[文章]：砖混结构托梁换柱改造

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砖混结构托梁换柱改造

摘要 本文详细介绍了某砖混结构底层变大空间的加固与改造以及p型截面梁和微型桩在该工程中的应用。指出在房屋改造前应首先对原有建筑物进行全面的检测鉴定，并在此基础上进行方案论证和结构设计。且在施工中注意监测，以保证建筑物在改造施工过程中和使用期间的安全。
关键词 砖混结构 加固 改造 p型截面 微型桩

1 工程概况



      某两层砖混结构建筑，建于1982年，建筑面积1102m2。底层为小开间办公室，横墙承重，预应力空心板楼盖，平面如图1所示。二层为大开间会议室，屋面由钢筋混凝土薄腹梁和预应力空心板组成，纵墙承重。毛石条形基础，层层设有圈梁，底层层高3.6m，局部4.2m，二层5.4m。

      1995年10月，因功能需要将其底层改为大空间商业用房（图2）。
由于该建筑物在使用期间墙体和楼面已出现了开裂，设计中没有考虑抗震设防且无地质勘察资料。故在改造之前对该建筑物进行了全面的检测和鉴定，检测内容包括：（1）补充地质勘察；（2）建筑物的不均匀沉降及倾斜变形；（3）梁、砌体、构造柱的强度；（4）墙体和楼面的开裂情况；（5）屋面薄腹梁与柱顶、屋面板与薄腹梁的预埋件的联结等。
通过补充地基勘察，查明地基土自基础底面算起自上而下依次分别为填土、淤泥质土、
细砂和密实粗砂，厚度分别为6.2,3.1,2.4和3.7m。由于建筑物建在回填土之上，且建筑物北面有一深3m的排水沟，沟内水外渗致使建筑物北侧地基变软，沉降偏大，导致墙体和楼面开裂。二层楼面沿下部走廊墙体位置出现两条纵向裂缝贯穿整个建筑，宽度最大为12mm，C、D轴线墙体圈梁下也有两条纵向裂缝贯穿整个建筑，宽度最大为14mm，底层横墙斜裂缝最大宽度8mm，内外纵墙亦有多处出现斜裂缝，最大者6mm。

2 方案论证

由于该建筑物一层为横墙承重，二层为纵墙承重，且在本次改造中建筑物外墙保持不变。因此，采用底层框架替换原来由横墙承担的二层楼面荷载，屋面荷载仍由外纵墙承担的改造方法。底层框架平面如图2所示。设计过程中注意解决的几个问题：
以底层框架托换墙体，避免或尽可能少扰动上部不改造部分产生新的附加变形。因此，在改造中要解决好框架柱与原有不动结构的联结，控制框架梁的挠曲变形及新设基础的的沉降等。
由于二层墙体及屋面荷载仍由外纵墙承担，而原墙下基础、墙体本身和其它构件存在不均匀沉降和裂缝等问题，先应对原有结构应进行必要的加固，做到加固与改造并举，以消除原有隐患。

图3单桩静载P-S试验曲线

3 结构设计

3.1基础设计
要保证建筑物用底层框架替换后其上部结构不产生（少产生）附加变形，新设框架柱下基础的沉降和不均匀沉降必须控制在很小的范围内。由于原基础下为较厚的回填土且因下水侵蚀使地基土软硬不均，施工场地狭小，本项改造中基础设计为一关键问题。
采用微型桩可获得满意的效果----承重力高，沉降量小，桩径小，能穿越各种障碍物，所需工作面小，施工对原基础影响小。采用微型桩，底层框架托换墙体后，上部结构基本不出现附加沉降。
本工程中采用的微型桩桩径为230MM，桩端进入密实中砂层1.2M，施工前单桩试验结果当荷载加至264KN时，桩顶沉降量位2.4MM（图3）。
3.2框架设计
改造前的砖房，底层（小空间）横墙承重，二层（大空间）屋面梁承重，属上柔下刚的刚弹性结构。改造后，底层承重墙拆除代之以框架，形成新的框支体系，判明新体系的受力性质，即可按规范进行抗侧力，整体稳定性复核验算，完成各种新增替构件的承重力设计。
      以框架代替原承重墙体，结构设计上要考虑施工过程的影响，即不能使（或控制）上部不改造部分产生新的变形。决定采用直接托换法，在不拆除横墙的情况下先浇注框架体系，混凝土由板顶开洞向下灌如，形成两平行矩形截面梁。原承重墙不拆除之前，框架结构不承重。原有圈梁设计上不考虑其受荷，若施工中将其剔除亦无必要。为保证原圈梁与新加梁有效的连接，采用加横向短筋?25@400的构造措施。这样，原圈梁与平行矩形梁构成了独特的p形截面(图4)。
框架柱原结构构造柱采用套箍拉接，即以?8@400箍筋套在原构造柱上并穿入新柱纵筋，使新旧柱成为一体。原结构内纵墙拆除后，底层结构纵向联系削弱，设计中采用内柱节点处设置纵向连系梁。楼面后浇50厚C20细石混凝土内铺?4@200冷拔丝网，提高楼面的水平刚度。外纵墙实施改造前，先行加固墙体开裂部位，方法是剔除抹灰层加挂?6@200×200钢筋网，外抹M10砂浆。

4.施工要求

（1）托换施工工艺流程:钻设微型桩-浇注混凝土承台-浇注托换柱-二层框架梁间隔两跨施工-拆除底层墙体。
（2）桩基施工期间，保证原建筑纵横承重墙
的完整。浇注基础承台时,承重墙开洞高度不得超过承台高度100mm，宽度不超过承台宽度100mm。为确保微型桩承台有效抬起地圈梁，混凝土中掺入微膨胀剂。p形梁与空心板间的混凝土亦同样掺加了微膨胀剂。
（3）严格掌握现浇混凝土施工缝位置。柱的施工缝应在基础承台顶面和柱帽底部。浇注梁和柱帽时，需将楼面板打洞，洞口直径小于120mm，且不得损伤板内钢筋。
（4）凡新旧混凝土结合面，原构件表面清除干净，刷界面剂。
（5）原承重横墙拆除顺序，自中间向两端进行，每道墙分两天完成（所谓拆除，仅指将新浇梁下一皮砖拆除）。
（6）改造工程影响安全的因素很多，正式施工前准确测出建筑物的沉降和裂缝等有关数据，由专人负责施工期间的数据变化。

5.结语

（1）建筑物改造工程应严格按照检测鉴定-方案论证-结构设计-监测施工的程序进行。
（2）改造过程中，应尽量避免破坏原结构，注意采取有效的监测措施。
（3）微型桩承载力高，沉降小，托换牢固可靠；直径小，对原基础影响小；施工不受场地和空间限制；能穿透各种障碍物。
（4）建筑物改造应采取加固与改造并举的方针，将原建筑物已有的隐患消除。
（5）采用底层框架对原横墙承重小开间砖混结构进行改造，形成大空间商业用房获得了满意的效果。