某磚砌體結構墻體大開洞改造的設計

某磚砌體結構墻體大開洞改造的設計張敬敬;張學;傅日榮【摘要】結合濟南某既有磚砌體房屋在底層墻體大開洞改造的工程實例,充分利用已有結構的特點將托換梁設計成T形截面梁?通過理論分析、計算及實際工程的回訪驗證了此加固改造方案的可行性,該加固設計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》【年(卷),期】2012(034)002【總頁數(shù)】2頁(P54-55)【關鍵詞】磚砌體;大洞口改造;T形截面梁【作者】張敬敬;張學;傅日榮【作者單位】山東建筑大學土木工程學院,濟南250101;山東建筑大學土木工程學院,濟南250101;山東建筑大學土木工程學院,濟南250101【正文語種】中文【中圖分類】TU362隨著時代的不斷發(fā)展，某些既有建筑物的適用性已不能滿足當前業(yè)主們的要求，考慮到我國現(xiàn)在仍處于發(fā)展中階段，本著經濟合理、節(jié)約材料的理念，對既有房屋進行加固改造的技術就應運而生了。本文結合濟南某沿街房加固改造的工程實例及具體的工程特點，對既有磚砌體結構在底層墻體大開洞改造中托換梁的設計進行了詳細的論述。由于砌體結構的整體性及抗震性能較差，故對加固改造后的結構進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。工程概況濟南某沿街房，二層砌體結構，磚墻承重，樓板為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構，外挑1320mm，距離板底190mm處設有一道240mmx240mm的圈梁。由于在原結構外側加蓋了兩層框架結構使得原建筑物的使用功能發(fā)生了變化?，F(xiàn)應業(yè)主要求將原建筑物中底層墻體上的洞口進行擴大，由于整個建筑物的平面圖較大，現(xiàn)取建筑物的一部平面圖進行對照，其改造前后洞口結構布置平面圖如圖1所示。洞口擴大中梁托換的設計與應用由于本工程原承重磚墻在洞口擴大過程中要大片拆除，一般的洞口改造，規(guī)范規(guī)定達到2.1m即為較大洞口[1],本工程中洞口擴大到5.1m，故為保證本結構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。采用托換技術在洞口兩側設置兩根320mmx240mm的鋼筋混凝土柱子代替墻體進行承重，由于柱子的托換技術在砌體房屋加固改造中已經比較成熟，故不再對其贅述。對梁的托換方案進行比選。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，但由于洞口擴大可達5100mm，按照建筑結構荷載范GB50009-2001（2006版）［2］,計算上部荷載設計值約為92kN/m，按簡支梁計算的跨中彎矩為299.1kN?m，需對原圈梁進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《混凝土結構設計規(guī)范》［3］計算需配置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，新加箍筋應打孔穿過梁上部，施工復雜且下部配筋過大。方案二:考慮到本工程中樓板為現(xiàn)澆混凝土結構，充分利用已有現(xiàn)澆板，將箍筋植入原混凝土現(xiàn)澆板內，在原圈梁下部適當增加其高度（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整體，構成由新加鋼筋混凝土受拉區(qū)、中部磚砌體、受壓區(qū)為原結構現(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，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形截面梁設計即可。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;上翼緣計算寬度b1f=1760mm，上翼緣高度h1f=120mm。屬于第一類T形截面，經計算需配置1607mm2的鋼筋，選配4申22其面積為1520mm2，申10@200的箍筋。進一步驗算可知，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，充分利用原結構現(xiàn)澆板構成的組合梁的方案，配筋合理，受力清晰、經濟合理且施工方便。故選擇方案二進行改造。加固后的磚混組合梁施工圖如圖2所示。改造后的結構整體抗震性和墻體受壓承載力分析本工程位于濟南，六度設防(0.05g)，二層磚砌體結構，經檢測其所用材料等級較低，混凝土強度等級為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)范進行了多次修訂，對砌體抗震構造措施比舊規(guī)范要求更加嚴格，本著對該工程負責的態(tài)度，對原結構中抗震構造措施不足的部位增設了構造柱和橫墻圈梁，以提高結構整體抗震性能。選用2010版PKPM軟件對改造后結構的整體抗震性能和墻體受壓性能進行計算分析。由于底部墻體洞口較大建立模型時，對超過2.1m的洞口其上部均按加固改造后的組合梁進行布置，對比模擬結果可知，加固改造后的墻體受壓承載力提高，其抗力與效應的比值由1.17增加到2.98，且受力薄弱處由開洞口墻轉移至內墻，開洞口墻的受壓承載力抗力與效應的比值由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。加固改造后結構的抗震薄弱部位仍為內墻，其抗震驗算的抗力與效應之比由4.17降至3.95，但開洞墻體抗震驗算的抗力與效應的比值由4.74增加到9.17，繼續(xù)增加房屋層數(shù)可達規(guī)范限制7層(21m)，仍能滿足抗震要求。由分析結果可知:由于墻體底部洞口較大，結構受到墻體受壓承載力影響的限制，不宜繼續(xù)加層;加固完成后的結構較原結構在整體性受壓性能和抗震性能上均有所提高。結語經過理論分析、模擬計算及在改造完成半年后的回訪工作證實，此次改造中T形組合梁的設計充分利用了既有組合結構的特點，加固改造完工后半年內工作狀態(tài)良好，無質量和安全問題，受到了業(yè)主的肯定。此外，若該種組合架構中無懸挑半部分亦可將托換梁設計成倒L形截面形式的組合梁。此次加固改造中T形組合梁設計的節(jié)約材料、施工方便、技術合理