论文部分内容阅读
【摘 要】托换技术主要是为了提高建筑物地基的承载力，调整因建筑物在使用过程中不均匀沉降所导致建筑物出现倾斜、开裂而采取的一种补救方式。本文以某工程为例，浅要阐述了托换技术在砖混结构加固改造中的应用，并分析了其存在的问题和改造设计，以供相关技术人员参考。
【关键词】砖混结构；加固改造；托换
随着社会的发展以及人民生活水平的提高，人们对于建筑物的要求也越来越高，尤其是对建筑物的使用功能与使用价值等各方面，都提出了更高的要求，这就促使很多既有建筑无法满足人们的需求。据此，我们需要对既有建筑物的结构进行全面的改造。根据调查，我们了解到很多既有建筑的结构形式都是砖混结构，所以在对这些建筑进行改造的过程中，需要将建筑的承重墙体彻底拆除，也就是说，需要采用托换技术来承担原来墙体的重量，然后将重量传递到基础构件中。本文结合某工程实例，浅要分析了托换技术在砖混结构形式中的应用。
1.工程概述及总体方案
某工程地上结构为4层，结构形式为砖混结构，该建筑的东西总长度为44m，两侧的房屋进深为8.3m，中间的房屋进深为6.5m，已有18年的使用历史。该结构的地基部分采用的是钢筋混凝土条形基础施工，上部主要采用的是预制空心板来承载上部结构的重量，并在该结构中设置有圈梁和构造柱。我们需要将该建筑改造成大空间来使用。
首先，在改造之前我们需要制定详细而又合理的改造方案，然后将建筑墙体结构的顶部设置一定的托换梁，随即将墙体结构拆除，这样做的目的是需要将建筑上部分的荷载传递到托换梁上，最后传递到建筑的基础部分。可以说，在改造过程中，我们是采用的一个内框架来支撑原结构，所以说在设计与建立托换体系的过程中，我们需要对托换梁。垂直承重构件以及基础部分进行全面考虑与设计。另外，由于被改造之后的建筑物刚度不足，而托换技术也在一定程度上改变了既有建筑的内力传递途径，并且托换梁是上部结构承载的主要力量，这更说明设计合理的托换体系的重要性，结构安全、合理的改造方案是整个工程改造的重要环节。
2.托换梁的设计方法
2.1托换方法
众所周知，砖混结构自重相对较大。并且在改造过程中需要拆除的墙体结构是承受建筑内力的主要构件，所以施工人员在采用托换梁来承载元结构的重量时，必须要做到谨慎小心。一般来说，我们根据建筑的实际情况，可以分为两种托换方式：墙侧夹芯梁托换和墙下单梁托换。
墙侧夹芯梁托换的优点是：施工人员可以对托换体系进行混凝土的浇筑，并且能够保证原墙体不受到损坏，在很大程度上提高了施工的安全系数与施工质量，等到浇筑混凝土的强度达到一定的要求时，再对原墙体进行拆除，保证了建筑物的稳定性，有效的防止了建筑物上部出现变形的情况；缺点是：（1）由于在浇筑混凝土的的过程中需要在原墙体的顶部向下浇筑，很难对混凝土进行均匀的振捣，施工难度极大；（2）在进行改造过程中，采用这种方式很不容易与原墙体结构形成整体，所以施工人员需要采取有效的措施将两个结构进行合理的连接；（3）当施工人员采用这种托换技术时，需要对整个建筑的基础部分、梁柱部分进行较大的调整，同样也加大的施工的难度。
墙下单梁托换的优点是：（1）在采用该技术进行施工时，由于托换梁的宽度与墙体的宽度相等，这就提高了整个建筑的美观程度，而且施工简单，传力体系较为简洁；（2）在对建筑结构的基础部分的处理比较方面，简化了施工难度；（3）由于托换梁的上部结构属于承重墙体，所以在施工过程中可以将墙梁考虑在施工中，适当的压缩墙梁的高度。缺点是：在采用这种技术施工过程中，我们需要首先将原墙体拆除，然后再对托换体系进行混凝土的浇筑，这种做法在很大程度上损坏了原结构，不利于建筑的稳定性与质量，所以在采用该技术的过程中，施工人员必须要时刻监视结构的受力情况与变形情况，然后做好详细的记录，便于后期的加固与补救。
根据本工程检测鉴定的结果。原结构施工質量较好且设有完备的构造柱、圈粱等，结构整体性优良，故综合考虑各方面的因素，采用墙下单粱的托换方式。
2.2结构计算分析
（1）钢支撑的抗压强度及墙体局部受压计算设梁上部设计荷载的分布集度为q，钢支撑的间距为a，梁高为h，为偏于安全及计算简便，将钢支撑近似按两端铰接压杆进行计算。
单个支撑的截面面积为：S=
式中f为支撑杆件材料的抗压强度设计值；Φ为受压杆件的稳定系数，为便于计算，可以近似地取0.9～0.95。
