某磚混結(jié)構(gòu)房屋改造前鑒定及加固設(shè)計

陳煒來

(福建省建筑科學研究院 福建省綠色建筑重點實驗室 福建福州 350025)

某磚混結(jié)構(gòu)房屋改造前鑒定及加固設(shè)計

陳煒來

(福建省建筑科學研究院 福建省綠色建筑重點實驗室 福建福州 350025)

介紹了某磚混結(jié)構(gòu)農(nóng)村信用社改造的工程案例，根據(jù)擬改造方案有針對性的對結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀進行改造前的檢測鑒定，進行結(jié)構(gòu)承載力復(fù)核驗算，分析擬改造后結(jié)構(gòu)存在的問題，確定了合理的加固設(shè)計方案，可為今后其他類似工程提供借鑒參考。

磚混結(jié)構(gòu)；鑒定；改造；加固

0 引言

隨著社會發(fā)展的日新月異，人們對辦公環(huán)境的要求也在不斷提高，現(xiàn)有許多年代較久的建筑功能布局已不能滿足人們與時俱進的時尚需求，需對建筑布局進行優(yōu)化，對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進行改造，尤其是磚混結(jié)構(gòu)的改造，往往要涉及到拆除承重墻體、增設(shè)混凝土柱、墻體開洞口或洞口封堵等問題，本文將結(jié)合工程實例，淺談類似改造項目的磚混結(jié)構(gòu)在改造前的鑒定及加固方法。

1 工程概況

福州市某農(nóng)村信用社，房屋現(xiàn)狀為三層磚混結(jié)構(gòu)房屋，主要承重墻體均為240mm厚實心磚墻，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓、屋面板，基礎(chǔ)為墻下粗料石條形基礎(chǔ)，房屋外墻四角及底層(4、5)-(A、C)軸處抬墻梁兩端設(shè)置混凝土構(gòu)造柱，各層墻頂均設(shè)置閉合圈梁； 1Q-(D)-(5-6)軸原有窗洞口現(xiàn)已簡易封堵；該房屋現(xiàn)狀底層主要使用功能為辦公室和營業(yè)廳，二至三層主要使用功能為宿舍、會議室及貯藏室，屋面為不上人屋面，底層層高為4.2m，二至三層層高均為3.3m。該房屋約建于1987年，因建成時間較長，鑒定過程中無法找到相關(guān)設(shè)計圖紙。該房屋現(xiàn)狀底層建筑、結(jié)構(gòu)平面布置示意圖如圖1所示。

圖1 房屋現(xiàn)狀底層建筑及結(jié)構(gòu)平面布置示意圖

2 改造方案

根據(jù)委托方提供的該房屋擬改造后的建筑平面布置示意圖如圖2所示(圖中陰影部分墻體表示擬改造后保留的原有承重墻，其余墻體為新增隔墻)。該房屋主要改造部位為底層辦公室和營業(yè)廳，二至三層建筑、結(jié)構(gòu)均保留現(xiàn)狀，底層主要改造內(nèi)容為：

圖2 擬改造底層建筑平面布置示意圖

(1)擬拆除現(xiàn)狀(C)-(4-6)、(5)-(C-D)、(1/5)-(C-D)軸間承重墻體及(5-6)-(C-D)軸間混凝土樓梯，柜臺后移，擴大了客戶等候區(qū)，使底層主要辦公區(qū)的空間更為簡潔、寬敞。對拆除樓梯后的板洞口進行封堵，并在(4-5)-(1/C-D)軸間增設(shè)鋼筋混凝土墻體金庫，在(5-6)-(1/C-D)軸間增設(shè)憑證室。

(2)擬對(D)-(4-5)、(1)-(B-C)、(1)-(C-D)軸間現(xiàn)狀窗洞口進行封堵，并在(1)-(C-D)軸間靠近(C)軸處增設(shè)門洞；擬對(D)-(1-3)、(4)-(C-D)、(C)-(1-3)軸間現(xiàn)有門洞口進行封堵，并在(4)-(C-D)軸靠近(C)軸處增設(shè)門洞，在(C)-(1-3)軸靠近(1)軸處增設(shè)門洞；擬對現(xiàn)狀(2)-(B-C)軸洞口進行封堵，并在(2)-(A-B)軸靠近(A)軸處增設(shè)門洞口，將(1-2)-(A-C)軸間改造為信貸室；擬在現(xiàn)狀(3)-(C-D)軸靠近(C)軸處增設(shè)洞口做為新增樓梯通道。

