托換技術(shù)在磚混結(jié)構(gòu)加固改造中的應(yīng)用
2015-10-21 19:27孔春紅
孔春紅
【摘 要】托換技術(shù)主要是為了提高建筑物地基的承載力，調(diào)整因建筑物在使用過程中不均勻沉降所導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)傾斜、開裂而采取的一種補(bǔ)救方式。本文以某工程為例，淺要闡述了托換技術(shù)在磚混結(jié)構(gòu)加固改造中的應(yīng)用，并分析了其存在的問題和改造設(shè)計(jì)，以供相關(guān)技術(shù)人員參考。
【關(guān)鍵詞】磚混結(jié)構(gòu)；加固改造；托換
隨著社會(huì)的發(fā)展以及人民生活水平的提高，人們對于建筑物的要求也越來越高，尤其是對建筑物的使用功能與使用價(jià)值等各方面，都提出了更高的要求，這就促使很多既有建筑無法滿足人們的需求。據(jù)此，我們需要對既有建筑物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的改造。根據(jù)調(diào)查，我們了解到很多既有建筑的結(jié)構(gòu)形式都是磚混結(jié)構(gòu)，所以在對這些建筑進(jìn)行改造的過程中，需要將建筑的承重墻體徹底拆除，也就是說，需要采用托換技術(shù)來承擔(dān)原來墻體的重量，然后將重量傳遞到基礎(chǔ)構(gòu)件中。本文結(jié)合某工程實(shí)例，淺要分析了托換技術(shù)在磚混結(jié)構(gòu)形式中的應(yīng)用。
1.工程概述及總體方案
某工程地上結(jié)構(gòu)為4層，結(jié)構(gòu)形式為磚混結(jié)構(gòu)，該建筑的東西總長度為44m，兩側(cè)的房屋進(jìn)深為8.3m，中間的房屋進(jìn)深為6.5m，已有18年的使用歷史。該結(jié)構(gòu)的地基部分采用的是鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)施工，上部主要采用的是預(yù)制空心板來承載上部結(jié)構(gòu)的重量，并在該結(jié)構(gòu)中設(shè)置有圈梁和構(gòu)造柱。我們需要將該建筑改造成大空間來使用。
首先，在改造之前我們需要制定詳細(xì)而又合理的改造方案，然后將建筑墻體結(jié)構(gòu)的頂部設(shè)置一定的托換梁，隨即將墻體結(jié)構(gòu)拆除，這樣做的目的是需要將建筑上部分的荷載傳遞到托換梁上，最后傳遞到建筑的基礎(chǔ)部分。可以說，在改造過程中，我們是采用的一個(gè)內(nèi)框架來支撐原結(jié)構(gòu)，所以說在設(shè)計(jì)與建立托換體系的過程中，我們需要對托換梁。垂直承重構(gòu)件以及基礎(chǔ)部分進(jìn)行全面考慮與設(shè)計(jì)。另外，由于被改造之后的建筑物剛度不足，而托換技術(shù)也在一定程度上改變了既有建筑的內(nèi)力傳遞途徑，并且托換梁是上部結(jié)構(gòu)承載的主要力量，這更說明設(shè)計(jì)合理的托換體系的重要性，結(jié)構(gòu)安全、合理的改造方案是整個(gè)工程改造的重要環(huán)節(jié)。
2.托換梁的設(shè)計(jì)方法
2.1托換方法
眾所周知，磚混結(jié)構(gòu)自重相對較大。并且在改造過程中需要拆除的墻體結(jié)構(gòu)是承受建筑內(nèi)力的主要構(gòu)件，所以施工人員在采用托換梁來承載元結(jié)構(gòu)的重量時(shí)，必須要做到謹(jǐn)慎小心。一般來說，我們根據(jù)建筑的實(shí)際情況，可以分為兩種托換方式：墻側(cè)夾芯梁托換和墻下單梁托換。
墻側(cè)夾芯梁托換的優(yōu)點(diǎn)是：施工人員可以對托換體系進(jìn)行混凝土的澆筑，并且能夠保證原墻體不受到損壞，在很大程度上提高了施工的安全系數(shù)與施工質(zhì)量，等到澆筑混凝土的強(qiáng)度達(dá)到一定的要求時(shí)，再對原墻體進(jìn)行拆除，保證了建筑物的穩(wěn)定性，有效的防止了建筑物上部出現(xiàn)變形的情況；缺點(diǎn)是：（1）由于在澆筑混凝土的的過程中需要在原墻體的頂部向下澆筑，很難對混凝土進(jìn)行均勻的振搗，施工難度極大；（2）在進(jìn)行改造過程中，采用這種方式很不容易與原墻體結(jié)構(gòu)形成整體，所以施工人員需要采取有效的措施將兩個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的連接；（3）當(dāng)施工人員采用這種托換技術(shù)時(shí)，需要對整個(gè)建筑的基礎(chǔ)部分、梁柱部分進(jìn)行較大的調(diào)整，同樣也加大的施工的難度。
墻下單梁托換的優(yōu)點(diǎn)是：（1）在采用該技術(shù)進(jìn)行施工時(shí)，由于托換梁的寬度與墻體的寬度相等，這就提高了整個(gè)建筑的美觀程度，而且施工簡單，傳力體系較為簡潔；（2）在對建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)部分的處理比較方面，簡化了施工難度；（3）由于托換梁的上部結(jié)構(gòu)屬于承重墻體，所以在施工過程中可以將墻梁考慮在施工中，適當(dāng)?shù)膲嚎s墻梁的高度。缺點(diǎn)是：在采用這種技術(shù)施工過程中，我們需要首先將原墻體拆除，然后再對托換體系進(jìn)行混凝土的澆筑，這種做法在很大程度上損壞了原結(jié)構(gòu)，不利于建筑的穩(wěn)定性與質(zhì)量，所以在采用該技術(shù)的過程中，施工人員必須要時(shí)刻監(jiān)視結(jié)構(gòu)的受力情況與變形情況，然后做好詳細(xì)的記錄，便于后期的加固與補(bǔ)救。
