陈炜来
(福建省建筑科学研究院 福建省绿色建筑重点实验室 福建福州 350025)
摘 要：介绍了某砖混结构农村信用社改造的工程案例，根据拟改造方案有针对性的对结构现状进行改造前的检测鉴定，进行结构承载力复核验算，分析拟改造后结构存在的问题，确定了合理的加固设计方案，可为今后其他类似工程提供借鉴参考。
关键词：砖混结构；鉴定；改造；加固
随着社会发展的日新月异，人们对办公环境的要求也在不断提高，现有许多年代较久的建筑功能布局已不能满足人们与时俱进的时尚需求，需对建筑布局进行优化，对现有结构进行改造，尤其是砖混结构的改造，往往要涉及到拆除承重墙体、增设混凝土柱、墙体开洞口或洞口封堵等问题，本文将结合工程实例，浅谈类似改造项目的砖混结构在改造前的鉴定及加固方法。
福州市某农村信用社，房屋现状为三层砖混结构房屋，主要承重墙体均为240mm厚实心砖墙，采用现浇钢筋混凝土楼、屋面板，基础为墙下粗料石条形基础，房屋外墙四角及底层(4、5)-(A、C)轴处抬墙梁两端设置混凝土构造柱，各层墙顶均设置闭合圈梁； 1Q-(D)-(5-6)轴原有窗洞口现已简易封堵；该房屋现状底层主要使用功能为办公室和营业厅，二至三层主要使用功能为宿舍、会议室及贮藏室，屋面为不上人屋面，底层层高为4.2m，二至三层层高均为3.3m。该房屋约建于1987年，因建成时间较长，鉴定过程中无法找到相关设计图纸。该房屋现状底层建筑、结构平面布置示意图如图1所示。
图1 房屋现状底层建筑及结构平面布置示意图
根据委托方提供的该房屋拟改造后的建筑平面布置示意图如图2所示(图中阴影部分墙体表示拟改造后保留的原有承重墙，其余墙体为新增隔墙)。该房屋主要改造部位为底层办公室和营业厅，二至三层建筑、结构均保留现状，底层主要改造内容为：
图2 拟改造底层建筑平面布置示意图
(1)拟拆除现状(C)-(4-6)、(5)-(C-D)、(1/5)-(C-D)轴间承重墙体及(5-6)-(C-D)轴间混凝土楼梯，柜台后移，扩大了客户等候区，使底层主要办公区的空间更为简洁、宽敞。对拆除楼梯后的板洞口进行封堵，并在(4-5)-(1/C-D)轴间增设钢筋混凝土墙体金库，在(5-6)-(1/C-D)轴间增设凭证室。
(2)拟对(D)-(4-5)、(1)-(B-C)、(1)-(C-D)轴间现状窗洞口进行封堵，并在(1)-(C-D)轴间靠近(C)轴处增设门洞；拟对(D)-(1-3)、(4)-(C-D)、(C)-(1-3)轴间现有门洞口进行封堵，并在(4)-(C-D)轴靠近(C)轴处增设门洞，在(C)-(1-3)轴靠近(1)轴处增设门洞；拟对现状(2)-(B-C)轴洞口进行封堵，并在(2)-(A-B)轴靠近(A)轴处增设门洞口，将(1-2)-(A-C)轴间改造为信贷室；拟在现状(3)-(C-D)轴靠近(C)轴处增设洞口做为新增楼梯通道。
(3)拟在(a/C)-(1-3)轴处增设墙体将(1-3)-(a/C-D)轴间改造为办公室。
(4)拟对(2-4)-(A-C)轴间监控室(取款机室)位置在该区域进行调整。
3.1 材料强度检测
采用贯入法抽检部分砌体砂浆抗压强度，采用回弹法抽检梁构件混凝土抗压强度及粘土砖抗压强度，抽样时需有针对性的对底层拟改造后保留下来的现有底层承重墙体及(4)、(5)轴和(B)轴抬墙梁进行重点检测，避开拟改造后拆除的墙体进行检测。检测结果表明：该房屋所检一层墙、二至三层墙批构件现龄期砂浆抗压强度推定值分别为2.8MPa、2.5MPa。一层墙、二至三层墙砖抗压强度推定等级均为MU10.0；混凝土梁构件单构件现龄期混凝土抗压强度推定值介于23.3MPa～24.8MPa之间。
3.2 建筑、结构布置及细部尺寸调查
对该房屋建筑、结构平面布置及细部尺寸进行调查，绘制现状各层建筑、结构平面布置示意图，重点检查构造柱及圈梁布置，对结构体系、传力途径、构件属性进行识别，有针对性的对二层(4)、(5)轴和(B)轴抬墙梁截面尺寸及钢筋配置进行检测。
3.3 承重构件状态调查
根据拟改造方案及该房屋传力特点，在全面检查的基础上，重点对拟改造后保留的现有底层承重墙体和(4)、(5)、(B)轴抬墙梁构件进行重点裂缝检查，经检查房屋现状承重墙体及混凝土梁、板构件均尚未发现鉴定标准规定的不适于继续承载的异常裂缝[1]。
