半邊連接板切另半邊柱裝另半邊連接板，然后再用相同的施工流程加固KL1。

6 結語

在本工程在進行托梁拔柱設計時，不同于傳統(tǒng)的直接給出方案的方法，而是從多方面比較得出最優(yōu)的方案，比較更加精細，這也是以后加固工程的一個處理方向，具有一定的指導意義。

參考文獻：

[1]鋼結構設計規(guī)范[M].GB50017-2003，中國建筑工業(yè)出版，2003.

[2]混凝土結構設計規(guī)范[M].GB50010-2002，中國建筑工業(yè)出版，2002.

[3]混凝土結構加固設計規(guī)范[M].GB50367-2006，中國建筑工業(yè)出版，2006.