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1、第5 章改造加固工程 5 2 1 4 结束语 采用托梁换柱方法改造旧房时，准确的设计分析是基础，合理的构造和连接等施工处理是关 键。实践表明，钢筋混凝土托梁换柱施工法能够很好地建立一个新的安全可靠的受力体系，造价 低，质量好，值得在处理同类工程时参考。 5 2 2 1 工程概况 黄聪1 陈尚建1 2 赵晶晶李莉媛， ( 1 武汉大学土木建筑工程学院；2 武汉长江加固技术有限公司) 5 2 2 砖混结构无支承墙体托换技术设计 湖北省荆州市某宾馆为砖混纵横墙混合承重结构。因原设计没有考虑消防通道，不能满足 消防要求，需将原建筑轴间一、二层改造成消防通道。改造后宾馆平面图和立面图如图 5 2 2 1
2、 、图5 2 2 2 所示。 图5 2 2 1 二层平面图 7 3 0 0 L - 2 垡 L 一1L - 4 5 9 2 0 7 _ 丁_ o o 刚EI o o o Ij 田 o 9 。，、 3 9 0 0 Z 一2 Z- 1 z 1 Z 2 。 r 1 通道 地坪 。 2 7 0 0 0 03 6 0 0瓤2 7 0 0 3 6 0 0 3 6 0 03 6 0 0 图5 2 2 2 楼层立面图( A - A ) 5 2 2 2 改造内容和计算要求 本次改造拟将和轴间的一、二层之间的楼板及承重纵横墙拆除，形成一个层高 不低于5 O O m ，净宽54 0 0 i n l n 的车道，原建
3、筑三层以上仍保留纵横墙承重的受力状态，结构受力 托换在5 9 2 m 处。 根据本次改造的特点，提出以下计算要求： ( 1 ) 首先要将原墙下采用的刚性砖基础所承受的线荷载改为集中荷载，基础处理要满足强度 和冲切承载力的要求。 ( 2 ) 本次改造在进行墙体整体托换后，新形成的局部框架承重结构的承重能力不应低于原纵 横墙的承载能力。 2 8 5 特种工程新技术 依据本工程改造设计要点的分析，参考类似工程改造的实践经验，在二层标高5 9 2 m 有墙体 的部位采取浇注混凝土梁。如图5 2 2 2 所示，L _ 1 、L _ 2 、L - 4 为新增混凝土梁，通过增加柱Z - 1 、Z - 2 ，
4、形 成一个局部框架结构。用柱子替代一、二层的承重内墙，获取了较大空间。 5 2 2 3 穿墙拉结筋设计方案 根据改造内容和计算要求，本设计采取增设穿墙拉结筋与短梁L 一3 的方式予以实现。这一 设计是本托换设计的关键。如图5 2 2 3 所示，新增梁L - 1 和砖墙形成了夹墙梁结构，砖墙宽b l = 2 4 0 1 1 1 n ，高h = 7 5 0 m m ，梁L - 1 宽b = 2 0 0 m m ，高h = 7 5 0 m m 。经过设计，梁L - 2 宽b = 2 0 0 r a m ，高h = 3 5 0 m m ；梁L - 3 宽b = 2 5 0 m m ，高h = 6 0
5、0 r a m ；梁L - 4 宽b = 3 0 0 r a m ，高h = 4 0 0 r a m 。图5 2 2 4 所示为 砖墙所受荷载。 对夹墙梁的设计可以采用两种方法： 第一种是将夹墙梁与砖墙看成一个整体进行计算，设混凝土的弹性模量为E 。，砖为E 。；设 所有截面中所受剪力的最大值为y 一。此墙与夹墙梁截面上受剪力作用，在两种不同材料的截 面需满足连续条件，即剪应变是相等的、连续的，类似于平截面假定。设长度为f ，宽度为b 。，b 为代换相应截面的宽度。然后根据两种材料的等强代换得 式中 r 砖砖墙剪应力； r 混凝土混凝土剪应力。 r 砖b l 。l = r 混凝土67 Z (
6、5 2 2 1 ) r 砖G 砖 r 混凝土一G 混凝土 式中G 砖砖墙剪切模量； G 混凝土混凝土剪切模量。 因为砖与混凝土的泊松比基本相等，所以由式( 5 2 2 2 ) 推得 ! 碴一且一鱼 r 混凝土一G 混凝土一E 混凝土 由公式( 5 2 2 1 ) 和( 5 2 2 3 ) 推得 6 = 云惫6 ， ( 砖，换算为混凝土后相应截面的宽度) ( 5 2 2 2 ) ( 5 2 2 3 ) 最终该构件经过折算可以看成由三个材料相同的梁粘合而成的一个整体梁，如图5 2 2 5 所 示。 1 4 0 k N m #! ! 螋土 竺鲤 r 图5 2 2 3 夹墙梁截面图图5 2 2 4 砖
7、墙荷载图图5 2 2 5 代换截面图 2 8 6 第5 章改造加固工程 ，：笔( 2 ”6 ) 碟= 落：盎j 2 2 一 一 i ( 2 6 。+ 6 ，) 一2 2 2 6 。+ 6 。) 。z z 4 具体计算如下： 如图5 2 2 3 、图5 2 2 4 所示，夹墙梁截面上所受剪力V = 2 4 8 5 k N ，由公式( 5 2 2 4 ) 计算得 3V b o 2 h 2 ( 2 b o + b ) 一聂3 x2 攻4 8 i 5 i x 1 0 3 x 石2 0 研0 = o 2 5 4MPa27 5 0 222 0 01 2 1(+) z 。 将z 代入公式( 5 2 2 2
