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【摘要】某老建筑因使用要求，需抽掉支承楼面木主梁的木柱，形成大空间。通过设置钢桁架抱住木主梁，并设置钢筋混凝土附壁支承柱，成功实现托梁抽柱。本文可供类似改建工程结构设计时参考。
【关键词】木结构；托梁抽柱；钢桁架；附壁支承柱
1、概述
宁波市江北老外滩—老建筑，现为一私人会所，无相关设计施工资料，建于何年也不详，但根据宁波市老外滩的历史，使用时间应有近百年。该建筑为三层，二、三层楼面结构平面图如图1。墙体采用青砖、石灰砂浆砌筑，墙体厚度为240mm厚，双面采用石灰砂浆粉刷。②、④、⑤轴楼面主梁为100mm×280mm方木，主梁下等间距设置二根φ140mm圆木柱，主梁上设有方木次梁，次梁上铺木地板；②、④、⑤轴屋面为三角形木屋架，木屋架上设有方木檩条，檩条上为木望板，木望板上为小青瓦屋面。从现场情况看，木头质量较好，无白蚁、腐烂、开裂等现象，木结构仍能正常使用。现业主要求将②、④、⑤轴上的二根圆木柱取消，进行托梁抽柱，形成大空间。
2、托换梁的设计
业主要求托换梁要轻巧，且不要降低太多的净高。采用钢筋混凝土托换梁，截面尺寸相对较大，与木结构连接也不好处理；混凝土与木头长期接触，若处理不当，可能
会影响木结构寿命；同时，钢筋混凝土梁施工也不方便；因此，采用钢筋混凝土梁的方案被否决。最后决定采用如图2所示的钢桁架托换方案，得到了业主的认可。100mm×
角钢L75mm×50mm×6mm紧贴楼面木主梁的二侧，二根角钢之间用M16螺杆拉结，角钢与方钢用二根50mm×6mm钢板缀条焊接连接。该钢结构桁架仅占用100 mm净空，外观轻巧、美观，且施工方便。
下面来说明钢结构桁架的计算。取如图3所示的计算简图，上弦杆为二根角钢
L75mm×50mm×6mm短肢相拼，上弦杆为100mm×100mm×6mm方钢，腹杆为二块50mm×6mm钢板，腹杆两端与上下弦杆按铰接考虑；作用在钢桁架上的荷载按均布荷载考虑，楼面恒载取1.5KN/m2，，则q恒=5.7KN/m，楼面活载取2.5KN/m2，则a活=9.5KN/m；桁架的高度取上下弦杆的形心之间的距离，即H=380-50-12.1=317.9 mm。根据计算内力，上弦杆按压弯构件计算，下弦杆按拉弯构件计算，腹杆按轴心受压或受拉杆件计算，经计算各构件的强度和稳定性均满足要求。根据腹杆的拉力或压力，计算腹杆与上、下弦杆的连接焊缝。经计算钢桁架的挠度为12.6mm，小于L/400（为14mm）。
3、钢桁架支承柱及其基础的设计
考虑到原墙体无构造柱、圈梁，且使用时间已较长，故钢桁架另设支承柱，柱下另设基础，将钢桁架承受的荷载直接传给地基土。支承柱采用钢筋混凝土柱，断面300mm×300mm，混凝土柱与墙体交接处，将墙体粉刷凿除并凿成马牙槎，混凝土柱与墙体之间设拉结筋；这样，支承柱还可兼做附壁构造柱，起到对墙体的加固作用。具体如图4。
根据钢桁架传下来的荷载，支承柱下新设置钢筋混凝土基础，新增基础平面图如图5；基础厚度取500mm，既可满足基础台
阶宽高比不大于2.5，也可满足附壁支承柱纵筋在基础内直锚段长度大于20d。
由于施工场地小，很难实施现场搅拌混凝土和泵送混凝土的施工，故支承柱和新做基础均采用H40无收缩自流平灌浆料，保证了质量也减少了对周边环境的影响。
4、托梁换柱的施工要求
托梁换柱应要有合理的施工顺序和必要的措施来确保安全。施工顺序应按以下要求进行：第一步，施工新加的基础。第二步，加工钢桁架。由于本建筑为木结构，宜避免在室内加工，以防火灾；为保证钢桁架尺寸准确，加工前应实地测量建筑的平面尺寸和各木主梁的截面尺寸。第三步，自下而上茌二层和三层楼面木次梁下设置牢固的临时支撑，使楼面木主梁卸载。第四步，从上而下拆除二根圆木柱，并观察临时支撑的受力和变形情况，确保支撑安全。第五步，绑扎一层支承柱钢筋，浇筑一层支承柱灌浆料，安装二层楼面钢桁架。钢桁架应尽量顶紧楼面木主梁，木主梁底部和两侧与钢桁架接触处，采用结构胶将缝隙填实，并通过螺杆将木主梁抱紧。第六步，绑扎二层支承柱钢筋，待一层支承柱灌浆料浇筑48小时后，浇筑二层支承柱灌浆料，安装三层楼面钢桁架。钢桁架与木主梁连接要求同二层楼面。第七步，绑扎三层支承柱钢筋，待二层支承柱灌浆料浇筑48小时后，浇筑三层支承柱灌浆料至屋架下弦底。第八步，待支承柱灌浆料达到龄期后，从上往下逐层拆除临时支撑。第九步，对钢桁架进行防锈、防火处理。
结语：
