砖混结构梁托换改造大开间方案优化设计.doc

2011 年 9 月上施工技术第 40 卷第 348 期CONSTRUCTION TECHNOLOGY95砖混结构梁托换改造大开间方案优化设计12（ 1. 上海宝冶集团有限公司，上海200941； 2. 延边大学工学院，吉林 延吉133002）摘要 拆除承重墙体实现房屋大空间改造，将对原结构受力体系产生很大影响，因此施工方案选择与安全问题显得尤为重要。结合实际工程经验，介绍了托换方案选择 原 则，研 究 总 结 了 几 种 通 过 梁 托 换 实 现 局 部 大 空 间 改 造 的做法： 钢筋混凝土梁托换，包括双梁托换、单梁托换、铁 马 凳 支 顶 托 换 方 案； 型 钢 框 式 托 换 方 案，包 括 3 种 槽 钢 托 换做法。在此基础上，对比分析了这些方案的优缺点、适用条件、环保价值及经济效益等。关键词 优化； 设计； 托换； 分析中图分类号 TU746 3文献标识码 A文章编号 1002-8498（ 2011） 17-0095-03Optimization of Beam Underpinning Design for Large SpaceReforming of Brick-concrete BuildingLiu Wei1 ，Zhang Hongmei2（ 1. Shanghai Baoye Group Co ，Ltd ，Shanghai200941，China；2. College of Engineering，Yanbian University，Yanji，Jilin133002，China）Abstract： Achieving large space of buildings by dismantling the bearing walls will change the structuralforced systems，so construction scheme selection and security issues become very important Based onpractical engineering experience，some underpinning design for large space reforming are proposed，suchas reinforced concrete beams underpinning，including underpinning with a single beam or double beams orsteel support； as well as underpinning with profile steel frames，including three channel steel underpinningmethods For these underpinning methods，the advantages and disadvantages and applied conditions arediscussed as well as environmental value and economic benefit and so onKey words： optimization； design； underpinning； analysis近年来，随着经济的发展和人民生活水平的提高，业主对既有砌体房屋格局和空间的改造需求日基础上： 施 工 必 须 安 全 可 靠； 结 构 的 整 体 安 全性不能削弱； 托 换 后，应 最 大 限 度 地 满 足 新 的 使1。与新建建筑相比，对既有砖混建筑物的用功能要 求； 托 换 后 的 经 济 效 益 和 社 会 效 益 显结构托换改造具有投资少、工期短、效益高 3 个突出著。由于砖 混 房 屋 扩 大 空 间 改 造 中 的 托 换 风 险 较的优势。其 最 终 目 的 是 在 满 足 安 全、可 靠、经 济 合3-4。理及兼顾美观的条件下，使既有砖混建筑物满足新的使用功能和要求，提高使用价值，延长使用寿命。22. 1钢筋混凝土梁托换双梁托换因此，对结构 托 换 技 术 进 行 研 究，不 仅 具 有 较 好 的科学 意 义，而 且 具 有 很 大 的 工 程 应 用 和 推 广 价2换实现局部大空间改造的做法，并对比分析了这些方案的优缺点、适用条件等。