東南大學的禮堂是學校的標誌性建築，建於20世紀30年代。經檢查，部分結構構件已不符合規範要求的安全等級，需對禮堂進行加固，將禮堂東翼二層樓底層改造為大空間報告廳，命名為春暉廳。這樣就需要抽取底部四根300mm×300mm的柱子Z1~Z4(圖4-18-1)才能滿足建築要求。本建築建築平面尺寸為17.28m×11.60m，屬於內部框架混合結構。
而抽柱後結構力傳遞路徑的改變，增加了外縱墻及其基礎上的外荷載；此外，由於l964年新建的利東教學樓導致原本軟弱地基(R≤60kN/㎡)不均勻沈降，春暉堂東端南北外墻出現明顯斜裂縫。因此，在改造過程中，外部縱墻和基礎也必須進行相應的加固。
第1章加固改造方案
經檢查，春暉堂原二層內框架梁L1、L2、L3和次梁l 1′、L2′截面尺寸為300mm×400mm，周邊承重墻寬度占bw=370mm。混凝土強度等級為C20，屈服強度設計值為I級鋼。Y=210N/m㎡。對此，加固改造的方案有很多，但主要有以下三種方案:
方案壹原則上不改變原梁的主次關系，直接加固梁L1和L2為主梁。但L1′和L2′仍為次梁，將樓面荷載傳遞給L3，再傳遞給l 1和L2，最後通過南北承重縱墻傳遞給基礎，但這使得梁l 1′和L2′兩端縱墻上的新增荷載過於集中。荷載傳遞過程如圖4-18-2(a)所示。
在第二種方案中，原梁L1，L2和次梁l 1′，L2′都被加固成主梁，而梁L3被改為次梁。這樣，外縱壁上的新荷載分布均勻，受力合理。荷載傳遞過程如圖4-18-2(b)所示。
方案三對原樓板梁L1、L2、l 1′、L2′和L3進行加固，改造成井字梁結構，使樓板荷載均勻傳遞到縱、橫向外墻，但加固梁施工繁重，難度大。負載流如圖4-18-2(c)所示。
在實際工程中，考慮到各方案的工作量、施工難度以及重新分布荷載的均勻性，最終采用了方案二。具體加固方法為:利用梁兩側對稱布置的折疊高強預應力鋼絞線束進行加固，同時將加固梁L1、L2、l 1’和L2’兩端的預應力筋嵌入縱墻外圍的圈梁(770mm×400mm)中，以滿足建築立面要求。張拉後用C30混凝土封堵外環梁上的局部空隙，包裹鋼絞線束，達到防火防腐的目的，如圖4-18-3所示。
此外，壹方面考慮到拆柱後外縱墻荷載增大，建築物抗側剛度減弱，故采用單側鋼筋細石混凝土夾板墻結合鋼筋混凝土扶壁柱的方法加固外縱墻(圖4-18-4)。另壹方面，由於地基較薄弱，傳力路徑的改變使地基上的荷載增大，所以采用壓力註漿旋噴樁結合提梁的方法加固外墻下的地基(圖4-4)旋噴樁在墻體中心線上對稱布置，四個扶壁，兩個窗間墻。
第二章加固改造設計計算
春暉堂改造後，將在二層梁L2處增加壹道高3.5m的內墻。為減輕自重，采用輕質墻體，墻體兩面抹25mm砂漿。用這種方法加固的主梁可分為兩類:有墻的L2′和L1，無墻的L2和l 1′。在梁L1、L2、l 1′和L2′的加固設計中，將原梁的整個混凝土截面視為加固梁的受壓區，不再計入原梁鋼筋的作用，而僅視為加固梁安全儲備的壹部分。另外，由於采用了預應力加固方法，在拔柱前對梁L1、L2、l 1’和L2’進行加固的過程中，預應力產生的等效荷載可以平衡原梁上的靜荷載，從而消除柱上的壓應力，便於柱的拆除。具體設計計算方法如下:
1截面梁L1、L2、l 1′和L2′的荷載和內力
1.移除底部四根柱後，梁L1、L2、l 1’和L2’均可簡化為簡支梁。梁上的靜、活載標準值用D.L .表示，圖4-18-6為加固梁的計算簡圖。
