潘廷明，張由，曹淑上，陳港，楊若愚，周偉

（重慶市建筑科學(xué)研究院有限公司，重慶 400016）

0 引言

本文針對某房屋會議室抽柱改造實踐，在滿足業(yè)主需求的前提下，提出了一些經(jīng)濟(jì)合理的改造措施。經(jīng)過對房屋主體結(jié)構(gòu)的檢測鑒定，并結(jié)合會議室改造后使用功能的變化，對原結(jié)構(gòu)進(jìn)行了抽柱后的加固和改造設(shè)計[1-2]，并在施工完成后進(jìn)行了荷載試驗，驗證改造結(jié)果安全可靠。針對改造中業(yè)主對房間凈高的限制，本次結(jié)構(gòu)加固設(shè)計采用了類箱梁體系，滿足了凈高要求，可為類似工程實踐提供一定的建議及借鑒。

1 工程概況

某房屋為地下1層、地上3層框架結(jié)構(gòu)。為改善房間使用功能，現(xiàn)需將房屋地上二層10/F軸柱抽掉，同時需滿足房間裝修完成后室內(nèi)凈高不小于3.8m的要求。抽柱房間結(jié)構(gòu)平面布置圖見圖1。

圖1 抽柱房間平面示意圖

2 建筑結(jié)構(gòu)檢測鑒定

該房屋修建于2004年，為框架結(jié)構(gòu)，人工挖孔樁基礎(chǔ)，作為辦公樓使用。改造區(qū)域結(jié)構(gòu)圖見圖1。該房屋樁基礎(chǔ)混凝土標(biāo)號為C30，柱混凝土等級為C40，梁板混凝土等級為C30。經(jīng)現(xiàn)場檢測，未發(fā)現(xiàn)混凝土柱、梁板有因承載力不足導(dǎo)致的開裂、明顯變形等異?，F(xiàn)象。結(jié)合現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》以及該房屋的實際使用現(xiàn)狀等進(jìn)行綜合分析，該房屋改造區(qū)域上部結(jié)構(gòu)安全性滿足正常使用要求，加固設(shè)計時，相關(guān)構(gòu)件參數(shù)可按原設(shè)計值取用。

3 改造加固設(shè)計

3.1 設(shè)計原則

被抽的柱子平面位置位于二層10/F軸位置，同時10軸～11軸存在一個2.4m的懸挑端。抽柱位置結(jié)構(gòu)立面示意圖見圖2。

圖2 抽柱位置結(jié)構(gòu)立面示意圖

分析抽柱后結(jié)構(gòu)的傳力路徑，發(fā)現(xiàn)存在兩個問題需要解決：（1）標(biāo)高9.6m F/9～11軸位置的梁跨度增大，同時成為了轉(zhuǎn)換構(gòu)件，需要加固，但因為凈高的限制，該梁不能向下加高；（2）被抽柱承擔(dān)的豎向力需要被可靠地傳遞到下層結(jié)構(gòu)構(gòu)件上。

該工程結(jié)構(gòu)加固的重點是：解決抽柱后結(jié)構(gòu)傳力體系如何布置的問題，并保證加固后的結(jié)構(gòu)滿足改造后結(jié)構(gòu)承載能力的需求[3]。

3.2 加固設(shè)計

抽取二層10/F軸位置處柱后，在11/F軸位置處設(shè)置框架柱。在一層10～11軸/F軸位置設(shè)置斜撐，形成傳力路徑。受層高要求的限制，對標(biāo)高9.6m層F/9～11軸梁作加固處理，形成箱梁結(jié)構(gòu)，提供足夠的剛度及強(qiáng)度，起到轉(zhuǎn)換構(gòu)件的作用。加固布置立面示意圖見圖3；傳力斜撐加固示意圖見圖4；箱梁加固示意圖見圖5、圖6；斜暗柱、新增柱與原結(jié)構(gòu)連接大樣見圖7；柱截斷后，三層保留柱豎向筋直接錨固在既有結(jié)構(gòu)梁內(nèi)，見圖8。