1 托换方案选择原则托换方案的选择，需要建立在以下 4 个原则的收稿日期 2010-11-04作者简介 刘 威，上海宝冶集团有限公司助理工程师，上海市宝山区四元路 168 号 200941，电话： （ 0433） 2732267，E-mail： lw04tm163 com双梁托换 就 是 在 待 拆 墙 体 的 顶 部 两 侧 或 内 部采用增加 2 根对称的梁形成格构式梁，并且在新增梁之间通过拉结筋与原墙体连接在一起，形成组合3，5空间改造，大多数是部分承重墙拆除，从而实现“两户合一”的目的。目前普遍采用双侧帮梁做法。当住户对帮梁外观质量要求相对较严格时，结合墙体厚度、跨度等不同情况，可采用墙内设梁的做法，这样做的 好 处 是 从 外 观 上 看，根 本 看 不 出 改 造 的 迹6刘 威 ，张鸿梅益增多大，所以其方案应以确保施工安全为重点。本文结合实际工程经验，介绍几种通过梁托值。对 于 砖 混 结 构 的 房 屋，实 现梁共同承 担 荷 载象，但 对 技 术 要 求 很 高。 其 具 体 做 法 如 图 196所示。施工技术Fig 2图 2铁马凳支顶做法Strut top method of steel support第 40 卷洞口上方托梁安装完毕，完成荷载传递及承重结构的转移之 后 才 能 拆 除。 其 具 体 做 法 大 致 可 分 为 以下 3 种。3. 1槽钢托换做法 A此做法是采用 2 根槽钢附在待拆墙体两侧，通过化学锚栓和钢板与墙体形成整体，共同承担上部荷3-4。施工时，在托梁顶部通过化学锚栓将槽钢上翼缘与楼板连接，并在托梁的下方每隔 250mm 凿出一条水平缝伸入钢板，与两边托梁的下翼缘焊接，形成格构式组合梁。最后，拆除被卸荷的墙体，从而实现扩大空间的改造要求。其做法如图 3 所示。图 1单双梁托换做法Fig 1Underpinning method of monosparand double beams2. 2单梁托换单梁托换就是在待拆墙体的顶部，采用 l 根 托图 3槽钢托换 A 示意梁来托换顶部待拆墙，并在新增梁两端的下方新增Fig 3Underpinning A with channel steel3户对改造后室内空间和美观要求严格程度不同，可采用 上 下 等 宽 和 下 部 与 墙 等 宽 2 种 做 法，如 图 1所示。2. 3 铁马凳支顶托换该托换为 铁 马 凳 预 先 支 撑 上 部 墙 体 和 楼 板 荷载，然后布置 纵 筋 和 箍 筋 并 浇 筑 混 凝 土，铁 马 凳 保留在托梁中 与 新 浇 钢 筋 混 凝 土 梁 一 起 承 担 上 部 荷3. 2 槽钢托换做法 B托梁采用 2 根槽钢拼接，内部灌入水泥砂浆，并8沿墙体两侧钻孔，如图 4 所示，但该孔并不钻穿，预留部分继续承担上部荷载。先钻其中一面，当钻好之后灌入水泥净浆并将槽钢镶入槽中，固定之后再钻另一面的孔，钻完后，同理再镶另一根槽钢。5，7。根 据 上 部 结 构 的 荷 载 大 小，采 用 不同材料铁马 凳 （ 如 钢 管、工 字 形 钢、槽 钢 等） 。注 意摆放位置，以不影响布置纵筋和箍筋为宜。具体做法如图 2 所示。3 型钢框式托换型钢框式 托 换 是 用 型 钢 梁 柱 作 为 托 换 框 架 代替需拆除 的 墙 体。传 统 的 托 梁 置 换 技 术 是 墙 体 不Fig 4图 4 槽钢托换 B 示意Underpinning B with channel steel拆除就无法将托梁安装，只能通过边拆除墙体边设3. 3槽钢托换做法 C支撑或在墙体外设柱支撑托换的方法解决此问题，施工过程复杂，耗时长。本文介绍的槽钢托梁技术就能很好地解决此问题，该技术的核心之处在于施工时间、顺序 的 把 握 以 及 整 体 的 协 调，即 墙 体 需 在本方案施工时，托梁采用 2 根槽钢直接扣进墙体原有灰缝而成，并用 8 250 的钢筋在槽钢的上下端焊接将 其 固 定，具 体 的 设 计 方 案 如 图 5 所 示。施工顺序分 2 步进行。载混凝土柱，与原来部分端墙形成组合柱。根据住。