根據(jù)本工程檢測鑒定的結(jié)果。原結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量較好且設(shè)有完備的構(gòu)造柱、圈粱等，結(jié)構(gòu)整體性優(yōu)良，故綜合考慮各方面的因素，采用墻下單粱的托換方式。
2.2結(jié)構(gòu)計(jì)算分析
（1）鋼支撐的抗壓強(qiáng)度及墻體局部受壓計(jì)算設(shè)梁上部設(shè)計(jì)荷載的分布集度為q，鋼支撐的間距為a，梁高為h，為偏于安全及計(jì)算簡便，將鋼支撐近似按兩端鉸接壓桿進(jìn)行計(jì)算。
單個(gè)支撐的截面面積為：S=
式中f為支撐桿件材料的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；Φ為受壓桿件的穩(wěn)定系數(shù)，為便于計(jì)算，可以近似地取0.9～0.95。
鋼支撐的上下端是通過鋼板支承在墻體上的，所以應(yīng)對鋼板下的墻體進(jìn)行局部抗壓承載力驗(yàn)算?？砂聪率竭M(jìn)行驗(yàn)算：
qa≤?rf1A1
式中，r為砌體局部抗壓強(qiáng)度的提高系數(shù)，r=2；f1拆為砌體的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；A1為局部受壓面積，即鋼板與墻體接觸受壓面積；?為鋼板有效接觸面積系數(shù)，?取0.7～0.9。
（2）上部墻體抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算。拆除梁高范圍內(nèi)的墻體，上部墻體荷載由鋼支撐傳到下部墻體，這時(shí)，設(shè)計(jì)上應(yīng)進(jìn)行上部墻體抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算。在工程實(shí)踐中。由于鋼支撐的布置比較密集，應(yīng)力傳遞的夾角一般都在剛性角范圍內(nèi)，一般可免于驗(yàn)算。
3.施工關(guān)鍵技術(shù)
3.1施工順序
托換加固改造工程的施工順序至關(guān)重要。一般的施工順序如下：開挖基礎(chǔ)，綁扎鋼筋.澆筑基礎(chǔ)梁及柱墩混凝土—布設(shè)支撐體系。并將墻上的門窗洞口砌實(shí)，必要時(shí)還應(yīng)對墻體進(jìn)行加固—按設(shè)計(jì)圖紙將梁的縱筋及箍筋綁扎好—綁扎柱子鋼筋—澆筑梁柱混凝土—拆除托換梁下部墻體。
3.2施工監(jiān)控
加固改造施工過程中。有許多因素未能預(yù)料，特別是在拆除承重墻體時(shí)。對各個(gè)施工階段都要準(zhǔn)確測出沉降、傾斜、裂縫等有關(guān)數(shù)據(jù)，對建筑物進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控，以便有異?，F(xiàn)象發(fā)生時(shí)可及時(shí)采取解決措施。
3.3支撐布設(shè)
在施工基礎(chǔ)和柱子時(shí)。要拆除部分墻體。因此，除須驗(yàn)算剩余承重墻體的強(qiáng)度和穩(wěn)定是否滿足要求外，還應(yīng)采取有效的支撐體系。使得上部荷載分散傳遞，特別是在有較大洞口處，應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)支撐。
3.4混凝土澆筑
加固改造工程混凝土的和易性要好，便于澆筑，否則易造成蜂窩麻面，宜采用細(xì)石混凝土；水泥應(yīng)采用早期強(qiáng)度發(fā)展較快的普通硅酸鹽水泥，以便使混凝土能夠較早地達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度；混凝土中宜摻加適量膨脹劑并加強(qiáng)振搗。
4.結(jié)論
墻側(cè)夾芯梁托換與墻下單梁托換方式各有利弊，應(yīng)根據(jù)對原結(jié)構(gòu)檢測鑒定的結(jié)論，結(jié)合實(shí)際情況加以選擇。對于整體性和剛度較差的結(jié)構(gòu)。建議使用前者，以盡量減少變形和對原結(jié)構(gòu)的損傷；對于質(zhì)量性能較好的結(jié)構(gòu)，推薦使用后一種托換方式。 [科]
【參考文獻(xiàn)】
[1]劉訓(xùn)良.多層磚混結(jié)構(gòu)房屋底層大空間改造結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案分析[J].工業(yè)建筑，2003.33（7）：71-72.
[2]劉建永等.在建筑物功能改造中幾種常見的問題及解決措施[J].房材與應(yīng)用，2006，（2）：15-18.
[3]周光榮.新型預(yù)應(yīng)力托換技術(shù)設(shè)計(jì)[J].工業(yè)建筑[J]，2005（4）.