(3)擬在(a/C)-(1-3)軸處增設(shè)墻體將(1-3)-(a/C-D)軸間改造為辦公室。

(4)擬對(2-4)-(A-C)軸間監(jiān)控室(取款機室)位置在該區(qū)域進行調(diào)整。

3 現(xiàn)場檢測與查勘

3.1 材料強度檢測

采用貫入法抽檢部分砌體砂漿抗壓強度，采用回彈法抽檢梁構(gòu)件混凝土抗壓強度及粘土磚抗壓強度，抽樣時需有針對性的對底層擬改造后保留下來的現(xiàn)有底層承重墻體及(4)、(5)軸和(B)軸抬墻梁進行重點檢測，避開擬改造后拆除的墻體進行檢測。檢測結(jié)果表明：該房屋所檢一層墻、二至三層墻批構(gòu)件現(xiàn)齡期砂漿抗壓強度推定值分別為2.8MPa、2.5MPa。一層墻、二至三層墻磚抗壓強度推定等級均為MU10.0；混凝土梁構(gòu)件單構(gòu)件現(xiàn)齡期混凝土抗壓強度推定值介于23.3MPa～24.8MPa之間。

3.2 建筑、結(jié)構(gòu)布置及細部尺寸調(diào)查

對該房屋建筑、結(jié)構(gòu)平面布置及細部尺寸進行調(diào)查，繪制現(xiàn)狀各層建筑、結(jié)構(gòu)平面布置示意圖，重點檢查構(gòu)造柱及圈梁布置，對結(jié)構(gòu)體系、傳力途徑、構(gòu)件屬性進行識別，有針對性的對二層(4)、(5)軸和(B)軸抬墻梁截面尺寸及鋼筋配置進行檢測。

3.3 承重構(gòu)件狀態(tài)調(diào)查

根據(jù)擬改造方案及該房屋傳力特點，在全面檢查的基礎(chǔ)上，重點對擬改造后保留的現(xiàn)有底層承重墻體和(4)、(5)、(B)軸抬墻梁構(gòu)件進行重點裂縫檢查，經(jīng)檢查房屋現(xiàn)狀承重墻體及混凝土梁、板構(gòu)件均尚未發(fā)現(xiàn)鑒定標準規(guī)定的不適于繼續(xù)承載的異常裂縫[1]。

3.4 傾斜度觀測

房屋整體傾斜度觀測結(jié)果表明，該房屋現(xiàn)狀各測點傾斜方向不具有明顯一致性，且各測點頂點位移均未超出鑒定標準限值，表明現(xiàn)階段該房屋尚未產(chǎn)生明顯整體傾斜。

4 擬改造方案對房屋結(jié)構(gòu)的影響

4.1 擬改造方案對現(xiàn)有上部結(jié)構(gòu)的影響

根據(jù)上述現(xiàn)場檢測結(jié)果及委托方提供的擬改造方案，采用中國建筑科學研究院的PKPM系列結(jié)構(gòu)軟件對該房屋改造后的墻體及混凝土梁進行承載力驗算。計算時，實心磚墻磚抗壓強度和砌筑砂漿抗壓強度按現(xiàn)場實測值取用，混凝土梁抗壓強度取為C20；現(xiàn)狀已封堵的1Q-(D)-(5-6)軸間窗洞口及擬改造后封堵的底層門窗洞口考慮與結(jié)構(gòu)主體共同受力；房屋整體依據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》確定靜力計算方案，根據(jù)樓樓、屋蓋類別及最大橫墻間距，按剛性方案計算內(nèi)力[2]，抗震設(shè)防烈度為7度(0.1g)，樓面和屋面恒荷載按實際板厚和裝修荷載取值，樓面活荷載根據(jù)該房屋實際使用功能，辦公室、會議室、宿舍樓面活荷載取為2.0kN/m2，樓梯間樓面活荷載取為3.5kN/m2，金庫樓面活荷載取為10.0kN/m2，上人屋面活荷載取2.0kN/m2，不上人屋面活荷載取0.5kN/m2。

