刘小虎
湛江市建筑设计院有限公司 广东省湛江市 524000
【摘要】某办公楼的二层框架结构综合楼为扩建会议室，在2层采用“托梁拔柱”工法，将8/B轴处框架柱拆除，并在8/A -C的轴线屋面梁上增设箱型钢梁，四周框架柱采用包钢加固，以承受结构改变产生的荷载。
【关键词】托梁拔柱，包钢加固，挠度监测
一、前言
托梁拔柱工法是托屋架拔柱、托梁拆墙、托梁拔柱等结构加固工法的总称，是在提升水平构件承载能力的前提下，拆除竖向构件，使改建后的结构空间能满足使用要求。适用于建筑物因使用功能改变、生产工艺更新，要求改变平面布局、增大使用空间的结构改造。建筑结构托梁拔柱工法在设计中需要考虑的因素较多，远比一般结构补强加固复杂。本例实施工程，是二层框架结构综合楼，原设计的会议室显得拘谨，为扩建会议室，在2层采用“托梁拔柱”工法，将8/B轴处框架柱拆除，并在8/A -C轴线的屋面梁上增设箱型钢梁，四周框架柱采用包钢加固，以承受结构改变产生的荷载。
二、设计原则与设计步骤
托梁拨柱在一定程度上完全改变了结构的传力途径和计算简图，增大了结构内力，其影响程度与结构性质有关，尤其框架结构涉及范围较大，建筑结构改造难度也较大。
托梁拔柱工法的结构加固设计原则是：对于这种超静定结构，被拔柱所受外力应全部由新增加的托梁或托架及侧向支撑来承受，也可以考虑内力重分布来转移部分荷载。
托梁拔柱设计的主要步骤如下：
①计算拔柱前原结构内力；
②研究确定拔柱后结构新的传力路线及计算简图，并计算其内力；
③根据新的结构方案及内力计算结果，设计托梁及支撑。对原结构有关梁、柱及有关地基基础进行加固设计，进行稳定验算；
④研究确定托梁拔柱实施方案，对结构在施工过程中的承载力和稳定性进行验算。 ，
在框架结构加固工程中使用托梁拔柱工法，如何保证所拔柱（或墙）的上部结构所受扰动最小是设计中的关键问题。在托换结构中要保证托梁（托架）的变形最小，显然托梁的刚度通常成为设计的关键因素。
三、“托梁拔柱”应用实例
1.工程概况
某重点工程办公区的二层综合楼为框架结构，层高4000mm。现建设单位将其部分扩建为管理层会议室，在2层采用“托梁拔柱”工法，将居中的8/B轴处450mm×450mm框架
柱拆除（图1），使原有办公室面积扩大4倍，成为会议室。
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2.“托梁拔柱”工法方案的确定
加固单位经过多次现场考察、方案比较，会同建设单位、设计单位最终决定采用托换方案，即在被切除的8/B轴处450mm×450mm框架柱上部屋面梁WKL3上方设置箱型钢梁，四周框架柱JGZ采用增大截面包钢加固（图2），以承受结构改变所产生的荷载。
托换方案综合设计和施工两方面因素，以解决经托换之后，原框架体系因托换梁的挠度变形所引起内力重分布、原框架梁的裂缝开展宽度不应过大、托换钢梁与原框架柱间的连接要满足抗弯和抗剪承载力要求等问题。就设计而言，对托换体系除了进行相应的承载力验算之外，还要进行变形和裂缝宽度验算，并采取相应的构造措施。
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3.托换框架的设计
(1)箱型钢梁的设计
通过结构计算，确定箱型钢梁规格为900×350×30×30×30×20，布置于8/A -c轴间，在8/C和8/A两端框架柱的柱头位置设置预埋板及垫板，使钢梁与柱头贴切连接。预埋板用化学锚栓与柱头连接，以防止箱型钢梁产生位移。现将箱型钢梁不直接落坐在原屋面梁WK13上，期望箱型钢梁所承受的力直接传递到柱上。
(2)原框架柱加固设计
本建筑物改造部分原屋面主次梁结构，经加固改造后形成了新的主次梁结构，以新增箱型钢梁和屋面梁WK13合二为一组成主梁。结构形式的改变导致构件受力改变。对结构重新计算，不满足承载力要求的框架柱均做增大截面法加固（图4），采用/100×8角钢在柱角包柱，做钢围套，内侧各灌注60mm厚CGM灌浆料。
(3)新增箱型钢梁与原框架梁的构造连接
为达到新旧梁能共同工作的目的，在加固时采用以下方法加强二者间的连接（图5）。
在原有井字梁交叉部位即现主次梁相交处凿穿楼板，用4根[14号槽钢穿透屋面板，将原屋面梁WKL3与新增箱型钢梁连接，并用5组Φ20的Q235B钢做成u型套箍，通过配套槽钢，紧固端部螺栓后焊死，将二者永久拉结，充分保障结构整体安全性。
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四、安全控制措施
(1)2层的8/A -c轴间屋面梁WKI3梁下搭设单排脚手架：梁两侧屋面板下分别搭设双排脚手架，用于支顶卸荷。脚手架间距900mm×900mm、600mm×600mm。
(2)在卸荷脚手架搭设完毕、投入使用之后，先行安装新增箱型钢梁及其附属连接件，并完成原有梁柱的加固施工，再行拆除框架柱，体现“先加固、后拆除”的加固程序。
(3)在拔柱过程中，监控与分析8/A -C轴间屋面梁WKL3梁的挠度变化。在箱型钢梁居中处即8/B轴焊上l根Φ6钢筋，L= 200mm;在邻近部位的屋面板上固定1根由Φ6钢筋，高度与前者持平，在等高部位做上明显标识，并将该高程投放到附近通视的女儿墙上。拔柱过程中，在7/D轴处架设水准仪，实施密切监测。分析监测结果，没有出现异常情况。
五、结束语
本工程利用构件位置特点，在屋面梁上叠加箱型钢梁，成功实施“托梁拔柱”工法，满足了建设单位改变建筑平面的要求，反映良好。
参考文献：1.《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)
[作者简介]:刘小虎，男，1972年生，建筑结构设计工程师，研究方向为建筑工程结构设计及工程管理。