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既存砖混建筑的扩大空间改造

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【摘 要】通过某砖混项目的扩大空间改造的设计,介绍了在楼层圈梁底以栓梁连接转换、两根框架梁夹砖墙的设计方案,说明栓梁+框架的组合模式取代承重墙体,是小开间的砖混建筑扩大空间的一种较切实可行的方法。

【关键词】改造;扩大空间;砖混结构;承重砖墙;栓梁;框架

近年来,我国城市发展建设速度之快,令世人瞩目。但简单的大拆大建,致使我们的城市失去了最能代表自己城市特色的街区和建筑,割断了历史文化的血脉,也失去了自己的城市个性。有资料表明,我国每年拆除的旧建筑占新建建筑面积的40%。在这反复拆建的恶性循环中,不但浪费了大量人力、财力、物力,而且对自然资源与环境产生了巨大影响。其实,一般建筑的物质寿命往往大于其功能寿命,很多被推倒重建的建筑远远未达到其自身物质寿命的极限,所以对既存建筑的以改造、维护为主的主动式开发利用,延长其功能寿命,不失为城市与建筑的可持续发展的重要组成部分。

在实际工作中,我们经常会遇到砖混结构的多层住宅、办公楼等,由于城市发展、道路拓宽,其一、二层经常被要求改造为商场、餐厅、酒店、舞厅等功能,这些改造的结构重点就是在不影响整体结构安全和其他部分照常使用的前提下,尽可能的拆除承重砖墙,扩大内部空间,增加营业面积。从结构受力方面分析,将砖混结构建筑的小开间进行空间扩大,就必须用钢筋混凝土结构梁或钢梁来取代原承重的砖墙,但是这种方法常用于梁跨度、层数和上部荷载都较小的砖混建筑,而对于梁跨度、层数和上部荷载都较大的砖混建筑,则以框架来取代承重砖墙较为适宜。

下面就结合本人曾经完成的某个此种类型的改造项目的有关情况,谈谈改造过程中的设计思路、关键点设计和施工配合。

本项目为四层横墙承重的砖混结构小型宾馆,底层为大堂、小餐厅、包厢和厨房,二层以上均为客房标间。

结构概况:承重砖墙为240mm厚实心粘土砖,圈梁层层满设,地面为架空预制水泥多孔板,楼板和屋面板均为钢筋混凝土现浇板,基础为浆砌块石条形基础,,地基的持力层为粉质粘土。

改造目标:拆除两幅承重砖墙,将两开间的小餐厅扩大为四开间的多功能舞厅。由于正处旅游旺季,业主要求在改造期间,除改造部分外均正常营业使用。

(一)设计思路

由于被拆除的砖墙承载了上部的较大荷载(三层砖墙、三层楼板和一层屋面),且改造期间还需满足正常使用,所以拟采用底层框架来取代被拆除的承重墙体。但如何使上部所有荷载完全、平稳地转移到底层框架上,以及框架的梁、柱、基础的合理施工都是成功完成此项改造项目的关键所在。

由于框架梁的施工不能在承重墙体被拆除后进行,且在框架达到强度前不能承载,也就是说,承重墙体被拆除以前,框架不能进入工作状态。因此,采用了在楼层圈梁底以栓梁连接转换、两根框架梁夹砖墙的设计方案。在这个设计方案中,栓梁是个受力和传力的新构件,起到了承上启下的关键作用,它和承重墙体的起拱效应,共同使这个方案既满足了改造和正常使用的两项要求,又使得施工方便,且减少许多施工过程中的不可预见风险。栓梁作为承重墙体拆除后圈梁的受力支承点,将圈梁上的所有荷载以集中荷载的形式转移至框架梁上,然后经框架柱、柱基础传至地基持力层。以承重墙体被拆除为界,其整个改造施工过程中的荷载转移可分为两个步骤:

1.从浇筑栓梁、框架和柱基到拆除承重墙体的期间,仍然由承重墙体来承受圈梁传来的上部荷载,并通过墙体的起拱效应将荷载传至墙下的块石条基和地基持力层。

2.待栓梁、框架和柱基养护到位,达到所设计强度,就可逐步拆除承重墙体,原由承重墙体承受的上部荷载则逐步通过圈梁和栓梁传给框架梁,转而由框架来承受上部荷载,并传至柱下独立基础和地基持力层。

(二)关键点设计

在本方案的改造施工图设计中,其主要的关键点是基础设计、栓梁设计和框架设计。

1.基础设计:经过计算,新设计的底层框架的独立柱基底面宽度超过了原承重墙体的块石条基的宽度,故可开挖柱基处土方使此部分的条基显露,按独立柱基的长度掏空该处的地圈梁下的条基块石,并将地圈梁的保护层打净、露出钢筋,绑扎独立柱基的底板钢筋和柱筋,以至少比原地圈梁砼标号提高一级的混凝土浇筑柱下独立基础,并将此段地圈梁包浇在框架柱中。如果墙下基础为钢筋混凝土条基,则可将此段条基包浇在柱下独立基础中;如果柱下独立基础较大,则可采用挖孔或钻孔灌注桩。

2.栓梁设计:栓梁设置在楼层圈梁下,其间距按1.0~1.2M设置;如果没有圈梁,栓梁直接设置在楼板下,则其间距应适当减少。栓梁的跨高比小于2,应属于深梁范围,故应按深梁规范的有关规定设计,并确定其梁截面和配筋,其将线荷载转为集中荷载。栓梁的净跨度同承重墙厚,其破坏形态主要为斜压剪切破坏。

3.框架设计:框架梁上所承受的荷载均为栓梁传来的集中荷载,可按照正常的框架进行设计。只是此框架的框架梁是由多根栓梁连接两根框架边梁组合而成的,正是由于其由多根栓梁连接组合,其框架边梁的高宽比就可以突破规范的限值,从而使框架柱的宽度不致过宽。

(三)施工配合

由于本改造项目实施过程中的不可估量的因素较多,就更加要求施工单位的精心施工和密切配合,故对具体施工提出多项要求,其主要有两项:

1.要求施工单位精心组织施工,从开工前到改造完工后的较长时间内,要对整体建筑和具体改造部位进行准确监测,并对沉降、倾斜、裂缝等数据准确记录和前后对比,如有异常情况,应马上停止施工,以便及时采取措施应对。

2.为了保证荷载转移时每榀框架的内力变化是个逐步递增的过程,要求在拆除每榀框架梁下的承重墙体时,应由此面墙体的中间向两侧分步、对称拆除,且先拆除高度为梁底下首皮砖,待无异常情况再逐步完成后续操作。

本项目改造完成后,经过近两年的使用观察和仪器监测,未发现有任何异常情况,改造的效果比较理想,获得了项目业主的认可。由此可见,以栓梁+框架的组合模式取代承重墙体,是小开间的砖混建筑扩大空间的一种较切实可行的方法。

既存建筑的改造方法较多,诸如转化建筑功能、改造内部功能、更新外立面、艺术性地处理新旧建筑的衔接部位等等。既存建筑的改造再利用是对既存建筑自身最好的保护,是节约建设成本和社会成本的重要途径。总之,既存建筑的改造再利用是可持续发展思想的重要体现。

参考文献:

[1]杨昌鸣主编.建筑资源的再利用策略——既存建筑更新、修复技术及其材料的再利用【M】. 北京: 中国计划出版社,2010

[2]王济川编著.房屋常见事故分析、鉴定与处理【M】.长沙:湖南学技术出版社,。1996