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        箱梁加固法在凈高限制房屋抽柱改造中的應(yīng)用

        2021-07-08 07:57:40潘廷明張由曹淑上陳港楊若愚周偉
        重慶建筑 2021年6期
        關(guān)鍵詞:凈高傳力示意圖

        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。

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