磚混結構托換加固方法探析

隨著我國經濟的發展，人們對于居住以及辦公的環境要求越來越高，很多舊的老的房屋外觀以及功能已經不能夠滿足人們的日常需要，然而我國的土地資源緊張，沒有更多的土地提供給人們進行房屋建設。在這種情況下，人們只能對現有結構進行改造加固，使其滿足日常要求。加固設計涉及到拆除承重墻體，增設構造柱、墻體進行開口或者封堵原有洞口等問題。本文結合實際案例，對磚混結構的加固以及改造方法進行了探析。

1 工程概況

某縣的農村信用社，現有的房屋結構為三層磚混結構，建造于80年代，承重墻體是普通燒結磚，墻體厚度為240mm，樓板采用混凝土現澆，基礎形式為墻下條形毛石基礎，在房屋的外墻四個大腳處以及底層的（4、5）-（A、C）軸處澆筑有240mm混凝土構造柱，而且每一層都設有混凝土圈梁，該房屋目前的主要使用功能為營業廳與辦公室，二層以上的房間主要使用功能為住宿、會議室。房屋設計為不上人屋面，底層的高度為4.2m，二層與三層的高度均為3.3m。由于年代過長，現場無法找到相關的圖紙，所以采用現場檢測方法測得所需的材料強度數據。該房屋的底層平面布置如圖1。

圖1 房屋底結構平面布置示意圖

2 工程改造設計方法

針對現有的房屋結構進行改造加固設計，提出的加固設計方案以及加固設計以后的房屋平面布置圖如圖2所示，其中有陰影的墻體為在改造以后需要保留的承重墻，而其他墻體為新增的隔墻。房屋加固方案中主要進行改造的部分為房屋底層的營業廳與辦公室，二層樓與三層的房屋結構均不發生變化，因此磚混結構的主要改造內容為下面內容。

圖2 擬改造后房屋底層平面布置示意圖

（1）根據拆除方案，拆除軸線（C）-（4-6）、（5）-（C-D）、（1/5）-（C-D）的承重墻體與軸線（5-6）-（C-D）的混凝土樓梯，在房屋功能的使用上將營業室的柜臺向后移動，這樣可以擴大營業廳的客戶等候服務區的面積，也能夠使得第一層的營業廳辦公室的空間更加寬敞，功能更強大。拆除樓梯之后，對留下來的板洞口進行封堵作業，并在軸線（4-5）-（1/C-D）處增加一個鋼筋混凝土的小金庫，將軸線（5-6）-（1/C-D）建造成憑證辦公室。

（2）根據實際狀況對軸線（D）-（4-5）、（1）-（B-C）、（1）-（C-D）進行窗洞口的封堵作業，并在軸線（1）-（C-D）處靠近C軸的位置設計一個門洞，封堵軸線（D）-（1-3）、（4）-（C-D）、（C）-（1-3）處，使其成為墻體，并在軸線（4）-（C-D）靠近C軸的位置增加一個門洞，以及對軸線（2）-（B-C）上原有的洞口進行封堵，在軸線（C）-（1-3）靠近1軸處以及軸線（2）-（A-B）靠近A軸處增加一個洞口，將軸線（1-2）-（A-C）位置改造成一個信貸辦公室，將軸線（3）-（C-D）靠近C軸的地方增加一個新的樓梯通道。

（3）根據現場情況以及設計內容，在軸線（a/C）-（1-3）處增加新的墻體，并將軸線（1-3）-（a/C-D）處建造一個辦公室。

（4）擬對（2-4）-（A-C）軸間監控室（取款機室）位置在該區域進行調整。

3 改造方法對房屋結構的影響分析

（1）改造方法對房屋上部結構的影響。根據現場原材料的強度以及加固改造方案，采用PKPM軟件對改造后墻體的承載能力以及原有的混凝土梁的承載能力進行計算。現場磚墻以及砂漿的強度均按照實際檢測所得的數據進行取值，已經進行了封堵的軸線1Q-（D）-（5-6）上的門窗洞口按照已經封堵后的實際狀況進行受力分析并計算，計算方案依據《砌體結構設計規范》，選擇抗震設防烈度為7度半，荷載按照設計值進行選擇。根據檢測以及擬加固改造的方案對改造后房屋的墻體與梁體的承載能力進行計算與分析的結果如下：房屋改造以后的第二層與第三層墻體抗震承載能力、靜力作用下受壓承載能力、局部承載能力以及房屋墻體的高厚比都能夠滿足改造后規范的相關要求。該房屋的梁體構件承載力也能夠滿足改造后的相關規范要求與規定。由于改造方案要求拆除掉房屋底層的軸線為（5）-（C-D）、（1/5）-（C-D）、（C）-（4-6）的承重墻體，并對軸線為（5-6）-（C-D）的混凝土樓梯進行了拆除，對拆除后的洞口進行了封堵，因此在拆除掉軸線為（C）-（4-6）、（5）-（C-D）的承重墻體后，房屋的二層圈梁以及底層軸線為（C）-（4、5）處墻體的構造柱會形成受壓柱或者承擔墻體荷載的單梁，因此承載能力以及設計均不滿足方案的相關要求，必須對該部分設計采取措施。房屋的改造需要拆除掉底層軸線為（B）-（2-4）的墻體，因此墻體的傳力途徑發生了改變，原來軸線為（B）-（2-4）的二層圈梁以及軸線為1Q-（2）-（A-C）的墻體承載能力已經不能夠滿足原來安全的要求，因此需要進行加固。另外軸線為（3、4）-（C-D）的樓梯間墻體開洞會使得原有的墻體承載能力下降不滿足承載力的要求，因此也需要進行加固。

