某磚砌體結(jié)構(gòu)墻體大開洞改造的設(shè)計(jì)

某磚砌體結(jié)構(gòu)墻體大開洞改造的設(shè)計(jì)張敬敬;張學(xué);傅日榮【摘要】結(jié)合濟(jì)南某既有磚砌體房屋在底層墻體大開洞改造的工程實(shí)例,充分利用已有結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)將托換梁設(shè)計(jì)成T形截面梁?通過理論分析、計(jì)算及實(shí)際工程的回訪驗(yàn)證了此加固改造方案的可行性,該加固設(shè)計(jì)可為類似的加固改造工程提供借鑒.％CombinedwiththeengineeringcasethatunderpinningtechnologywasappliedtoanexistedmasonrybuildingretrofittedforlargeholeinthebottomwallinJinan.UnderpinningbeamscanbedesignedtoTshapeofthecompositebeamsbyusingthestructurecharacteristicsfully.Thenthefeasibilityofreinforcementrenovationisverifiedthroughthetheoreticalanalysis,calculationandreturnvisittothepracticalengineering.Sothismethodcanbereferredforsimilarprojectsinreinforcingdesign.【期刊名稱】《低溫建筑技術(shù)》【年(卷),期】2012(034)002【總頁數(shù)】2頁(P54-55)【關(guān)鍵詞】磚砌體;大洞口改造;T形截面梁【作者】張敬敬;張學(xué);傅日榮【作者單位】山東建筑大學(xué)土木工程學(xué)院,濟(jì)南250101;山東建筑大學(xué)土木工程學(xué)院,濟(jì)南250101;山東建筑大學(xué)土木工程學(xué)院,濟(jì)南250101【正文語種】中文【中圖分類】TU362隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，某些既有建筑物的適用性已不能滿足當(dāng)前業(yè)主們的要求，考慮到我國現(xiàn)在仍處于發(fā)展中階段，本著經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)約材料的理念，對(duì)既有房屋進(jìn)行加固改造的技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生了。本文結(jié)合濟(jì)南某沿街房加固改造的工程實(shí)例及具體的工程特點(diǎn)，對(duì)既有磚砌體結(jié)構(gòu)在底層墻體大開洞改造中托換梁的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的論述。由于砌體結(jié)構(gòu)的整體性及抗震性能較差，故對(duì)加固改造后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了整體的抗震性能分析，可為類似的加固改造工程提供借鑒。工程概況濟(jì)南某沿街房，二層砌體結(jié)構(gòu)，磚墻承重，樓板為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，外挑1320mm，距離板底190mm處設(shè)有一道240mmx240mm的圈梁。由于在原結(jié)構(gòu)外側(cè)加蓋了兩層框架結(jié)構(gòu)使得原建筑物的使用功能發(fā)生了變化?，F(xiàn)應(yīng)業(yè)主要求將原建筑物中底層墻體上的洞口進(jìn)行擴(kuò)大，由于整個(gè)建筑物的平面圖較大，現(xiàn)取建筑物的一部平面圖進(jìn)行對(duì)照，其改造前后洞口結(jié)構(gòu)布置平面圖如圖1所示。洞口擴(kuò)大中梁托換的設(shè)計(jì)與應(yīng)用由于本工程原承重磚墻在洞口擴(kuò)大過程中要大片拆除，一般的洞口改造，規(guī)范規(guī)定達(dá)到2.1m即為較大洞口[1],本工程中洞口擴(kuò)大到5.1m，故為保證本結(jié)構(gòu)在改造中及改造后的安全性首先要擬定一套合理的加固改造方案。采用托換技術(shù)在洞口兩側(cè)設(shè)置兩根320mmx240mm的鋼筋混凝土柱子代替墻體進(jìn)行承重，由于柱子的托換技術(shù)在砌體房屋加固改造中已經(jīng)比較成熟，故不再對(duì)其贅述。對(duì)梁的托換方案進(jìn)行比選。方案一:由于洞口至圈梁底部的磚墻較少故可將圈梁下部的墻體拆除，以圈梁代替過梁并將上部荷載傳遞給托換柱。受力路徑可行，但由于洞口擴(kuò)大可達(dá)5100mm，按照建筑結(jié)構(gòu)荷載范GB50009-2001（2006版）［2］,計(jì)算上部荷載設(shè)計(jì)值約為92kN/m，按簡支梁計(jì)算的跨中彎矩為299.1kN?m，需對(duì)原圈梁進(jìn)行加固代替過梁承受洞口的上部荷載。