预应力钢结构托换拆墙施工研究

刘明

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摘    要：建筑物功能调整，需对承重墙进行拆除以构建大空间房间，会改变结构体系原传力途径，则需对建筑结构进行加固处理。结合具体的工程案例，施以预应力钢结构托换拆墙技术，具体措施是：结合预应力钢结构的原理与优势，于楼层下方通过预应力筋进行加固，联合张拉配置，缩减承重墙抽除过程中的竖向轴力，以避免在抽墙过程中对结构造成负面影响。

关键词：预应力钢结构；托换；拆墙；施工

1 预应力钢结构托换拆墙施工技术

1.1 拆墙加固方案的确定

1.1.1合理应用预应力

   在抽除墙体过程中，需要用到预应力技术，在预应力技术引入之下，首先可促进结构发生变形，且相关变形可达到设计预期要求，在此基础上使建筑结构内力实现重新分布。其次，通过预应力的引入，在所设计的加固方案中，只需增加比较小的梁截面，或只对楼层净高产生非常小的影响。此外，在预应力张拉作用下，能够促进原来承重墙上所分布的荷载逐步分流，或是转移至其他的竖向支承结构，如轴线1以及轴线8相应承重墙中，这种情况下，目标抽除承重墙会不断缩小轴力，并接近于零，因此抽墙操作具有良好的可行性。最后在预应力引入之后，可在抽除原屋面墙体之后，保证基本无下挠变形问题出现，保证墙体结构具1.1.2 明确加固梁点位与数量

在对建筑物加固过程中，主要顺着水平方向加固，即是以轴线c方向为基准，虽然施工中只抽除其中一榀承重墙，但是需要向轴线b、c、d进行全面加固，可使每一根梁保持着较小的受荷面积，同时加固施工对楼层净高影响不大，且方便施工，保证整体施工质量。在进行加固处理之后，有着更明确的传递路径，楼面荷载将向加固主梁以及边承重墙直接传递，进一步保障结构的安全性、稳固性。但如果只对其中一根梁进行加固处理，此时梁下的支承结构要供给非常大的支座反力，会明显增加基础加固难度。

1.1.3 加固方案对比与选择

（1）方案一：对结构上方进行加固，也就是将预应力混凝土梁增设于楼面之上，同时在吊杆装置的利用下使楼面荷载逐步向后增预应力梁上传递，此加固方法有着明确的受力路径，方便施工，而且有助于保障整体施工质量。

（2）方案二：对结构下部进行加固，主要是选择使用预应力折线筋，结合其等效集中力，通过荷载转换使屋面荷载传向双侧竖向支承结构中，也就是位于轴线1还有轴线8相应承重墙当中。在预应力张拉过程中，锚固端部会承受轴压力，而且相应轴压力比较大，而原本建筑结构中L2有着比较小的截面，不能供给预应力筋张拉需求的支承力。为解决这一问题，可将承压钢梁加设于梁的双侧。

另外在原建筑结构中，轴线8、轴线1墙体部位均有大尺寸窗洞口，梁下虽然有1.25～1.55m宽的窗间墙，但只依靠窗间墙是无法全面承受后增荷载的，所以加固方案中还将扶壁柱设于梁下部位，由此直接使梁下反力传递至基础。由于原建筑物所在位置地基比较差，经过勘察与估算，现在扶壁柱加设之后原建筑基础不能承受其所传递轴向力，为进一步加固基础，主要选择压力灌注树根桩，而树根桩和扶壁柱两者在地平面下部合理位置相连接，连接主要依赖混凝土浇筑的承台。

经过综合比较，决定采取方案二进行施工。

1.2 预应力筋加固托换拆墙方案的应用

1.2.1 加固方案设计

1.2.1.1 预应力

在L2加固过程中，主要配合应用三折线预应力筋，并在L1、L2两者交点设置折线点位。因为在预应力张拉过程中要求锚固端为预应力筋供给一定支承，而在预应力筋张拉之后，会产生一定轴向压力，相应轴向压力主要由支承结构所承受，考虑到原建筑物的混凝土强度等级较低，在轴向压力比较大的情况下，混凝土结构容易出现受压破坏情况，所以加固设计中特将钢梁加设于原建筑结构L2的双侧，以承受相应轴向压力。