8、) 得 r 7 = r 丧_ 0 2 5 4 1 5 尝5 _ 0 1 8 5 M P a 混凝土 z 选用H R B 3 3 5 钢筋厂v = 1 6 0 M P a ，单位长度配筋得 A 。= 0 1 2 9 10 0 0 7 5 0 1 6 0 = 6 0 4 7 删# 穿墙拉结筋需每米长度配4 根直径为1 4 m m 的H R B 3 3 5 钢筋( A 。= 6 1 5 I I 瑚2 ) 。 第二种是将墙所受荷载按1 2 导给两边夹墙的梁，近似地设计两边夹墙梁。不考虑夹墙梁 组合共同作用，由支座处抗剪来配置每米穿墙的拉结筋。计算如下： 长度为21 0 0 m m 段剪应力为 f =
9、5 5 N r a m 7 5 0 m m = 0 0 7 33 M P a 长度为44 0 0 1 1 1 1 1 段剪应力为 r = 7 0 N m m 7 5 0 m m = 0 0 9 33 M P a 取最大剪应力r = 0 0 9 33 M P a ，单位长度配筋得 A 。= O 0 9 33 7 5 0 10 0 0 1 6 0 = 4 3 7 5 删乔 穿墙拉结筋需每米长度配4 根直径为1 2 m m 的H R B 3 3 5 钢筋( A 。= 4 5 2 姗2 ) 。 经过综合比较，认为第一种方法更符合实际受力情况，决定采用第一种。 5 2 2 4 基础改造加强计算分析 在对
10、本建筑进行墙体无支承整体托换之前，需对基础进行加固。原基础为砖基础，其埋深为 一1 9 m ，本身具有一定的刚度，但完全利用原有基础刚度和强度还是不够的。为此，需要扩大基 础面积，经验算后，采用在原基础上增加十字交叉条形基础梁来承受柱子传来的荷载，并开挖原 砖基础的两边，浇注混凝土如图5 2 2 6 所示。基础设计分以下两个方面： ( 1 ) 新增基础梁根据柔性基础的冲切计算、斜截面抗剪计算等对基础梁进行了配筋及验算， 计算表明基础梁的设计充分满足要求。 ( 2 ) 对原地基持力层的承载力重新计算，得出基础扩建尺寸，满足了基础改造要求。基础扩 建平面布置如图5 2 2 7 所示。 2 8 7
11、特种工程新技术 卜5 0 0 叶 阿 曩 Z 一1 ：1 叉j 通道地坪 。 新浇粱三掣 ， 弋弋I 昧 0 ? 0 吣 7 一 ； j 。爹j 霪2新浇 ：川、。 、乏 I ：! - 一鬟警 t j 泪拯- 卜 崖粼缀蓊 i 书：。- 曩嚣善嫉 簿磐：斗 ? _ 。 。 + 一3 0 0 0 一 图5 2 2 6 地基改造图 5 2 2 5 结束语 7 ：27 _ 1 = 1 毡lI l 户 弋| |l 产1 1 I ， l l l 掣l畔l l 8 = 2 Z 一2 1l 觯诮f I Z 屯 7 昌 p z = 2 些l酬l z - _ _ 2 、封 ， 山 lI 8 毪 ： 一： Z =
12、 2 粹硐l Z 1 2 ! J! | | 岸。 【2 7 0 05 4O OL2 7 0 0L 2 7 0 09 0 0 _ 3 6 0 09 0 02 7 0 0 图5 2 2 7 基础平面布置图 本次砖混结构体系改造工程涉及到结构体系托换、地基基础传力方式改变等设计问题。在 解决上述设计问题中，尤其夹墙梁的拉结筋计算和基础改造计算，为类似工程提供了有益的经 验。 5 2 3 1 前言 赵晶晶1陈尚建1 ，2 黄聪1 李莉媛1 ( 1 武汉大学土木建筑工程学院；2 武汉长江加固技术有限公司) 5 2 3 某砖混结构改造扩建中的难点分析 在砖混结构的改造过程中，由于功能要求的改变、国家规范的
13、更新、技术要求的提高、周围环 境条件的复杂及局限等原因，一般会要求对原建筑结构重新进行设计、处理，以满足技术和改造 要求。砖混结构由于其本身的特性，在改造时会存在一定的设计、施工困难。本文通过对一幢砖 混结构办公楼改造扩建中的难点的分析，提出了处理新老基础交界、多孔板防水、钢梁加固等方 面的设计、施工方案。 5 2 3 2 工程概况 原建筑物为一幢砖混结构4 层办公楼，位于工业用铁路边，1 9 9 2 年设计建造并投入使用。 目前，随着公司的发展，需要将其改造并扩建为生活楼。改建要求是使其转变为适合10 0 0 名员 工淋浴、更衣用的生活楼。在紧邻其北墙的位置新建一幢单层洗衣房。 原建筑为砖混结构，4 层，建筑面积23 0 0 m 2 ，墙体2 4 0 m n l ，砖壁柱，空心楼板。轴线尺寸为 4 3 2 m 1 3 O m 。拟在该建筑西端扩建门厅，轴线尺寸为8 O m 4 5 m 。洗衣房选址为该建筑东北 2 8 8