3.4 倾斜度观测
房屋整体倾斜度观测结果表明，该房屋现状各测点倾斜方向不具有明显一致性，且各测点顶点位移均未超出鉴定标准限值，表明现阶段该房屋尚未产生明显整体倾斜。
4.1 拟改造方案对现有上部结构的影响
根据上述现场检测结果及委托方提供的拟改造方案，采用中国建筑科学研究院的PKPM系列结构软件对该房屋改造后的墙体及混凝土梁进行承载力验算。计算时，实心砖墙砖抗压强度和砌筑砂浆抗压强度按现场实测值取用，混凝土梁抗压强度取为C20；现状已封堵的1Q-(D)-(5-6)轴间窗洞口及拟改造后封堵的底层门窗洞口考虑与结构主体共同受力；房屋整体依据《砌体结构设计规范》确定静力计算方案，根据楼楼、屋盖类别及最大横墙间距，按刚性方案计算内力[2]，抗震设防烈度为7度(0.1g)，楼面和屋面恒荷载按实际板厚和装修荷载取值，楼面活荷载根据该房屋实际使用功能，办公室、会议室、宿舍楼面活荷载取为2.0kN/m2，楼梯间楼面活荷载取为3.5kN/m2，金库楼面活荷载取为10.0kN/m2，上人屋面活荷载取2.0kN/m2，不上人屋面活荷载取0.5kN/m2。
4.1.1 改造后现有上部承重结构构件承载能力分析
根据现场检测结果和拟改造建筑设计方案对该房屋改造后的承重梁、墙构件进行承载能力验算，结果表明：
(1)该房屋现状二至三层墙体抗震承载力、受压承载力、局部受压承载力及墙体高厚比均满足现状及改造后的安全要求。
(2)现有二层抬墙梁2L-(4、5)-(A-C)、2L-(B)-(1-2)、2L-(B)-(4-5)、2L-(B)-(5-6)轴承载力验算结果表明，该部分梁构件承载力满足现状及改造后的安全要求。
4.1.2 拟改造方案对房屋的影响
(1)改造方案拟拆除底层(5)-(C-D)、(1/5)-(C-D)、(C)-(4-6)轴间承重墙体及(5-6)-(C-D)轴间混凝土楼梯，并对拆除楼梯后的板洞口进行封堵，拆除墙体后 (C)- (4-6)、(5)-(C-D)轴间原二层圈梁及底层(C)-(4、5)轴处构造柱形成抬墙梁或受压柱，承载力不满足安全要求，应对该部分采取加固措施。
(2)改造方案拟拆除底层(B)-(2-4)轴间墙体，使上部承重墙体传力途径产生改变，导致(B)- (2-4)轴间原二层圈梁承载力及1Q-(2)-(A-C)轴间墙体受压承载力不满足安全要求，应对该部分采取加固措施。
(3)底层(3、4)-(C-D)轴间楼梯间墙体新增洞口导致墙体受压承载力不满足承载要求，应对该部分墙体采取加固措施。
4.2 拟改造方案对现有地基基础的影响
现场选取(1)轴处局部地基进行开挖检查结果表明，该房屋采用墙下条形基础，基础持力层为砂砾状全风化花岗岩层，基础顶部设置钢筋混凝土闭合圈梁，现场对该房屋(1)、(D)轴外露的钢筋混凝土地圈梁进行检查结果表明，所检地圈梁尚未发现肉眼可见明显裂缝，房屋整体倾斜度观测结果表明该房屋现阶段尚未产生明显的整体倾斜，鉴于该房屋已建成并投入使用约28年，地基基础已基本稳定，且拟改造方案未对该房屋二至三层进行改动，改造后传给现有条形基础的上部荷载未见明显增加，现有条形基础地基承载力尚能满足改造后的承载安全要求；局部(C)-(4、5)轴处原构造柱拟改造拆除承重墙后形成受力柱，应对基础采取相应的加固措施。
根据上述拟改造方案对该房屋的上部结构及地基基础的影响分析，针对该房屋在拟改造方案下存在的安全问题，提出相应的加固处理方案，主要改造加固结构平面布置图如图3所示。
(1)采用托换技术对(5)-(C-D)、(C)-(4-6)轴间承重墙体进行框式托换，在进行托换柱、托换梁施工前，先进行混凝土短柱托换墙的施工，具体托换示意图如图4所示。图例中混凝土短柱区域表示该部分墙体拆除后用C25细石混凝土超灌充填密实，待混凝土强度达到设计要求后进行后续施工；混凝土短柱形成后，敲除斜线区域的墙体，严禁采用风镐与大锤，以确保下部墙体不受损坏；在楼板靠墙处凿灌浆孔，凿孔之前因对楼板加临时支撑，以防出现安全事故。灌注托换梁柱混凝土之前原楼板、砖墙抹灰必须打掉，清理干净，砖墙表面应充分浇水；加固完毕后待混凝土强度达到设计要求,先拆除托换梁底部20mm内的墙体；墙体框式托换使结构由一种受力状态进入另一种受力状态，托换体系是否可靠必将经受考验。因此应对施工过程中进行严密监测和控制，并观察托换梁的变形开裂情况, 在无异常情况下方可拆除下部墙体[3]。