4.1.1 改造后現(xiàn)有上部承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力分析

根據(jù)現(xiàn)場檢測結(jié)果和擬改造建筑設(shè)計方案對該房屋改造后的承重梁、墻構(gòu)件進行承載能力驗算，結(jié)果表明：

(1)該房屋現(xiàn)狀二至三層墻體抗震承載力、受壓承載力、局部受壓承載力及墻體高厚比均滿足現(xiàn)狀及改造后的安全要求。

(2)現(xiàn)有二層抬墻梁2L-(4、5)-(A-C)、2L-(B)-(1-2)、2L-(B)-(4-5)、2L-(B)-(5-6)軸承載力驗算結(jié)果表明，該部分梁構(gòu)件承載力滿足現(xiàn)狀及改造后的安全要求。

4.1.2 擬改造方案對房屋的影響

(1)改造方案擬拆除底層(5)-(C-D)、(1/5)-(C-D)、(C)-(4-6)軸間承重墻體及(5-6)-(C-D)軸間混凝土樓梯，并對拆除樓梯后的板洞口進行封堵，拆除墻體后 (C)- (4-6)、(5)-(C-D)軸間原二層圈梁及底層(C)-(4、5)軸處構(gòu)造柱形成抬墻梁或受壓柱，承載力不滿足安全要求，應(yīng)對該部分采取加固措施。

(2)改造方案擬拆除底層(B)-(2-4)軸間墻體，使上部承重墻體傳力途徑產(chǎn)生改變，導(dǎo)致(B)- (2-4)軸間原二層圈梁承載力及1Q-(2)-(A-C)軸間墻體受壓承載力不滿足安全要求，應(yīng)對該部分采取加固措施。

(3)底層(3、4)-(C-D)軸間樓梯間墻體新增洞口導(dǎo)致墻體受壓承載力不滿足承載要求，應(yīng)對該部分墻體采取加固措施。

4.2 擬改造方案對現(xiàn)有地基基礎(chǔ)的影響

現(xiàn)場選取(1)軸處局部地基進行開挖檢查結(jié)果表明，該房屋采用墻下條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)持力層為砂礫狀全風化花崗巖層，基礎(chǔ)頂部設(shè)置鋼筋混凝土閉合圈梁，現(xiàn)場對該房屋(1)、(D)軸外露的鋼筋混凝土地圈梁進行檢查結(jié)果表明，所檢地圈梁尚未發(fā)現(xiàn)肉眼可見明顯裂縫，房屋整體傾斜度觀測結(jié)果表明該房屋現(xiàn)階段尚未產(chǎn)生明顯的整體傾斜，鑒于該房屋已建成并投入使用約28年，地基基礎(chǔ)已基本穩(wěn)定，且擬改造方案未對該房屋二至三層進行改動，改造后傳給現(xiàn)有條形基礎(chǔ)的上部荷載未見明顯增加，現(xiàn)有條形基礎(chǔ)地基承載力尚能滿足改造后的承載安全要求；局部(C)-(4、5)軸處原構(gòu)造柱擬改造拆除承重墻后形成受力柱，應(yīng)對基礎(chǔ)采取相應(yīng)的加固措施。

5 加固處理方案

根據(jù)上述擬改造方案對該房屋的上部結(jié)構(gòu)及地基基礎(chǔ)的影響分析，針對該房屋在擬改造方案下存在的安全問題，提出相應(yīng)的加固處理方案，主要改造加固結(jié)構(gòu)平面布置圖如圖3所示。

(1)采用托換技術(shù)對(5)-(C-D)、(C)-(4-6)軸間承重墻體進行框式托換，在進行托換柱、托換梁施工前，先進行混凝土短柱托換墻的施工，具體托換示意圖如圖4所示。圖例中混凝土短柱區(qū)域表示該部分墻體拆除后用C25細石混凝土超灌充填密實，待混凝土強度達到設(shè)計要求后進行后續(xù)施工；混凝土短柱形成后，敲除斜線區(qū)域的墻體，嚴禁采用風鎬與大錘，以確保下部墻體不受損壞；在樓板靠墻處鑿灌漿孔，鑿孔之前因?qū)前寮优R時支撐，以防出現(xiàn)安全事故。灌注托換梁柱混凝土之前原樓板、磚墻抹灰必須打掉，清理干凈，磚墻表面應(yīng)充分澆水；加固完畢后待混凝土強度達到設(shè)計要求,先拆除托換梁底部20mm內(nèi)的墻體；墻體框式托換使結(jié)構(gòu)由一種受力狀態(tài)進入另一種受力狀態(tài)，托換體系是否可靠必將經(jīng)受考驗。因此應(yīng)對施工過程中進行嚴密監(jiān)測和控制，并觀察托換梁的變形開裂情況, 在無異常情況下方可拆除下部墻體[3]。

