11钢-混组合结构在砖混建筑拆墙改造中的应用.pdf

第 卷 第“期建筑结构 年“月 钢 混组合结构在砖混建筑拆墙改造中的应用 赵考重王莉夏风敏 （山东建筑工程学院土木工程系济南 0 * 5 0 * * - / 1 2 / 7 * 0 * / 1 4 , 1 5 . 0 *6 * 4 5 7 * . 2 0 7 1 ; / * ; . 2 7 * 3 1 7 4* 2 . 2 * * 7 . 2 3 1 7 7 * 3 1 7 4 . 2 5 4 - - / 4 6 * 7 . 2 0 1 6 . 1 4 , 7 . 2 9 . 0 1 0 * 7 5 / * 4 * 5，. 0 54 . 2/ 7 / 0 * 7 . 5 0 . / 5 . 5 0 0 0 * / 1 2 5 0 7 / 0 . 1 2/ 1 5 0 . 5 7 * ; / * ;，0 * 5 0 7 / 0 7 *9 * . 0 . 5 - . 0 * 2 * ; * 0 * 4 , 1 7 7 6 7 / * 59 1 7 8 . 5 1 . ; * ; . 2 0 * / 1 2 5 0 7 / 0 . 1 2， 2 ;0 * / 1 2 5 0 7 / 0 . 1 2 . 5 5 3 * 2 ;; * , * 2 ; 6 - * “ * 5 . ， 圈梁上下各配有 “’ 纵向钢筋， 箍筋为“C 。圈梁高’ B 44， 需 要将截面高度加大， 应采用扩大截面法加固。施工时 需先支撑上部结构， 然后拆除墙体， 再浇注混凝土。 （“） 采用钢混凝土组合梁结构。利用两个槽钢作 为型钢梁， 使原圈梁和新浇混凝土共同为受压翼缘， 该 方案可先施工组合梁， 然后再拆除下部墙体。 在保证结构安全、 满足承载力和构造要求的情况 下， 表’给出了层“楼面梁和层楼面梁采用不同方 案时的技术指标。 由表’知， 对于层“楼面新加大梁， 虽然方案’和 方案用钢量少， 但由于施工时在层’需做安全支 撑， 因此造价比较高， 且大梁高度影响使用。方案“的 造价略高于方案， 但方案“不影响室内美观， 自重最 轻。因此， 在保证安全可靠的前提下， 从满足使用要 求、 经济和结构自重轻等方面综合考虑， 工程对于层“ 楼面新加大梁采用方案“。 B 新加单根大梁技术指标表 新加大 梁位置 方 案 自重 （ “） 用钢量 （ ） 造价 （元） 混凝土 （） 备注 ’ * ’ , -. ’ * 梁下净高 ’ 层-楼 / ’ / / ’ / ,. ’ , 梁的宽度 . 面大梁 ’ * - ’ - *. ’ 梁下净高 ’ - / ’ / - - ’ *. ’ - ’ - / ’ / / ,. ’ , 梁下净高 ’ 层楼 / ’ /* ’ / - - ,. ’ * 梁的宽度 . 面大梁 ’ . - , ’ - -/ . ’ - / ’ * - ’ . ’ 注 造价含支撑结构的费用。 承载力计算结果表“ 构件 设计弯矩 （ “） 抗弯承载力 （ “） 设计剪力 （ “） 抗剪承载力 （ “） 层-组合梁 . ’ - * . ’ . ’ / - - ’ . 层混凝土梁 * / ’ - , * ’ , ’ , . ’ * 由表知， 对于层楼面新加大梁， 方案的自 重、 用钢量及造价都最低， 主要原因是层楼面梁所受 荷载较小， 同时施工时可先施工层-楼面梁， 层楼面 梁施工时层墙体可以拆除， 施工时可仅对层楼板 作临时支撑， 临时支撑费用不高， 所以层楼面梁采用 方案。 图层-楼面新加大梁施工图 ’横梁设计计算 （） 层-楼面新加大梁 采用两根型号为 ［ , 0的槽钢做钢梁， 钢材为1 钢， 新浇混凝土强度等级不低于2 ， 但由于原圈梁混 凝土强度等级为2 .， 偏于安全起见， 计算时混凝土翼 板的混凝土强度等级统一按2 .