圖3 抽柱位置結(jié)構(gòu)立面示意圖

圖4 斜撐加固示意圖

圖5 箱梁加固示意圖

圖6 箱梁加強(qiáng)部位示意圖

圖7 斜暗柱、新增柱與原結(jié)構(gòu)連接節(jié)點大樣圖

圖8 被抽柱保留部分錨固大樣圖

抽柱后，局部改變了原結(jié)構(gòu)的傳力路徑，使局部構(gòu)件變?yōu)榱肆褐D(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。在二層10/F處抽出柱子的同時，在二層11/F處新增了柱，在一層10/F處設(shè)置了斜撐。此種加固方式傳力路徑明確，雖截斷了原結(jié)構(gòu)的傳力路徑，但是至結(jié)構(gòu)一層時，傳力路徑又與原結(jié)構(gòu)相同了。由以上分析可知，該工程抽柱加固對原結(jié)構(gòu)抗震性能的影響主要體現(xiàn)在箱梁加固構(gòu)件以及新增柱的抗震性能上。對此，通過采取抗震構(gòu)造措施以及計算分析來保證轉(zhuǎn)換構(gòu)件和結(jié)構(gòu)整體的抗震性能。

計算模型抗震參數(shù)如下：抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計地震分組為1組，設(shè)計基本地震加速度值為0.05g，場地類別為Ⅱ類，特征周期0.25s，建筑結(jié)構(gòu)阻尼比取0.05，抗震等級為三級[4]。采用PKPM軟件建模計算，加固模型簡圖如圖9所示。

圖9 計算模型簡圖

經(jīng)過對比原結(jié)構(gòu)和抽柱加固后結(jié)構(gòu)的抗震控制參數(shù)，發(fā)現(xiàn)抽柱加固改造對結(jié)構(gòu)的周期比、位移比、軸壓比等抗震控制參數(shù)改變很小，且限值均在規(guī)范允許范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)抽柱加固改造后的抗震性能能夠得到保證。對新增柱和箱梁加強(qiáng)部位采取箍筋全加密的構(gòu)造措施，以保證關(guān)鍵構(gòu)件的抗震性能[5-6]。

4 加固施工要點

加固施工總體思路為先治理后加固、卸載活荷載、按順序加固、做好保護(hù)和防護(hù)工作。本次加固施工有以下幾個關(guān)鍵點：

（1）加固前應(yīng)對原結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行清理、鑿毛處理，并露出堅實的基層；

（2）澆筑前必須對混凝土基面進(jìn)行灑水濕潤，同時因為振搗困難，澆筑材料要采用高強(qiáng)灌漿料；

（3）植筋作業(yè)的結(jié)構(gòu)粘膠劑必須飽滿密實，施工過程應(yīng)注意觀察，及時發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行處理；

（4）抽柱作業(yè)必須編制專項施工方案，頂撐措施要考慮周全，并制定突發(fā)情況應(yīng)急預(yù)案。

5 荷載試驗

為檢驗加固設(shè)計及施工的合理性、可靠性，加固施工完成后進(jìn)行了荷載試驗。根據(jù)荷載試驗的目的及箱梁結(jié)構(gòu)的受力特點，進(jìn)行了箱梁控制截面應(yīng)變測試、箱梁控制截面擾度測試、框架柱及斜撐等部件在加載作業(yè)下的工作情況測試。

試驗結(jié)果表明，所測試驗截面實測擾度、應(yīng)變隨荷載增加基本呈線性變化，結(jié)構(gòu)處于較好的線性工作狀態(tài)。試驗加載過程中，箱梁未出現(xiàn)開裂、明顯下擾等異?，F(xiàn)象，下部框架柱、斜撐等構(gòu)件未出現(xiàn)裂縫等異常情況，各部件工作性能正常。

6 結(jié)語

在房屋改造過程中，外界條件受到諸多限制。為滿足業(yè)主對房間凈高的要求，通過在梁底設(shè)置翼緣板的方式，將普通梁變換為箱梁，以提高構(gòu)件的剛度及強(qiáng)度。同時，在梁端新設(shè)柱，在新設(shè)柱下方設(shè)置斜撐，通過這種受力合理、傳力路徑清晰的方式，達(dá)到房間抽柱的目的。

房屋抽柱加固改造工程完工后使用情況良好，得到各方認(rèn)可，值得類似工程借鑒、參考。