(2)原底層部分構(gòu)造柱加固改造為框架柱(圖3中JKZ1、JKZ2)，局部新增框架柱(圖3中KZ1、KZ2)，并對改造后的受力柱及新增框架柱下設(shè)立獨立基礎(chǔ)及基礎(chǔ)梁，對拆除樓梯后的板洞口進行封堵，使(5-6)-(C-D)軸間形成獨立的類框架的傳力結(jié)構(gòu)，承受改造后上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載，避免改造后因傳力途徑的改變導(dǎo)致過多的額外荷載傳到周邊原有承重墻體上，增加原有承重墻體及基礎(chǔ)的荷載。構(gòu)造柱擴大截面改造為框架柱大樣圖如圖5所示。

(3)對一層新增開洞墻體應(yīng)先在洞口增設(shè)構(gòu)造柱，使新增構(gòu)造柱和余留的承重墻體共同受力，增大墻體的受壓承載力，解決開設(shè)洞口后承重墻體因受壓截面削弱導(dǎo)致承載力不足的問題；而后再進行拆除墻體施工，對拆除墻體后余留的圈梁采取擴大截面方法進行加固，使構(gòu)造圈梁改造為受力梁[4]。具體新增洞口構(gòu)造柱設(shè)置位置如圖3中的JGZ1所示。

(4)該房屋現(xiàn)狀外圍(1)、(A)、(D)軸承重墻體開洞率較大，且擬改造方案將拆除該房屋底層內(nèi)部多道承重墻體，并在現(xiàn)有局部承重墻體上開設(shè)洞口，導(dǎo)致改造后該房屋底層抗震墻體截面較改造前產(chǎn)生明顯削弱，應(yīng)將擬改造后封堵的洞口及現(xiàn)狀已簡易封堵的1Q-(D)-(5-6)軸窗洞口采取加固措施，使封堵洞口后的墻段成為承重墻體的一部分，增加抗震墻體的截面面積，與結(jié)構(gòu)主體共同受力，提高抗震墻體的抗震能力。門窗洞口堵砌加固大樣如圖6所示。

圖3 改造加固結(jié)構(gòu)平面布置圖

圖4 墻體框式托換大樣圖

圖5 構(gòu)造柱擴大截面加固大樣圖

圖6 門窗洞口堵砌加固大樣圖

6 結(jié)語

該改造加固工程的總施工面積不大，但是涉及的改造項目較多，包括墻體框式托換、構(gòu)造柱改框架柱、圈梁改受力梁、新增框架柱梁、樓板封堵、承重墻體開洞及承重墻體洞口堵砌等。根據(jù)原有房屋建筑、結(jié)構(gòu)布局，綜合考慮改造后的布置方案，采用上述加固改

造方法，能夠較大程度減少對房屋現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的破壞，且改造后不會增加現(xiàn)有承重墻體的荷載，無需對現(xiàn)有地基基礎(chǔ)進行加固。將封堵洞口后的墻段成為承重墻體的一部分，增加抗震墻體的截面面積，與結(jié)構(gòu)主體共同受力，一定程度上解決了拆除墻體后底層抗震相對薄弱的問題。

[1] GB50292-2015 民用建筑可靠性鑒定標準[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2015.

[2] GB50003-2011 砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[3] 徐福泉，趙基達，李東彬.既有建筑結(jié)構(gòu)加固改造設(shè)計與施工技術(shù)指南[M].中國物資出版社，2013：98-102.

[4] 唐仲魯，金俊杰.某辦公樓拆墻改造加固設(shè)計[J].低溫建筑技術(shù)，2014(4)：100-102.

The Appraisal and reinforcement of Masonry-concrete Building before Reconstruction

CHENWeilai

(Fujian Academy of Building Research, Fujian Key Laboratory of Green Building Technology,Fuzhou 350025)

In this paper, the reconstruction project of rural credit cooperatives built by masonry-concrete structure was introduced.According to the proposed reconstruction plan, the building targeted was detected and appraised.In order to confirm the reasonable reinforced design plan, the bearing capacity of building was checked and calculated, and the probable problems after reconstruction were analyzed.The design plan could be considered as references for similar projects.

Masonry-concrete structure; Appraisal; Reconstruction; Reinforce

陳煒來(1984.10- )，男，工程師。

E-mail:63731292@qq.com

2017-01-11

TU3

A

1004-6135(2017)03-0050-04