某砖砌体结构墙体大开洞改造的设计

张敬敬;张学;傅日荣

【摘 要】结合济南某既有砖砌体房屋在底层墙体大开洞改造的工程实例,充分利用已有结构的特点将托换梁设计成T形截面梁.通过理论分析、计算及实际工程的回访验证了此加固改造方案的可行性,该加固设计可为类似的加固改造工程提供借鉴.%Combined with the engineering case that underpinning technology was applied to an existed masonry building retrofitted for large hole in the bottom wall in Jinan. Underpinning beams can be designed to T shape of the composite beams by using the structure characteristics fully. Then the feasibility of reinforcement renovation is verified through the theoretical analysis, calculation and return visit to the practical engineering. So this method can be referred for similar projects in reinforcing design. 【期刊名称】《低温建筑技术》 【年(卷),期】2012(034)002 【总页数】2页(P-55)

【关键词】砖砌体;大洞口改造;T形截面梁 【作 者】张敬敬;张学;傅日荣

【作者单位】山东建筑大学土木工程学院,济南250101;山东建筑大学土木工程学院,济南250101;山东建筑大学土木工程学院,济南250101 【正文语种】中 文

【中图分类】TU362

随着时代的不断发展，某些既有建筑物的适用性已不能满足当前业主们的要求，考虑到我国现在仍处于发展中阶段，本着经济合理、节约材料的理念，对既有房屋进行加固改造的技术就应运而生了。本文结合济南某沿街房加固改造的工程实例及具体的工程特点，对既有砖砌体结构在底层墙体大开洞改造中托换梁的设计进行了详细的论述。由于砌体结构的整体性及抗震性能较差，故对加固改造后的结构进行了整体的抗震性能分析，可为类似的加固改造工程提供借鉴。 1 工程概况

济南某沿街房，二层砌体结构，砖墙承重，楼板为现浇钢筋混凝土结构，外挑1320mm，距离板底190mm处设有一道240mm×240mm的圈梁。由于在原结构外侧加盖了两层框架结构

使得原建筑物的使用功能发生了变化。现应业主要求将原建筑物中底层墙体上的洞口进行扩大，由于整个建筑物的平面图较大，现取建筑物的一部平面图进行对照，其改造前后洞口结构布置平面图如图1所示。

2 洞口扩大中梁托换的设计与应用

由于本工程原承重砖墙在洞口扩大过程中要大片拆除，一般的洞口改造，规范规定达到2.1m即为较大洞口［1］，本工程中洞口扩大到5.1m，故为保证本结构在改造中及改造后的安全性首先要拟定一套合理的加固改造方案。采用托换技术在洞口两侧设置两根320mm×240mm的钢筋混凝土柱子代替墙体进行承重，由于柱子的托换技术在砌体房屋加固改造中已经比较成熟，故不再对其赘述。对梁的托换方案进行比选。

方案一:由于洞口至圈梁底部的砖墙较少故可将圈梁下部的墙体拆除，以圈梁代替

过梁并将上部荷载传递给托换柱。受力路径可行，但由于洞口扩大可达5100mm，按照建筑结构荷载范GB50009-2001(2006版)［2］，计算上部荷载设计值约为92kN/m，按简支梁计算的跨中弯矩为299.1kN·m，需对原圈梁进行加固代替过梁承受洞口的上部荷载。目前常用的加固方案为直接加大圈梁高度，但业主要求洞口高度应为2.2m，梁加大到满足承载力高度后仍不能满足承载力的要求，所以要局部加大圈梁宽度，其加固后梁截面为480mm×320mm。按照《混凝土结构设计规范》［3］计算需配置 8φ25 钢筋，其面积为 3927mm2，φ8@150的箍筋，该方案理论上虽然可行，但受拉区钢筋配置过大，而且箍筋不满足要求，新加箍筋应打孔穿过梁上部，施工复杂且下部配筋过大。