设计中还要估算预应力筋数量，使张拉预应力所产生的等效集中力P和受荷面积内荷载总值N相等，其中N包含两部分，分别是梁自重及面荷载。首先计算面荷载所产生的集中力，然后再计算承压钢梁自重，在此基础上对混凝土梁L2自重进行放大约30%，随后计算预应力筋张拉相应等效集中力。结合计算结果，最终确定预应力筋选择松弛性相对较低的钢绞线，数量为10根，分别配置在混凝土梁L2的左右两侧，每侧5根。

1.2.1.2 承压梁

在原建筑结构中，混凝土强度等级为C25，如果让L2承受预应力筋锚固侧的压力，在预应力筋符合条件屈服的时候，因为原建筑屋面属于预制空心板，楼板在受压状态下不参与工作，此时L2受压区的高度经过计算是489.2mm，此时受压区域的高度系数将不符合规范要求，所以必须将承压梁架设于梁的双侧。

因为原建筑结构中L2的中间部位分布的支承属于L1，有L1就会导致承压梁隔断，为使轴向能够持续传力，并方便施工，特设计以下施工方案：在轴线1～1/2部位设置钢梁1，在1/2～1/5部位设置钢梁2，在1/5～1/8部位设置钢梁3，同时钢梁长度要比相应跨净距稍小，以方便刚梁顺利安放。在完成钢梁安放工作并保证到位之后，通过膨胀螺栓使钢梁固定于L2侧壁。施工之前，先根据规范要求于地面上对钢连接件1以及钢连接件2进行焊接，在焊接成型之后，先使连接件背部和钢梁侧壁紧紧贴着，在此基础上使连接件端面和L1或L2下方支承保持紧密连接状态，由此保证双方能够可靠传力。同时，要对接触部位进行凿除处理，全面清除表面粉刷层，先冲洗干净后再做浆，最后找平，然后通过高强螺栓对侧壁及连接件进行紧密连接，以焊接方式使连接件和钢梁密切连接。

因为预应力筋总量不多，所以新增承压钢梁不需要设置较大截面，主要可基于相关钢结构的原理来设计有关部件。

2 托换拆墙施工要点

2.1 张拉要点

（1）张拉期间需进行动态沉降观测，做好张拉准备工作后，先展开一次沉降观测，做好记录，随后先张拉到0.45fptk，再进行锚固处理，然后再作一次沉降观测，并稳定约4h，在此过程中开展灌浆准备工作，并再次进行沉降观测。

（2）对前3次观测记录进行对比分析，如果沉降达到规范要求，或者是没有出现沉降，就继续张拉，一直张拉到0.65fptk，即结束张拉并进行锚固处理，最后再作一次沉降观测，观测无异常就可进行波纹管灌浆，同步对端部模具还有外露吊杆进行混凝土封固。

2.2 拆除墙体

在墙体拆除之前需开展沉降观测，先对一半墙体进行拆除作业，观测沉降情况，做好观测记录，然后再将所有墙体全面拆除，拆除完进行沉降观测，做好观测记录。墙体拆除后一定时间内需继续观测沉降情况，前期要注意每间隔1d进行一次观测，如果观测结果比较稳定，观测间隔时间可调整至2d，随后逐步调整至4d、7d、30d。张拉操作期间一旦出现异常情况，需马上停止拆除墙体或者停止张拉，并同时将相关信息反馈给设计人员，充分研究后再确定施工方案与步骤。

3 结束语

预应力钢结构具有材料强度高、承载力强、结构受力优、结构稳定度以及刚度好等特征。本文所述建筑物因调整建筑功能对承重墙进行拆除，通过对结构下方采用预应力筋进行加固，托换拆墙施工中所有技术指标均符合设计要求，确保承重墙拆除施工不会对结构正常使用产生负面影响。

参考文献

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