2.由加固梁的計算簡圖可以計算出控制截面的內力:梁的彎矩m 1 = 623 kN·m，剪力v 1 = 215kn l 1’；梁的彎矩L2′為739 kN·m，剪力V2為255kN。
第二節預應力鋼筋的估算
預應力鋼筋選用1570фj 15鋼絞線，錨具選用JM15-3夾片錨具。張拉控制應力:梁L1、L2和L1 '的σcon1=0.65？Ptk=1020N/m㎡，σcon2=0.56為梁L2′？Ptk=879N/m㎡。根據公式Ap=M×(PPR)∕(0.9σps×hop)，估算預應力筋的面積，結果列於表4-18-1。
式中:PPR——預應力度，l.0是因為沒有考慮原梁鋼筋的彎曲效應；
σPS——預應力鋼筋的極限應力設計值，近似為σ con
第三節預應力鋼筋梁承載力計算
預應力損失σ1；預應力損失σ2主要包括摩擦損失σ12、錨固損失σ11、松弛損失σ14和混凝土壓縮徐變損失σ15。計算結果見表4-18-2。
預應力鋼筋極限應力設計值σps:按公式σPS =(1/1.2)(σPE+500-1400β0)計算，結果列於表4-18-2。
Ms和Vs:根據∑N=0和∑M=0的力學平衡條件，很容易得到加固梁的抗彎和抗剪承載力。最終結果見表4-18-2。Ms∕M和vs/與設計彎矩m和設計剪力v的比較
外縱墻及基礎的設計計算:按相應的配筋規範計算，此處省略。
第三章主要施工技術
1.施工順序:基礎加固→承重墻加固→橫梁預應力加固→拆柱。其中，關鍵是預應力鋼筋梁後的反拱有效地方便了柱的拆除。
2.利用配備空壓機的沖擊鉆桿高效傾斜鉆孔技術，在圈梁上快速打出貫穿預應力梁的斜孔。預應力鋼絞線采用單股螺紋。三根фj 15鋼絞線束采用JM 15-3夾錨，兩根фj 15鋼絞線束也采用JM I 5-3夾錨。但張拉時，應在第三個錨孔中插入壹根長約1.2m的фj 15短鋼絞線。張拉方法是:在梁兩端支兩千個霍爾斜對稱，壹端同步張拉。為了減少摩擦損失，張拉時，在鋼絞線與鋼箱支撐墊之間放置壹塊滑動薄鐵片。
3.用橫跨梁頭的厚鋼板(h=35mm)將預應力筋的錨固力傳遞到梁端，避免梁端兩側的圈梁因鉆孔削弱截面而損壞。另外，錨具完全埋在外環梁內，不影響建築立面外觀。
4.如圖4-18-7所示，梁L1南端與L2之間的圈梁由原來的770mm×400mm的矩形截面(虛線)改為梯形截面，而Ll和L2正好有壹束預應力筋穿過圈梁，傾斜方向與梯形坡向相反。這給施工帶來了很大的困難。由於當時工期很緊，此處錨具集中應力很大，經過多種方案比較，在圖4-18-7陰影區域澆築了特殊配方的高強混凝土。長度達到60cm.2d後，混凝土強度超過C30。張拉時，此端作為錨固端，以減少應力集中峰值。施工結果表明，該措施既保證了質量，又保證了工期。
5.最後，利用混凝土抗拉強度低的特點，采用預應力快速破斷技術，半天拆除了4根立柱。
第四章結論
改造後，春暉堂變成了壹個寬敞的報告廳，總使用面積200.4㎡，效果非常顯著。
現場試驗結果如下:(1)加固梁的平均總拱度值為4.5毫米；；張拉階段預應力產生的等效荷載等於作用在柱上的拉力，這些結果與設計值吻合較好。
實踐證明，該預應力加固改造方法不僅可以對普通梁進行體外加固，而且可以有效地應用於建築改造和拆除工程中，其推廣應用前景和綜合經濟效益不言而喻。
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