目前常用的加固方案為直接加大圈梁高度，但業(yè)主要求洞口高度應(yīng)為2.2m，梁加大到滿足承載力高度后仍不能滿足承載力的要求，所以要局部加大圈梁寬度，其加固后梁截面為480mmx320mm。按照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》［3］計(jì)算需配置8申25鋼筋，其面積為3927mm2，申8@150的箍筋，該方案理論上雖然可行，但受拉區(qū)鋼筋配置過大，而且箍筋不滿足要求，新加箍筋應(yīng)打孔穿過梁上部，施工復(fù)雜且下部配筋過大。方案二:考慮到本工程中樓板為現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，充分利用已有現(xiàn)澆板，將箍筋植入原混凝土現(xiàn)澆板內(nèi)，在原圈梁下部適當(dāng)增加其高度（約200mm），滿足業(yè)主要求的洞口凈高。通過新增加的箍筋將混凝土現(xiàn)澆板、下部190mm高的磚墻和圈梁及新加高部分三者加固成一個(gè)整體，構(gòu)成由新加鋼筋混凝土受拉區(qū)、中部磚砌體、受壓區(qū)為原結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆板的“組合梁”，為使組合截面的材料受力更為合理明確，將受壓區(qū)高度控制在現(xiàn)澆混凝土板內(nèi)，使磚砌體部分位于中性軸以下。這樣，跨中截面按鋼筋混凝土T形截面梁設(shè)計(jì)即可。加固采用C25混凝土，受力筋為HRB335、箍筋為HPB235?？缰蠺形截面，肋寬b=320mm;上翼緣計(jì)算寬度b1f=1760mm，上翼緣高度h1f=120mm。屬于第一類T形截面，經(jīng)計(jì)算需配置1607mm2的鋼筋，選配4申22其面積為1520mm2，申10@200的箍筋。進(jìn)一步驗(yàn)算可知，變形、裂縫寬度均滿足規(guī)范［4］要求。受壓區(qū)高度在現(xiàn)澆板內(nèi)且滿足配筋率及洞口高度要求，該方案可行。比較上述兩方案，充分利用原結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆板構(gòu)成的組合梁的方案，配筋合理，受力清晰、經(jīng)濟(jì)合理且施工方便。故選擇方案二進(jìn)行改造。加固后的磚混組合梁施工圖如圖2所示。改造后的結(jié)構(gòu)整體抗震性和墻體受壓承載力分析本工程位于濟(jì)南，六度設(shè)防(0.05g)，二層磚砌體結(jié)構(gòu)，經(jīng)檢測(cè)其所用材料等級(jí)較低，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，磚砌體MU10,砂漿M5，改造中根據(jù)開洞位置要求需將部分承重墻體大面積拆除，從而使得部分墻體的剛度及抗壓性能有較大變化我國抗震規(guī)范進(jìn)行了多次修訂，對(duì)砌體抗震構(gòu)造措施比舊規(guī)范要求更加嚴(yán)格，本著對(duì)該工程負(fù)責(zé)的態(tài)度，對(duì)原結(jié)構(gòu)中抗震構(gòu)造措施不足的部位增設(shè)了構(gòu)造柱和橫墻圈梁，以提高結(jié)構(gòu)整體抗震性能。選用2010版PKPM軟件對(duì)改造后結(jié)構(gòu)的整體抗震性能和墻體受壓性能進(jìn)行計(jì)算分析。由于底部墻體洞口較大建立模型時(shí)，對(duì)超過2.1m的洞口其上部均按加固改造后的組合梁進(jìn)行布置，對(duì)比模擬結(jié)果可知，加固改造后的墻體受壓承載力提高，其抗力與效應(yīng)的比值由1.17增加到2.98，且受力薄弱處由開洞口墻轉(zhuǎn)移至內(nèi)墻，開洞口墻的受壓承載力抗力與效應(yīng)的比值由1.17增加到3.49，繼續(xù)增加房屋層數(shù)墻體受壓承載力不能滿足要求。加固改造后結(jié)構(gòu)的抗震薄弱部位仍為內(nèi)墻，其抗震驗(yàn)算的抗力與效應(yīng)之比由4.17降至3.95，但開洞墻體抗震驗(yàn)算的抗力與效應(yīng)的比值由4.74增加到9.17，繼續(xù)增加房屋層數(shù)可達(dá)規(guī)范限制7層(21m)，仍能滿足抗震要求。由分析結(jié)果可知:由于墻體底部洞口較大，結(jié)構(gòu)受到墻體受壓承載力影響的限制，不宜繼續(xù)加層;加固完成后的結(jié)構(gòu)較原結(jié)構(gòu)在整體性受壓性能和抗震性能上均有所提高。結(jié)語經(jīng)過理論分析、模擬計(jì)算及在改造完成半年后的回訪工作證實(shí)，此次改造中T形組合梁的設(shè)計(jì)充分利用了既有組合結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，加固改造完工后半年內(nèi)工作狀態(tài)良好，無質(zhì)量和安全問題，受到了業(yè)主的肯定。此外，若該種組合架構(gòu)中無懸挑半部分亦可將托換梁設(shè)計(jì)成倒L形截面形式的組合梁。此次加固改造中T形組合梁設(shè)計(jì)的節(jié)約材料、施工方便、技術(shù)合理