城市既有建筑改造中鋼格構框架結構的應用

張雄威

摘要：我國城市中存在大量的老式建筑，隨著城市的發展和人們對各種性能的需求越來越高，許多城市都在進行著對老式建筑的改造。由于老式房屋多為磚混結構，在長期的使用中，其垂直承載力會發生一定程度的劣化，從而導致安全問題。因此，本文建議將鋼格構式框架結構運用于現代化城市舊房改造工程中，提高其整體承載力。

關鍵詞：城市更新;既有建筑改造;鋼格構;框架結構;墻體承載力

前言：鋼格構式框架結構是目前比較常用的一種結構形式，它是一種新型的結構形式，它可以提高原有建筑物的承載能力，而且它的改造過程相對簡單，改造費用也比較低廉，而且能夠提高原有建筑物的抗震性能。為此，本文著重分析了鋼框架結構在現有建筑物的改建中的應用。

1 采用鋼格構框架結構進行建筑加固的原理

在我國城市砌體結構工程中，無筋砌體結構在豎向承載力和抗剪性能方面表現出較差的特點。在無筋砌體結構施工中，采用植筋、對穿螺栓連接、結構膠等方式，充分利用圈梁結構和結構柱結構，將鋼筋混凝土與建筑的圈梁、磚墻連接在一起，形成結構柱;當原有結構缺乏環梁或結構構件時，可以采用鋼筋混凝土結構代替圈梁結構。采用這種方法對砌體進行加固，可以達到兩種效果：一是鋼格構柱加固區可以將局部荷載轉移到與之相連的圈梁上;二是鋼格構柱的上下固結結合形式及其本身的良好抗彎剛度，可以有效地限制砌體的變形，提高砌體的整體性能，并控制裂縫的擴大，進而提高承載力。在對鋼筋混凝土框架進行加固的基礎上，鋼筋混凝土柱受力性能和框架框架的約束性能得到了明顯改善。同時，裂縫墻體的剛度劣化程度明顯下降，結構由脆性破壞向延性破壞過渡，從而提高了結構的使用壽命。

2.城市既有建筑改造實例分析

2.1既有建筑改造工程項目概況

某城鎮房屋改建工程是一樓二樓，一樓是磚混砌體結構，二樓是鋼筋砼框架結構。由于工程建設已經有五十多年的歷史，其結構性能逐年降低，為保證其使用安全，對其進行了改建，建成后的建筑層數和使用面積不會發生變化。在工程改建中，根據本市的具體情況，對新建房屋進行了抗震設計，其抗震強度為6度，地震加速度為0.05 g，采用標準防震設計，基礎風壓0.45 kN/m2， B級地基基礎雪壓力0.40 kN/m2。鑒于在此工程中采用鋼格構式框架結構，不僅可以有效地增強整個結構的承載力，而且施工過程簡單、造價低廉，因此采用了鋼格構式框架結構。

2.2既有建筑改造方案

由于這座大樓已經使用了五十多年，所以它的材質和結構都有了很大的問題，如果不加以改造，將會有很大的危險。在對工程進行改建時，由于其自身的歷史意義，因此在設計時應盡量避免對原有的整體風格進行大的改變。在進行改建時，必須拆除填充墻、樓板等結構，并將其整體框架、柱子和梁的完整保留，這主要是因為其樓面和填充物只能承擔自身重量，而沒有承擔全部承載力的作用，所以必須拆除墻體和填充物，增加新的結構，才能有效地提高結構的承載力。增加了框架柱和梁，并與原有的結構結合，構成了鋼框架框架。

在此工程改建工程中，因其地處市中心，工程實際受諸多約束，且改造周期相對較短，工期較緊。為此，在建筑內部進行了雙層鋼格構框架結構的設計，并在結構內部應用承壓型鋼板和混凝土面層。這樣的改造方式，不僅減少了模板的使用量，也減少了拆除和拆除模具的工作量，提高了改造的效率，并且在混凝土柱結構附近增加了鋼柱，保證了建筑的內部空間利用率。

在原有結構的改建中，工人不僅要進行設備管道的施工，而且要保證結構的內部高度符合原有的使用需求。因此，在建筑梁柱構造中，采用格構梁和格構梁進行構架改建，既可以提高結構的承載力，又不會對建筑物的內部使用空間造成一定的影響。

在本項目的改建工程中，格構柱和格構梁均為長方形，采用肢件組合而成。肢件采用橫向綴條和縱向綴條進行連接，綴條、肢件和梁柱共同組成現有建筑物的構架。在本項目的改建方案設計中，考慮了各種因素，最終選定了格構柱尺寸為740毫米×250毫米，肢件尺寸為140 mm×90 mm×10 mm，而綴條的規格為90 mm×90 mm×10 mm;格構梁的規格為740 mm×730 mm，肢件的規格為125 mm×125 mm×12 mm，綴條的規格為140 mm×90 mm×10 mm。網架和網架的連接和支腿均為角鋼。

2.3格構梁綴條的布設形式

為了確保改造后的大樓還能滿足室內的需要，電纜、水管等設備都要在橫梁上進行架空。由于暖通管線和通風管道的直徑一般都很大，很難在空間內進行直接插入，所以要根據實際情況對管道的布置進行適當地調整。在現有建筑物的改建中，工作人員對施工方案進行了對比分析，最終選定采用帶插式通風管的格構梁布置。為防止綴條影響風管的布置，在風管插入時應盡量避免采用斜式綴條，因此，在此工程中，風管的插入位置是在網架中間，受力較小，可以更好地保障整體的安全和穩定。此外，由于通風管道的寬度通常較大，因此格構梁豎向連接處的間隔也應適當增大。

2.4格構梁柱節點

在整個構架結構體系中，格構梁與格構柱之間的連接部位是承載軸力、彎矩和剪力的連接點。由于受力、彎矩、剪力等因素的影響，這些應力都是由結構產生的，因此，通過提高節點的受力能力，可以提高其抗震性能。

針對現有建筑物的受力狀況，提出了兩種加固方案：第一，在各節點六面布置鋼板，形成實腹式結構，在實腹式結構的支持下，提高了結構的承載力;方案二，在節點六面安裝X形飾條，提高了節點的承載力，提高了整體剛度。最后，在施工速度、造價、結構穩定性等方面進行比較，選擇了第二種加固方法。

結束語：

總之，在現有建筑物的改建中，采用鋼格構框架結構，不僅能保持原有結構的風格，而且能滿足現有建筑物的使用要求。另外，對網架結構進行適當地布局，采用網狀條帶，可以為管道的布局提供更大的空間。在格構梁和格構柱的連接位置，將X形綴條設置在連接位置，可以提升連接點的承載能力，使格構梁和格構柱連接更加穩定。

參考文獻

[1]葉青，趙靜，趙科科，等.上海市老舊小區綜合改造體制機制和實施策略研究[J].城市住宅，2020，27（3）：74-77.