砖混结构底层内纵墙大面积开洞改造方案分析

砖混结构底层内纵墙大面积开洞改造方案分析

一、工程概况

四层内廊式砖混办公楼，建筑平面为矩形，长约39.6m，宽约13.1m，房间开间均为3.6m，进深为5.54m。该楼建于上世纪90年代，使用至今二十余年，近年已在其顶层增加一层轻钢结构。现业主根据使用需要，拟将该楼底层两道内纵墙上的原门洞均拓宽至2.6m～3.0m。

我公司根据改造要求，对该楼底层内纵墙大面积开洞改造方案进行分析。

二、分析依据

《民用建筑可靠性鉴定标准》GB50292-1999；

《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009；

《建筑抗震设计规范》GB50011-2010；

《砌体结构设计规范》GB50003-2011。

三、拆墙扩洞对结构抗震性能的影响

此次改造，为达到将底层格局打通的目的，拟将内纵墙上的原门洞（1m 宽）扩大至2.6m～3m的大门洞，且绝大多数开间门洞都拟进行改造。这种拆墙扩洞改造方式造成的危害主要表现为对砖混结构抗震承载力的严重削弱。

（1）底层两道纵墙上门洞均扩大后，因开洞面积相对原纵墙墙体面积较大，极大地削弱了底层房屋的纵向抗侧刚度，导致结构形成“上刚下柔”的抗侧力体系，引起层间刚度比值不满足规范要求，使结构处于一种潜在的抗震危险之中。在地震作用时很容易使刚度突变层(部位)发生突然的集中破坏而使房屋倒塌。当砖混结构底层全部或大部分形成大空间的底框砖混结构的话，这种不利情况很容易出现。

（2）底层门洞扩大后，上下墙体开洞尺寸不一致，导致同一轴线上的窗

间墙宽不等，上下不连续，一旦地震发生，起主要抗震作用的墙体因不对齐贯通，使各片砖墙不能形成相当于房屋全长(宽)的竖向整体构件，难以得到最大的整体抗弯能力，增加了楼板等中间传力环节，地震作用间接传递将导致受害部位增大、震害加剧。

（3）拆后剩余门间墙的宽度、尽端至洞口的距离一般均远小于抗震要求最小限值(8度时不小于1.0m)，由于剩余墙体宽度太小，加之不规则分布引起应力集中，由地震作用产生的斜裂缝将很快在墙体上贯通进而导致楼板塌落，非地震作用时也可能因荷载增大使墙体不满足承载力要求而破坏。

（4）砌体的稳定性是由限制其高厚比得到保证的，开洞后截面受到削弱，稳定性降低，有可能使高厚比不再满足限值要求，即稳定性不能得到保证。（5）拆墙或扒洞后将引起整个结构刚度中心及质量中心的变化。质心与刚心偏离较大时，地震时附加的扭转反应加剧，可能造成建筑端部或外角部位首先破坏。

（6）当门洞上设传力过梁时，将因过梁失去支撑而下坠，若该墙体承受预制楼板传来的荷载时将更加危险。用圈梁代过梁时的情形要好一些，但洞口处的圈梁实际上是据承载力的大小按过梁设计的，原增配钢筋的锚固端将因扩大墙体洞口而位于剪力较大的拉区，易于发生锚固破坏。

（7）地基基础的问题。因为扩大门洞，导致门洞两侧墙体的竖向荷载传递路径的改变，传来的竖向荷载增大，导致地基基础承载力多数不能满足。

四、拆墙扩洞对结构静力安全性的影响

采用上述改造方案，从结构日常使用的静力安全性角度考虑，只要在拆墙扩洞上方的设置钢筋过梁或钢-专组合托墙梁，并对洞口间墙体进行加固，即可实现改造目前。钢筋过梁或钢-专组合托墙梁经专门计算设计，并保证施工质量，即可达到静力安全要求。

五、加固方案

（一）拆墙扩洞加固方案

较为安全可靠的改造方案可采用如图方法，即采用外包型钢加固托墙梁及门洞间剩余墙体。本方法仅满足静力要求，如前分析，因开洞造成墙体面积的较大削弱，墙体抗侧刚度将严重不足，本方法无法弥补墙体抗侧刚度，仅保证结构承受竖向荷载时的静力安全性。

施工要点如下：

1.支撑卸荷：在待拆除墙体两侧采用搭设脚手架的方式作可靠支撑，支撑顶部和底部均采用平面内刚度很大的型钢（如钢轨、工字钢或槽钢）以承受待拆除墙体的上部荷载。同时支撑本身必须满足自身的强度和稳定性，支撑搭设距被拆墙体的根部间距为0~100mm，距离应尽量小。此外在拆墙改梁加固过程中，严禁对支撑体系有所扰动，确保卸荷顺利。

2.拆除砌体过程中应采用水钻静力切割的方式进行拆除、破碎，避免对原结构的扰动。切割边缘应处理整齐。

3.墙体拆除后，做混凝土梁垫C25。混凝土强度达到国家相关规范允许值后，方可进行下道工序。

4.包钢处理：按照设计要求和现场实际情况进行钢材下料，并进行安装焊接。钢构件之间，除螺栓连接外，均采用焊接的方式。焊接质量：剖口焊为二级；角焊缝为三级。

5.两侧柱的钢构件采用聚合物砂浆粘贴。

6.钢构件安装好后，在钢构件外部表面应抹厚度为25mm的M

7.5水泥砂浆作防护层。

7.待构架达到相关规范要求时，拆除模板，并拆除卸荷支撑。

（二）地基基础处理方法

处理的办法就是在托梁端部柱的下部做放大独立基础，或者托梁（夹梁）+端柱+柱底连梁形成回字形（底梁两端可以适当外延）刚架，底梁的刚度要适当提高，使其地基基础受力状况类似保持原有承重墙体的受力状态。

六、工程造价估算及工期

根据改造经验和市场调研，采用上述方法，1个开间纵墙扩大门洞的改造造价约2.5～3万元，该费用包括人工、材料、机械等总费用，包含工序为楼板临时支顶、钢构架施工、墙体拆除、抹灰层恢复等。

本工程总工期约1个半月。

七、建议

因上述砖混结构抗震承载力问题，我公司不建议采取上述大面积拆墙扩洞的建筑功能改造方案，建议改变使用功能要求，减少二次开洞面积。