钢支撑的上下端是通过钢板支承在墙体上的，所以应对钢板下的墙体进行局部抗压承载力验算。可按下式进行验算：
qa≤?rf1A1
式中，r为砌体局部抗压强度的提高系数，r=2；f1拆为砌体的抗压强度设计值；A1为局部受压面积，即钢板与墙体接触受压面积；?为钢板有效接触面积系数，?取0.7～0.9。
（2）上部墙体抗弯强度验算。拆除梁高范围内的墙体，上部墙体荷载由钢支撑传到下部墙体，这时，设计上应进行上部墙体抗弯强度验算。在工程实践中。由于钢支撑的布置比较密集，应力传递的夹角一般都在刚性角范围内，一般可免于验算。
3.施工关键技术
3.1施工顺序
托换加固改造工程的施工顺序至关重要。一般的施工顺序如下：开挖基础，绑扎钢筋.浇筑基础梁及柱墩混凝土—布设支撑体系。并将墙上的门窗洞口砌实，必要时还应对墙体进行加固—按设计图纸将梁的纵筋及箍筋绑扎好—绑扎柱子钢筋—浇筑梁柱混凝土—拆除托换梁下部墙体。
3.2施工监控
加固改造施工过程中。有许多因素未能预料，特别是在拆除承重墙体时。对各个施工阶段都要准确测出沉降、倾斜、裂缝等有关数据，对建筑物进行严密监控，以便有异常现象发生时可及时采取解决措施。
3.3支撑布设
在施工基础和柱子时。要拆除部分墙体。因此，除须验算剩余承重墙体的强度和稳定是否满足要求外，还应采取有效的支撑体系。使得上部荷载分散传递，特别是在有较大洞口处，应适当加强支撑。
3.4混凝土浇筑
加固改造工程混凝土的和易性要好，便于浇筑，否则易造成蜂窝麻面，宜采用细石混凝土；水泥应采用早期强度发展较快的普通硅酸盐水泥，以便使混凝土能够较早地达到设计强度；混凝土中宜掺加适量膨胀剂并加强振捣。
4.结论
墙侧夹芯梁托换与墙下单梁托换方式各有利弊，应根据对原结构检测鉴定的结论，结合实际情况加以选择。对于整体性和刚度较差的结构。建议使用前者，以尽量减少变形和对原结构的损伤；对于质量性能较好的结构，推荐使用后一种托换方式。 [科]
【参考文献】
[1]刘训良.多层砖混结构房屋底层大空间改造结构设计方案分析[J].工业建筑，2003.33（7）：71-72.
[2]刘建永等.在建筑物功能改造中几种常见的问题及解决措施[J].房材与应用，2006，（2）：15-18.
[3]周光荣.新型预应力托换技术设计[J].工业建筑[J]，2005（4）.
【关键词】砖混结构；加固改造；托换
随着社会的发展以及人民生活水平的提高，人们对于建筑物的要求也越来越高，尤其是对建筑物的使用功能与使用价值等各方面，都提出了更高的要求，这就促使很多既有建筑无法满足人们的需求。据此，我们需要对既有建筑物的结构进行全面的改造。根据调查，我们了解到很多既有建筑的结构形式都是砖混结构，所以在对这些建筑进行改造的过程中，需要将建筑的承重墙体彻底拆除，也就是说，需要采用托换技术来承担原来墙体的重量，然后将重量传递到基础构件中。本文结合某工程实例，浅要分析了托换技术在砖混结构形式中的应用。
1.工程概述及总体方案
某工程地上结构为4层，结构形式为砖混结构，该建筑的东西总长度为44m，两侧的房屋进深为8.3m，中间的房屋进深为6.5m，已有18年的使用历史。该结构的地基部分采用的是钢筋混凝土条形基础施工，上部主要采用的是预制空心板来承载上部结构的重量，并在该结构中设置有圈梁和构造柱。我们需要将该建筑改造成大空间来使用。
首先，在改造之前我们需要制定详细而又合理的改造方案，然后将建筑墙体结构的顶部设置一定的托换梁，随即将墙体结构拆除，这样做的目的是需要将建筑上部分的荷载传递到托换梁上，最后传递到建筑的基础部分。可以说，在改造过程中，我们是采用的一个内框架来支撑原结构，所以说在设计与建立托换体系的过程中，我们需要对托换梁。垂直承重构件以及基础部分进行全面考虑与设计。另外，由于被改造之后的建筑物刚度不足，而托换技术也在一定程度上改变了既有建筑的内力传递途径，并且托换梁是上部结构承载的主要力量，这更说明设计合理的托换体系的重要性，结构安全、合理的改造方案是整个工程改造的重要环节。
2.托换梁的设计方法
2.1托换方法
众所周知，砖混结构自重相对较大。并且在改造过程中需要拆除的墙体结构是承受建筑内力的主要构件，所以施工人员在采用托换梁来承载元结构的重量时，必须要做到谨慎小心。一般来说，我们根据建筑的实际情况，可以分为两种托换方式：墙侧夹芯梁托换和墙下单梁托换。