通过设置钢桁架抱住木主梁，成功完成了托梁去柱，施工简单，基本不降低房屋净高。采用钢筋混凝土柱既解决了钢桁架的支承问题，又增强了外墙的整体性和稳定性。该工程改造竣工并投入使用已五年，使用情況良好，得到业主的好评。
【关键词】木结构；托梁抽柱；钢桁架；附壁支承柱
1、概述
宁波市江北老外滩—老建筑，现为一私人会所，无相关设计施工资料，建于何年也不详，但根据宁波市老外滩的历史，使用时间应有近百年。该建筑为三层，二、三层楼面结构平面图如图1。墙体采用青砖、石灰砂浆砌筑，墙体厚度为240mm厚，双面采用石灰砂浆粉刷。②、④、⑤轴楼面主梁为100mm×280mm方木，主梁下等间距设置二根φ140mm圆木柱，主梁上设有方木次梁，次梁上铺木地板；②、④、⑤轴屋面为三角形木屋架，木屋架上设有方木檩条，檩条上为木望板，木望板上为小青瓦屋面。从现场情况看，木头质量较好，无白蚁、腐烂、开裂等现象，木结构仍能正常使用。现业主要求将②、④、⑤轴上的二根圆木柱取消，进行托梁抽柱，形成大空间。
2、托换梁的设计
业主要求托换梁要轻巧，且不要降低太多的净高。采用钢筋混凝土托换梁，截面尺寸相对较大，与木结构连接也不好处理；混凝土与木头长期接触，若处理不当，可能
会影响木结构寿命；同时，钢筋混凝土梁施工也不方便；因此，采用钢筋混凝土梁的方案被否决。最后决定采用如图2所示的钢桁架托换方案，得到了业主的认可。100mm×
角钢L75mm×50mm×6mm紧贴楼面木主梁的二侧，二根角钢之间用M16螺杆拉结，角钢与方钢用二根50mm×6mm钢板缀条焊接连接。该钢结构桁架仅占用100 mm净空，外观轻巧、美观，且施工方便。
下面来说明钢结构桁架的计算。取如图3所示的计算简图，上弦杆为二根角钢
L75mm×50mm×6mm短肢相拼，上弦杆为100mm×100mm×6mm方钢，腹杆为二块50mm×6mm钢板，腹杆两端与上下弦杆按铰接考虑；作用在钢桁架上的荷载按均布荷载考虑，楼面恒载取1.5KN/m2，，则q恒=5.7KN/m，楼面活载取2.5KN/m2，则a活=9.5KN/m；桁架的高度取上下弦杆的形心之间的距离，即H=380-50-12.1=317.9 mm。根据计算内力，上弦杆按压弯构件计算，下弦杆按拉弯构件计算，腹杆按轴心受压或受拉杆件计算，经计算各构件的强度和稳定性均满足要求。根据腹杆的拉力或压力，计算腹杆与上、下弦杆的连接焊缝。经计算钢桁架的挠度为12.6mm，小于L/400（为14mm）。
3、钢桁架支承柱及其基础的设计
考虑到原墙体无构造柱、圈梁，且使用时间已较长，故钢桁架另设支承柱，柱下另设基础，将钢桁架承受的荷载直接传给地基土。支承柱采用钢筋混凝土柱，断面300mm×300mm，混凝土柱与墙体交接处，将墙体粉刷凿除并凿成马牙槎，混凝土柱与墙体之间设拉结筋；这样，支承柱还可兼做附壁构造柱，起到对墙体的加固作用。具体如图4。
根据钢桁架传下来的荷载，支承柱下新设置钢筋混凝土基础，新增基础平面图如图5；基础厚度取500mm，既可满足基础台
阶宽高比不大于2.5，也可满足附壁支承柱纵筋在基础内直锚段长度大于20d。
由于施工场地小，很难实施现场搅拌混凝土和泵送混凝土的施工，故支承柱和新做基础均采用H40无收缩自流平灌浆料，保证了质量也减少了对周边环境的影响。
4、托梁换柱的施工要求
托梁换柱应要有合理的施工顺序和必要的措施来确保安全。施工顺序应按以下要求进行：第一步，施工新加的基础。第二步，加工钢桁架。由于本建筑为木结构，宜避免在室内加工，以防火灾；为保证钢桁架尺寸准确，加工前应实地测量建筑的平面尺寸和各木主梁的截面尺寸。第三步，自下而上茌二层和三层楼面木次梁下设置牢固的临时支撑，使楼面木主梁卸载。第四步，从上而下拆除二根圆木柱，并观察临时支撑的受力和变形情况，确保支撑安全。第五步，绑扎一层支承柱钢筋，浇筑一层支承柱灌浆料，安装二层楼面钢桁架。钢桁架应尽量顶紧楼面木主梁，木主梁底部和两侧与钢桁架接触处，采用结构胶将缝隙填实，并通过螺杆将木主梁抱紧。第六步，绑扎二层支承柱钢筋，待一层支承柱灌浆料浇筑48小时后，浇筑二层支承柱灌浆料，安装三层楼面钢桁架。钢桁架与木主梁连接要求同二层楼面。第七步，绑扎三层支承柱钢筋，待二层支承柱灌浆料浇筑48小时后，浇筑三层支承柱灌浆料至屋架下弦底。第八步，待支承柱灌浆料达到龄期后，从上往下逐层拆除临时支撑。第九步，对钢桁架进行防锈、防火处理。
结语：
通过设置钢桁架抱住木主梁，成功完成了托梁去柱，施工简单，基本不降低房屋净高。采用钢筋混凝土柱既解决了钢桁架的支承问题，又增强了外墙的整体性和稳定性。该工程改造竣工并投入使用已五年，使用情況良好，得到业主的好评。