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砖砌体承重墙开洞改造组合梁心语设计研究

作者:心语鼎辉墙改梁发布时间:2021-01-27 13:41:53人气:

随着社会的发展,部分砖砌体结构在使用功能上已经不能满足人们的要求,某些砖砌体结构需要对承重墙进行开洞或拆除,以形成较大的使用空间。设计人员对建筑物进行改造以满足新的功能需求,与此同时也应尽可能多地利用和保护原有结构以创造更大的经济效益和社会效益[1]。砖砌体承重墙体的大空间改造所用组合梁主要有钢结构—砖砌体组合梁和混凝土—砖砌体组合梁2种。学者们对砖砌体组合梁进行了大量研究,敬登虎等对钢板—砖砌体梁进行了静力加载试验,分析了影响组合梁承载能力的主要因素[2],并对钢板—砖砌体组合框架抗震性能进行了试验研究,得到钢板—砖砌体组合框架的抗震耗能情况[3]。姜小琴等和栗献增对混凝土—砖砌体组合托换梁的受剪性能进行了研究,通过试验证实了组合梁的可靠性[4-5]。胡亮霞等和熊立红等通过有限元分析的方法验证了一堵开洞砌体墙的抗震性能[6-7]。文章的组合梁由原有砖墙顶部的混凝土圈梁、洞口上部的砖砌体和新加钢筋混凝土梁组成,改造时,在满足业主需求的同时,减少了拆除工程量和工程垃圾,节省了人力物力,降低了工程造价。采用有限元的设计方法增加了工程的可靠性。可为类似加固改造工程提供借鉴。1工程概况济南市历城区一单层砖砌体结构房屋,层高为3450 mm,砖墙承重,砖墙由强度等级为MU10的烧结普通砖和强度等级为M5的混合砂浆砌筑而成,墙体厚度为240 mm;楼板为150 mm厚的空心预制板;楼板下方设有截面尺寸为240 mm×200 mm的混凝土圈梁。由于使用功能的改变,业主要求在承重横墙上开宽度为5500 mm、高度为2600 mm的洞口,此洞口宽度>2.1 m,属于较大洞口[8]。为了保证此结构在改造过程中的安全,在洞口两侧设置截面尺寸为240 mm×240 mm的钢筋混凝土柱,由于柱的托换技术在砌体房屋的改造中较为成熟,故不再进行详细介绍。此砌体结构房屋属于标准设防类,故地震设防烈度为7度,加速度为0.10g[8]。横墙开洞后结构平面布置图如图1所示。图1横墙开洞后结构平面布置图/mm2钢筋混凝土—砖砌体组合梁的初步设计2.1改造方案设计根据业主对洞口高度的要求确定组合梁的高度,故钢筋混凝土砖砌体组合梁的截面尺寸为240 mm×700 mm。组合梁的构成及材料强度如图2所示。组合梁保留了原有的高度为200 mm的圈梁以及圈梁下方5皮砖高度约为300 mm的砖砌体,砖砌体下方新加高度为200 mm的混凝土。图2组合梁跨中截面图/mm2.2改造后结构整体抗震验算随着时代的发展,我国抗震规范对砌体结构的抗震要求也越来越严格,改造中根据开洞位置需要将部分砖墙进行拆除,从而使结构的整体刚度发生改变,因此需要对改造后的整体结构进行抗震验算。采用结构设计软件PKPM(2010版)对建筑物进行抗震承载力验算,建立整个建筑物的PKPM模型,将钢筋混凝土—砖砌体组合梁简化为截面尺寸为240 mm×700 mm,混凝土强度为C15的钢筋混凝土梁,其余部分按实际情况进行建模,按照7度抗震设防进行验算,得到改造后各墙体抗力R和效应S的比值即R/S×γRE(γRE为承载能力抗震调整系数),只有当比值≥1时,墙体的抗震受剪承载力才满足要求[8]。原结构横墙较多,且纵墙基本贯通全长,改造拆除的墙体较少,开洞后各墙体抗震验算结果如图3所示。验算结果表明改造后的结构满足抗震要求[9-10]。图3砖砌体墙体抗力与效应比值抗震验算结果图2.3钢筋混凝土—砖砌体组合梁初步计算根据PKPM计算所得弯矩和剪力在跨中与支座处分别进行正截面受弯配筋计算和斜截面受剪配筋计算。跨中弯考虑地震后的基本载荷

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