方案二:考虑到本工程中楼板为现浇混凝土结构，充分利用已有现浇板，将箍筋植入原混凝土现浇板内，在原圈梁下部适当增加其高度(约200mm)，满足业主要求的洞口净高。通过新增加的箍筋将混凝土现浇板、下部190mm高的砖墙和圈梁及新加高部分三者加固成一个整体，构成由新加钢筋混凝土受拉区、中部砖砌体、受压区为原结构现浇板的“组合梁”，为使组合截面的材料受力更为合理明确，将受压区高度控制在现浇混凝土板内，使砖砌体部分位于中性轴以下。这样，跨中截面按钢筋混凝土T形截面梁设计即可。加固采用 C25混凝土，受力筋为 HRB335、箍筋为HPB235。跨中T形截面，肋宽b=320mm;上翼缘计算宽度b＇f=1760mm，上翼缘高度 h＇f=120mm。属于第一类 T形截面，经计算需配置1607mm2的钢筋，选配4φ22其面积为1520mm2，φ10@200的箍筋。进一步验算可知，变形、裂缝宽度均满足规范［4］要求。受压区高度在现浇板内且满足配筋率及洞口高度要求，该方案可行。

比较上述两方案，充分利用原结构现浇板构成的组合梁的方案，配筋合理，受力清晰、经济合理且施工方便。故选择方案二进行改造。加固后的砖混组合梁施工图如图2所示。

3 改造后的结构整体抗震性和墙体受压承载力分析

本工程位于济南，六度设防(0.05g)，二层砖砌体结构，经检测其所用材料等级较低，混凝土强度等级为C25，砖砌体MU10，砂浆M5，改造中根据开洞位置要求需将部分承重墙体大面积拆除，从而使得部分墙体的刚度及抗压性能有较大变化。我国抗震规范进行了多次修订，对砌体抗震构造措施比旧规范要求更加严格，本着对该工程负责的态度，对原结构中抗震构造措施不足的部位增设了构造柱和横墙圈梁，以提高结构整体抗震性能。选用2010版PKPM软件对改造后结构的整体抗震性能和墙体受压性能进行计算分析。由于底部墙体洞口较大建立模型时，对超过2.1m的洞口其上部均按加固改造后的组合梁进行布置，对比模拟结果可知，加固改造后的墙体受压承载力提高，其抗力与效应的比值由1.17增加到2.98，且受力薄弱处由开洞口墙转移至内墙，开洞口墙的受压承载力抗力与效应的比值由1.17增加到3.49，继续增加房屋层数墙体受压承载力不能满足要求。加固改造后结构的抗震薄弱部位仍为内墙，其抗震验算的抗力与效应之比由4.17降至3.95，但开洞墙体抗震验算的抗力与效应的比值由4.74增加到9.17，继续增加房屋层数可达规范7层(21m)，仍能满足抗震要求。由分析结果可知:由于墙体底部洞口较大，结构受到墙体受压承载力影响的，不宜继续加层;加固完成后的结构较原结构在整体性受压性能和抗震性能上均有所提高。 4 结语

经过理论分析、模拟计算及在改造完成半年后的回访工作证实，此次改造中T形组合梁的设计充分利用了既有组合结构的特点，加固改造完工后半年内工作状态良好，无质量和安全问题，受到了业主的肯定。此外，若该种组合架构中无悬挑半部分亦可将托换梁设计成倒L形截面形式的组合梁。此次加固改造中T形组合梁设计的节约材料、施工方便、技术合理为广大读者提供了一种加固改造的新思路，可

为类似的加固改造工程提供借鉴。 参考文献

［1］GB50011-2010，建筑抗震设计规范［S］. ［2］GB50009-2001，建筑结构荷载范［S］.2006版. ［3］GB50010-2002，混凝土结构设计规范［S］. ［4］GB50003-2001，砌体结构设计规范［S］.