考虑， 两个槽钢上下 翼缘用间距为 . . 的 . .3, .3 .钢板连在一起。 为了保证新浇混凝土与原圈梁形成整体， 新浇混凝土 配置 “的箍筋， 箍筋与原圈梁内箍筋及槽钢进行焊 接。根据 钢结构设计规范（4 5 6 *, ,） 第 ’ ’ 条 和第 ’ ’ 条， 分别对组合梁进行抗弯计算和抗剪计 算， 计算结果见表。 组合梁采用 “ -弯起钢筋剪力连接件，连接件与 槽 钢 上 翼 缘 用 两 条 侧 焊 缝 进 行 焊 接， 焊 缝 长 度 为 . . 。由于施工时需剔出原圈梁内箍筋， 可保证弯 起钢筋剪力连接件到钢梁边缘的距离为 . 。按 钢结构设计规范（4 5 6 *, ,） 式 （ ’ ’ -） 算得每 个连 接 件 的 受 剪 承 载 力 设 计 值 为 ’ “， 根 据 第 ’ ’ 条算得组合梁最大弯矩点至梁端区段内混凝 土与钢梁间的纵向剪力为* / “， 因此连接件数为 个， 考虑到新浇混凝土箍筋间距为 . . ， 为了便于 连接件与钢梁的焊接， 取连接件间距为 . . ， 实际 连接件数为 -个。这里要说明的是， 由于新浇混凝土 所配箍筋与槽钢进行焊接， 实际上也起到连接件的作 用， 所以钢梁与混凝土翼缘板之间的抗剪是没有问题 的。组合梁施工图见图。 （） 层楼面梁设计计算 将原圈梁截面高度加大 * . ， 由于原圈梁箍筋 图层楼面圈梁加固图 为 “ . .， 故新加 7形 箍筋仍为 “ . .， 纵向 钢筋采用 “ ,。由于施 工时 需 将 圈 梁 和 楼 板 进 行支撑， 加固后梁的计算 同普 通 梁， 由 文 ［］ 计 算 得到 的 承 载 力 计 算 结 果 见表， 加固图见图。 三、 窗间墙计算及加固 经现场检测， 原砌体砖为87 * ’ ， 砂浆为8 ’ 。 由于层横墙未拆除， 对窗间墙起到一定作用， 故层 墙体上、 下端为控制截面， 由于上部墙体传下来的荷载 较大， 经复核层下端为控制截面， 经计算该截面轴力 设计值为 / “， 由所测得的材料强度计算， 其承载力 为 . ’ * “， 不能满足要求， 需要进行加固处理。采 用了如图-（9） 所示的组合砌体加固方法， 两侧各配置 “ 的纵向钢筋， 箍筋为“ . .， 墙体两侧浇注 2 .混凝土， 在新加梁下形成一个截面为- . .3- - .的 组合柱。 在强度计算时， 为了安全起见， 将其简化为如图 - （0） 所示的矩形截面组合砌体， 同时考虑到混凝土与钢 筋在受荷载作用以前， 墙体已受部分荷载作用 （主要是 自重） ， 将混凝土和钢筋的设计强度均乘以. ’ /的折减 系数。 根据文 ［］ 经计算组合砌体承载力为 . ’ * “， 满足要求。（下转第 页） / 处于周边支座约束， 受到向上的 “ ／’ 的均布 面荷载 （地下水位 ’） 作用。结构计算采用* , - . “程序。考虑汽车坡道内填土及车库上局部配电 房重量的影响， 忽略车库顶板上其它堆载的影响， 对车 库进行空间结构计算， 计算出各点的挠度见表， 内力 见表/。由表可见， 计算挠度与实测上浮规律相似， 说明计算模型是正确的； 计算挠度与实测上浮最大值 很接近， 而计算挠度为构件完全弹性时的挠度， 实测上 浮为大量构件开裂后的弹塑性挠度， 钢筋混凝土构件 开裂后刚度将大大降低， 因此实际上浮时所对应的向 上净反力小于 “ ／’ ； 柱子实际断面0 “ “10 “ “， 实配主筋 “ （对称配筋） ， 实配箍筋“ “ “／ “ “ （方箍） ， 按照 混凝土结构设计规范（2 3 “ 4） 计 算， 其抗弯承载力为 5 ’（轴压力为“时） 和6 ’ （轴压力为/ 4 / ） ， 抗剪承载力为 0 4 （轴 压力为“） 和6 7 7 （轴压力为/ 4 / ） 。