(2)原底层部分构造柱加固改造为框架柱(图3中JKZ1、JKZ2)，局部新增框架柱(图3中KZ1、KZ2)，并对改造后的受力柱及新增框架柱下设立独立基础及基础梁，对拆除楼梯后的板洞口进行封堵，使(5-6)-(C-D)轴间形成独立的类框架的传力结构，承受改造后上部结构传来的荷载，避免改造后因传力途径的改变导致过多的额外荷载传到周边原有承重墙体上，增加原有承重墙体及基础的荷载。构造柱扩大截面改造为框架柱大样图如图5所示。
(3)对一层新增开洞墙体应先在洞口增设构造柱，使新增构造柱和余留的承重墙体共同受力，增大墙体的受压承载力，解决开设洞口后承重墙体因受压截面削弱导致承载力不足的问题；而后再进行拆除墙体施工，对拆除墙体后余留的圈梁采取扩大截面方法进行加固，使构造圈梁改造为受力梁[4]。具体新增洞口构造柱设置位置如图3中的JGZ1所示。
(4)该房屋现状外围(1)、(A)、(D)轴承重墙体开洞率较大，且拟改造方案将拆除该房屋底层内部多道承重墙体，并在现有局部承重墙体上开设洞口，导致改造后该房屋底层抗震墙体截面较改造前产生明显削弱，应将拟改造后封堵的洞口及现状已简易封堵的1Q-(D)-(5-6)轴窗洞口采取加固措施，使封堵洞口后的墙段成为承重墙体的一部分，增加抗震墙体的截面面积，与结构主体共同受力，提高抗震墙体的抗震能力。门窗洞口堵砌加固大样如图6所示。
图3 改造加固结构平面布置图
图4 墙体框式托换大样图
图5 构造柱扩大截面加固大样图
图6 门窗洞口堵砌加固大样图
该改造加固工程的总施工面积不大，但是涉及的改造项目较多，包括墙体框式托换、构造柱改框架柱、圈梁改受力梁、新增框架柱梁、楼板封堵、承重墙体开洞及承重墙体洞口堵砌等。根据原有房屋建筑、结构布局，综合考虑改造后的布置方案，采用上述加固改
造方法，能够较大程度减少对房屋现有结构的破坏，且改造后不会增加现有承重墙体的荷载，无需对现有地基基础进行加固。将封堵洞口后的墙段成为承重墙体的一部分，增加抗震墙体的截面面积，与结构主体共同受力，一定程度上解决了拆除墙体后底层抗震相对薄弱的问题。
参 考 文 献：
[1] GB50292-2015 民用建筑可靠性鉴定标准[S].北京:中国建筑工业出版社，2015.
[2] GB50003-2011 砌体结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2011.
[3] 徐福泉，赵基达，李东彬.既有建筑结构加固改造设计与施工技术指南[M].中国物资出版社，2013：98-102.
[4] 唐仲鲁，金俊杰.某办公楼拆墙改造加固设计[J].低温建筑技术，2014(4)：100-102.
The Appraisal and reinforcement of Masonry-concrete Building before Reconstruction
CHEN Weilai
(Fujian Academy of Building Research, Fujian Key Laboratory of Green Building Technology,Fuzhou 350025)
Abstract：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.
Keywords：Masonry-concrete structure; Appraisal; Reconstruction; Reinforce
作者简介：陈炜来(1984.10- )，男，工程师。
E-mail:63731292@qq.com
收稿日期：2017-01-11
中图分类号：TU3
文献标识码：A
文章编号：1004-6135(2017)03-0050-04
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