施工时，用钻机用钢条将其与原墙体固定而成载的做法2011 No 348刘威等： 砖混结构梁托换改造大开间方案优化设计974） 抗震效果槽钢不仅承载力高，且具有整体性、延性好的优点，当地震来临时，槽钢能够保持很好的抗弯性 能 及 整 体 性，延 性 非 常 好，不 会 发 生 因承重梁局部 突 然 断 裂 而 导 致 房 屋 整 体 迅 速 垮 塌 的事故。5） 环保价值混凝土不仅浪费大量资源，容易图 5槽钢托换 C 示意碳化引起钢 筋 锈 蚀，且 具 有 回 收 难 度 大、效 果 差 等Fig 5Underpinning C with channel steel缺点，而槽钢具有一次成型、循环利用、易于回收等1） 镶嵌槽钢用尺测量，定好开洞和槽钢安放优点，对资源浪费少，符合环保要求。位置，然后用 10 钻机沿测量好的墙体两侧水平灰6） 经济效益对于同截面托换梁，虽然槽钢托缝钻孔，以便槽钢镶嵌，但该孔并不钻穿，余墙继续承担上部荷载，且增加墙体和槽钢托梁的整体稳定性。具体施 工 操 作 时，先 钻 墙 体 其 中 一 面，当 孔 洞钻好之后，洒水湿润，灌入水泥净浆，并将一根槽钢镶入槽中，固定之后再钻另一面的孔，钻完后，同理再镶嵌另一根槽钢。换的费用要更高一些，但是综合考虑施工周期以及加固效果等因素，槽钢托换的经济效益相对来说还是比较好的。总的来说，型钢框式托换适合于托换荷载较大的情况，且在 施 工 进 度 上，比 钢 筋 混 凝 土 梁 托 换 有明显的优势，具有施工方便、快捷省时、技术合理等2） 穿焊箍筋用 10 钻机在槽钢上、下端竖向优点。相信随着我国经济的发展、钢产量的增加和砖墙灰缝中钻孔，其间距为 250mm，孔必须钻穿，顺孔插 入 8 钢 筋，等 上、下 两 排 所 有 钢 筋 都 插 入 完人们生活水 平、节 奏 的 加 快，型 钢 框 式 托 换 将 在 房屋改造中得到越来越多的应用。毕，用焊机对钢筋和槽钢搭接部分施焊，使上、下两5结语排所有钢筋与 2 根槽钢焊接在一起形成整体，然后对钢筋与槽 钢 安 装 焊 接 过 程 中 遗 留 的 空 隙 进 行 处理，采用特殊装置，加压注入水泥净浆，使所有空隙填充密实。结构设计 方 案 分 析 的 目 的 是 为 了 选 择 和 优 化方案，对不同方案进行设计和选择时应综合考虑结构布局的改 变 对 结 构 整 体 性 和 相 关 受 力 构 件 的 影响，并结合不 同 改 造 工 程 的 特 点 和 工 期、自 身 经 济4方案对比分析状况等因素，慎重斟酌，选择最优施工方案。另外，上述梁托 换 改 造 大 开 间 设 计 方 案 的 施 工 技 术及监测方 法 成 熟 可 行。 只 要 设 计 合 理、措 施 完 善，完全可以 确 保 施 工 质 量 和 结 构 安 全。 对 比 这 些 方案，可以得出如下结论。对改造的部位应注意监控，防止其由于施工不当引起不确定因素的产生。本文结合实际工程经验和理论分析推导，介绍了几种通过梁托换实现局部大空间改造的做法，并1） 适用范 围以上方案都可用于板下无梁时对比分析了 这 些 方 案 的 优 缺 点、适 用 条 件、环 保 价托换改造，但双梁和槽钢托换 A 方案还适用于板下有梁时； 当 房 屋 层 高 较 小 且 对 室 内 空 间 要 求 较 高时，宜采用单梁及槽钢托换 B，C 方案； 当对 工 期 要求较高且托换荷载较大时，应当首选槽钢托换方案。2） 力学性 能 双梁及槽钢托换方案对原有结构体系破坏 较 小 且 与 原 结 构 形 成 类 组 合 梁 承 重 体系，充分利用原结构的承载能力，荷载传递安全，受力合理； 单梁 及 铁 马 凳 托 换 对 原 结 构 破 坏 较 大，受力体系不稳定，施工时不安全。3） 施工周 期 与单双梁及铁马凳托换方案相比，槽钢托换主要利用槽钢自身的承载能力完成荷载传递，原有墙体只是起到辅助和增加稳定性的作用，所以施工时不用等到混凝土或水泥浆彻底达到强度，就可 以 部 分 或 全 部 拆 除 托 梁 下 方 承 重 墙 体，周期大大缩短。值及经济效益等。参考文献：1 范夕森 既有砌体房屋改造大开间的结构设计J 工程抗震与加固改造，2008，30（ 3） ： 105-1072 向晓丹 砌体房屋底层改造加固与应用研究D 武汉： 湖北工业大学，20073 曾欣 旧砖混建筑改造中托换技术方案对比分析J 江苏建筑，2009（ 3） ： 11-134 刘成 清，施 卫 星 型 钢 框 式 托 换 在 砖 混 房 屋 改 造 中