墙侧夹芯梁托换的优点是：施工人员可以对托换体系进行混凝土的浇筑，并且能够保证原墙体不受到损坏，在很大程度上提高了施工的安全系数与施工质量，等到浇筑混凝土的强度达到一定的要求时，再对原墙体进行拆除，保证了建筑物的稳定性，有效的防止了建筑物上部出现变形的情况；缺点是：（1）由于在浇筑混凝土的的过程中需要在原墙体的顶部向下浇筑，很难对混凝土进行均匀的振捣，施工难度极大；（2）在进行改造过程中，采用这种方式很不容易与原墙体结构形成整体，所以施工人员需要采取有效的措施将两个结构进行合理的连接；（3）当施工人员采用这种托换技术时，需要对整个建筑的基础部分、梁柱部分进行较大的调整，同样也加大的施工的难度。
墙下单梁托换的优点是：（1）在采用该技术进行施工时，由于托换梁的宽度与墙体的宽度相等，这就提高了整个建筑的美观程度，而且施工简单，传力体系较为简洁；（2）在对建筑结构的基础部分的处理比较方面，简化了施工难度；（3）由于托换梁的上部结构属于承重墙体，所以在施工过程中可以将墙梁考虑在施工中，适当的压缩墙梁的高度。缺点是：在采用这种技术施工过程中，我们需要首先将原墙体拆除，然后再对托换体系进行混凝土的浇筑，这种做法在很大程度上损坏了原结构，不利于建筑的稳定性与质量，所以在采用该技术的过程中，施工人员必须要时刻监视结构的受力情况与变形情况，然后做好详细的记录，便于后期的加固与补救。
根据本工程检测鉴定的结果。原结构施工質量较好且设有完备的构造柱、圈粱等，结构整体性优良，故综合考虑各方面的因素，采用墙下单粱的托换方式。
2.2结构计算分析
（1）钢支撑的抗压强度及墙体局部受压计算设梁上部设计荷载的分布集度为q，钢支撑的间距为a，梁高为h，为偏于安全及计算简便，将钢支撑近似按两端铰接压杆进行计算。
单个支撑的截面面积为：S=
式中f为支撑杆件材料的抗压强度设计值；Φ为受压杆件的稳定系数，为便于计算，可以近似地取0.9～0.95。
钢支撑的上下端是通过钢板支承在墙体上的，所以应对钢板下的墙体进行局部抗压承载力验算。可按下式进行验算：
qa≤?rf1A1
式中，r为砌体局部抗压强度的提高系数，r=2；f1拆为砌体的抗压强度设计值；A1为局部受压面积，即钢板与墙体接触受压面积；?为钢板有效接触面积系数，?取0.7～0.9。
（2）上部墙体抗弯强度验算。拆除梁高范围内的墙体，上部墙体荷载由钢支撑传到下部墙体，这时，设计上应进行上部墙体抗弯强度验算。在工程实践中。由于钢支撑的布置比较密集，应力传递的夹角一般都在刚性角范围内，一般可免于验算。
3.施工关键技术
3.1施工顺序
托换加固改造工程的施工顺序至关重要。一般的施工顺序如下：开挖基础，绑扎钢筋.浇筑基础梁及柱墩混凝土—布设支撑体系。并将墙上的门窗洞口砌实，必要时还应对墙体进行加固—按设计图纸将梁的纵筋及箍筋绑扎好—绑扎柱子钢筋—浇筑梁柱混凝土—拆除托换梁下部墙体。
3.2施工监控
加固改造施工过程中。有许多因素未能预料，特别是在拆除承重墙体时。对各个施工阶段都要准确测出沉降、倾斜、裂缝等有关数据，对建筑物进行严密监控，以便有异常现象发生时可及时采取解决措施。
3.3支撑布设
在施工基础和柱子时。要拆除部分墙体。因此，除须验算剩余承重墙体的强度和稳定是否满足要求外，还应采取有效的支撑体系。使得上部荷载分散传递，特别是在有较大洞口处，应适当加强支撑。
3.4混凝土浇筑
加固改造工程混凝土的和易性要好，便于浇筑，否则易造成蜂窝麻面，宜采用细石混凝土；水泥应采用早期强度发展较快的普通硅酸盐水泥，以便使混凝土能够较早地达到设计强度；混凝土中宜掺加适量膨胀剂并加强振捣。
4.结论
墙侧夹芯梁托换与墙下单梁托换方式各有利弊，应根据对原结构检测鉴定的结论，结合实际情况加以选择。对于整体性和刚度较差的结构。建议使用前者，以尽量减少变形和对原结构的损伤；对于质量性能较好的结构，推荐使用后一种托换方式。 [科]
【参考文献】
[1]刘训良.多层砖混结构房屋底层大空间改造结构设计方案分析[J].工业建筑，2003.33（7）：71-72.
[2]刘建永等.在建筑物功能改造中几种常见的问题及解决措施[J].房材与应用，2006，（2）：15-18.
[3]周光荣.新型预应力托换技术设计[J].工业建筑[J]，2005（4）.