由表/可 见， 对应向上净反力 “ ／’ 的内力将使大量柱 子产生弯曲破坏或剪切破坏。实际只有柱7 , 8， , 8断 裂破坏， 柱5 , 8， 4 , 8接近弯曲破坏， 计算结果表明， 轴 “，，中部竖杆内力最大 （因其作为短向桁架端竖 杆） ， 但因其断面大 （厚/ “ “混凝土墙） 而未破坏； 轴， 中部竖杆内力次大， 因轴竖杆断面小 （0 “ “10 “ “） 而先破坏， 即柱7 , 8， , 8最先破坏。柱 , 8，5 , 8计算 内力很大， 实际破坏程度相对小一些， 主要是因为顶板 上有一部客货两用升降梯， 厚 “ “的升降梯的混凝土 底板， 两个重0 “ 的货物吊篮等局部堆载， 使其内力 相应减小， 缓解了破坏程度。 四、 加固设计 通过实测和理论分析确定事故原因后， 对车库进 行了处理加固。 （） 变形恢复 采用在底板上堆砂石等建筑材料的 方法， 局部留出柱子加固施工场地， 每天做不少于一次 的沉降观测， 力求使上浮的变形缓慢恢复。 （） 承载能力恢复 在变形基本恢复后， 将两个断 裂破坏的柱子的混凝土凿除， 在柱外侧周边植主筋， 绑 扎箍筋， 周边加大截面， 重新浇捣混凝土； 对两个弯曲 裂缝宽度大于“9 / ’’的柱子， 分两层粘贴碳纤维布补 强， 内层贴厚“9 ’’的竖向条来补强纵筋， 外层贴厚 “9 ’’的环向封闭条来补强箍筋； 其它开裂柱子采用 灌缝或粘贴碳纤维布补强。 （/） 使用功能恢复 柱子加固完成后， 在顶板做配 筋现浇叠合层与防水层， 当顶板上永久覆土分层添加 后， 底板上堆载相应分批撤除， 此时变形可永久保持稳 定， 抗浮达到原设计要求。然后对底板进行了防水堵 漏处理， 做配筋现浇叠合层， 使车库的使用功能得到了 恢复， 同年 月， 车库投入使用。 （上接第 4页） 图0组合砌体加固平面图 由于拆除横墙后， 横墙间距加大， 横墙计算高度发 生变化， 因此， 还需要验算墙体的稳定性即验算墙体的 高厚比， 偏于安全起见， 不考虑加固后混凝土的作用， 根据文 ［/］ ， 纵墙实际高厚比为 ， 修正以后的允许 高厚比为 5 ， 因此， 墙体的稳定性满足要求。 四、 加固施工 窗间墙加固施工 在横墙两端各剔出宽度为 “ ’’的竖槽， 在窗间墙上打眼穿箍筋， 绑扎钢筋， 浇 注混凝土， 形成组合柱。在层/楼面处， 浇筑混凝土时 要预留出层/楼面加固梁的纵向钢筋。 层0楼面组合梁施工 先剔出圈梁的箍筋， 根 据槽钢的高度在横墙两侧各剔出两道深度为 “ ’’的 横槽， 并在墙体上打孔， 穿槽钢连接板， 将槽钢的两个 肢塞进已剔好的槽内， 将连接板与槽钢进行焊接， 新加 箍筋与原圈梁内箍筋及槽钢焊接， 弯起钢筋连接件焊 接在槽钢上翼缘上， 绑扎新加纵向钢筋， 在楼板上部打 孔， 从上部浇筑混凝土， 对于槽钢与墙体间的空隙， 从 端部用灌浆料灌实。虽然在墙体上剔槽削弱了墙体的 截面积， 但验算承载力仍满足要求。层0楼面组合梁 加固完后， 即可拆除层/横墙。 / 层/楼面梁加固施工 首先对层/楼面板及圈 梁做好安全支撑， 拆除层墙体， 对层/楼面下的圈梁 进行加固处理。 五、 结束语 在砖混结构房屋拆墙改造中， 采用钢,混凝土组合 梁进行托换与采用在墙体两侧增加扁梁的方法相比， 可减轻结构的自重， 且不影响室内美观。钢,混凝土组 合梁与采用一般的钢筋混凝土梁相比， 可先施工组合 梁， 再拆除墙体， 施工方便， 且施工时不需做临时支撑， 降低了工程造价。该方法经济实用， 值得推广应用。 参考文献 混凝土结构设计规范 （2 3 “ 4）9北京 中国建筑工业出版社， 4 4 “9 钢 结 构 设 计 规 范 （2 3 7 ）9北 京 中 国 建 筑 工 业 出 版 社， 4 4 “9 / 砌体结 构设 计规 范 （2 3 / ）9北京 中国 建筑 工业 出版 社， 4 9 /