（2）改造方法對房屋現有地基基礎的影響。對地基進行開挖檢查，選擇（1）軸部位進行開挖，該房屋的墻體采用的是墻下毛石條形基礎，基礎的持力層為堅硬的巖石層，而且在基礎的頂部，房屋設置了地圈梁，圈梁已經閉合，而對圈梁進行檢查的過程中也沒有發現肉眼可見的裂縫與變形，房屋也沒有發生傾斜。由于房屋已經投入使用大約三十年了，房屋地基基礎已經基本穩定，因此及時對房屋進行改造加固，傳遞給地基基礎的荷載也幾乎沒有增加，因此不會對地基基礎產生影響。但是由于軸線為（C）-（4、5）處構造柱拆除后承重墻形成了受力點，因此也應當進行相應的加固。

4 房屋加固處理設計

由于在擬加固改造的方案當中存在一些弊端，造成了房屋上部稱重墻體以及地基基礎的部分位置承載能力下降，因此針對這些安全問題，提出了加固處理設計，加固后的結構平面圖如圖3。

圖3 改造加固后的結構平面圖

（1）采用托換施工技術對軸線為（5）-（C-D）、（C）-（4-6）的稱重墻體進行托換施工，在施工之前，先對混凝土短柱托換墻的部分進行施工，具體托換的施工示意圖見圖4。圖中的施工表示為在進行了墻體拆除之后采用標號為C25的細石混凝土進行澆筑與填補，振搗密實，等到混凝土的強度達到設計要求的時候在進行后續的施工。當現場澆筑的混凝土短柱強度達到設計值之后，再將斜線部分的墻體用電鎬進行鑿除，拆除的時候要防止墻體產生振動，否則容易發生安全事故。進行樓板靠墻地方進行鉆孔的施工當中，需要先假設模板進行支撐然后再鉆孔，這樣也可以防止出現事故。灌注托換柱以及托換梁之前必須將舊的混凝土、磚墻進行鑿除與清理，并將鑿除部位用清水洗凈，用高一等級標號的混凝土澆筑，并做好養護工作，等到混凝土的強度達到設計要求后，再拆除掉托換梁底部的墻體。由于這種改造加固方法屬于受力體系的轉換，因此必須對施工過程進行嚴密監視，隨時發現問題，一旦出現開裂或者變形的情況，應當立即停止并尋找原因進行方案變更，確保在安全的情況下施工。

圖4 墻體框式托換大樣圖

（2）將底層的構造柱進行改造，使其成為框架柱，并在局部增加新的框架柱，使得底層的受力結構體系成為框架結構的受力體系，因此在施工中，由于需要為混凝土柱增加基礎并增設基礎梁，對拆除掉樓梯之后的洞口進行封堵，因此應當對混凝土框架柱與梁的尺寸進行嚴格控制，如果存在尺寸偏差，容易使原來要傳遞到框架柱上的荷載傳遞到原來的墻體上，如果承載力不足，就容易發生破壞，因此截面應當符合設計要求，截面圖如圖5。

圖5 構造柱擴大截面加固大樣圖

（3）新開的洞口應當先澆筑構造柱，讓構造柱與剩余的承重墻體共同受力承擔荷載，這樣可以有效地提高墻體的承載力，解決由于墻體上需要開洞造成的墻體承載能力下降的問題，在墻體承載能力能夠保證的前提下，再對墻體進行拆除施工，能夠保障墻體施工的安全，之后對殘余的混凝土圈梁進行增大截面的方法，使其承擔更多的力，改造成受力梁。具體洞口構造柱設置的位置如圖3中JGZ1。

（4）由于房屋的墻體當中軸線（1）、（A）、（D）墻體的開洞位置較多，面積較大，因此在加固設計方案當中，將其設計成為多道承重受力墻體，并在墻體上面進行開洞，這樣設計的后果是房屋的底層墻體抗震能力較改造之前有所削弱，因此應當對改造后的軸線為1Q-（D）-（5-6）上面開的門窗洞口進行加固與改造，使得封堵后的墻體成為承重墻體的一部分，以增加現有墻體的抗震承載能力。

5 結語

本工程的加固改造面積并不大，但是需要改造的構件較多，根據擬加固的方案，結合建筑物的實際情況進行加固設計方法分析，找出了受力薄弱的點，優化了原有的加固設計，最終在受力方面能夠滿足安全要求，解決了在施工中存在的一些問題，本工程獲得了較好的效果，值得類似工程采用。

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

［2］GB50003-2011 砌體結構設計規范［S］.北京：中國建筑工業出版社，2011.

［3］徐福泉，趙基達，李東彬.既有建筑結構加固改造設計與施工技術指南［M］.中國財富出版社，2013.

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