CN104790684A - 采用外包角钢法的墙体开洞施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用外包角钢法的墙体开洞施工方法，包括：1)设计角钢；2)在拟开洞的墙面上用墨线弹出洞口的尺寸位置；3)铲去洞顶墨线位置附近的砂浆粉刷层，选距墨线最近的一条灰缝作为嵌入角钢的水平灰缝，水平灰缝进深为80mm，长为洞口宽度向左右各伸长500mm，左右向外延伸500mm做角钢的支撑点，若墙厚为240mm，则墙的另一侧还有160mm的灰缝；4)将灰缝清理干净后，用结构胶泥抹入灰缝，将角钢的水平肢插入水平灰缝内进入墙内，直至角钢的垂直肢与墙面齐平；5)在角钢的支承处用薄钢板填塞；6)在墙的另一侧按步骤1)-步骤5)同样施工；7)铲去墨线内墙面两侧的砂浆面层，并从上向下拆砖开洞，直到楼面为止；8)在做好的角钢上添加缀板或缀材。

Description

采用外包角钢法的墙体开洞施工方法

技术领域

本发明涉及一种采用外包角钢法的墙体开洞施工方法。

背景技术

砌体结构是一种历史悠久的建筑结构，自古至今经历了一个漫长的发展过程。自20世纪下半叶以来，我国砌体结构的发展越来越快，砌体结构大量应用于住宅、办公楼等民用建筑中。随着我国经济的发展，许多已建建筑的用途发生了改变，为了满足新的使用要求，需要对砌体结构进行改造。在砌体结构改造中，比较常见的是墙体开洞。墙体开洞的方法有很多种，这些方法的施工工艺都可以归结为先在拟开洞口上方预浇过梁或安装预制过梁，然后在过梁下开洞。而目前工程加固界对墙体开洞方法的适用范围研究比较少，一般认为以上墙体开洞的方法适用于多层砌体结构房屋的顶层或单层砌体结构房屋。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种采用外包角钢法的墙体开洞施工方法，该施工方法采用在洞口的上部墙体内嵌入角钢，使其与墙体共同工作，有效承担上部的荷载。此开洞方法适用于砌体结构房屋所有的楼层，同时外包角钢加固法在墙体开洞设计中，取得了良好的效果。外包角钢法不仅施工工艺简单，施工周期短，适用范围广，而且也较传统的墙体开洞法经济。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种采用外包角钢法的墙体开洞施工方法，是先在拟开洞口的上方通过两个对拉角钢来完成过梁的作用，将上部荷载传递到相邻的墙体上，然后拆除承重墙体，具体方法包括如下步骤：

1)设计角钢，按照角钢存在拱作用和不存在拱作用两种工况设计；

2)在拟开洞的墙面上用墨线弹出洞口的尺寸位置；

3)铲去洞顶墨线位置附近的砂浆粉刷层，使砖墙水平灰缝外露，并选距墨线最近的一条灰缝作为嵌入角钢的水平灰缝，嵌入的角钢水平肢厚度不宜大于10mm，水平灰缝进深为80mm，长为洞口宽度向左右各伸长500mm，左右向外延伸500mm做角钢的支撑点，若墙厚为240mm，则墙的另一侧还有160mm的灰缝；

4)将灰缝清理干净后，立即用结构胶泥抹入灰缝，把角钢水平肢插入已清理干净的水平灰缝内，然后轻敲角钢使水平肢进入墙内，直至角钢的垂直肢与墙面齐平，在将要打入完成时应再次灌入结构胶泥，以便使整个角钢的内面与砌体粘结；

5)在角钢的支撑点即角钢的支承处用薄钢板填塞，使角钢的上下与砌体贴紧,以免开洞时角钢下沉；

6)在墙的另一侧按步骤1)-步骤5)同样施工，两侧的角钢通过对拉螺栓牢固的连接；

7)铲去墨线内墙面两侧的砂浆面层，并从上向下拆砖开洞，直到楼面为止；

8)在做好的角钢上添加缀板或缀材使其充分满足强度和稳定性要求。

所述步骤1)中的角钢有拱作用时，拱作用将拟开洞口上很大一部分墙体荷载传到两侧的墙体上去，只有一小部分抛物线所围的墙体荷载作用在拟加“过梁”上；过梁的作用正是承受拱的水平推力和上部的一小部分抛物线内墙体的自重荷载作用，所以必须在洞口两边的砌体墙中充分锚固。

所述步骤1)中角钢无拱作用工况下，拟加“过梁”承受屋面或楼面荷载、上部的墙体荷载以及自重；角钢等效为钢筋砖过梁中的纵向受拉钢筋，按照钢筋砖过梁的计算方法确定角钢型号，钢筋砖计算公式：

M≤0.85h₀f_yA_s

式中：M—按简支梁计算的由荷载设计值产生的跨中弯矩设计值；h₀—过梁截面有效高度，h₀＝h-a_s；h—过梁截面计算高度，取过梁底面以上的墙体高度，但不大于l_n/3；但考虑梁、板传来的荷载时，则按梁、板下的高度采用；l_n—过梁净跨的长度；a_s—受拉钢筋重心至截面下边缘的距离；f_y—角钢的抗拉强度设计值；A_s—角钢的截面面积。

所述步骤3)中的选距墨线最近的一条灰缝作为嵌入角钢的水平灰缝对洞高有30～50mm的误差；开缝时必须尽量减少对墙体的扰动，最好用电转在灰缝中开缝，并且应尽量使开的缝水平，一有利于角钢的安放。开缝后，该灰缝的上部墙体处于三边支承，一边悬空的状态，但Mu10砖加M5砂浆错缝砌合而成整体性好，仍能承重。

所述步骤5)中的薄钢板的长×宽×厚为500mm×100mm×3mm。

本发明为了解决原来房屋无法满足现有功能的要求，需要在原来的墙体上开洞，采用在拟开洞口的上部墙体的水平灰缝中嵌入角钢，可以与上部墙体共同工作，有效承担上部的荷载。

在充分分析拱效应的基础上，目前墙体开洞方法对于砌体结构房屋所有的楼层都是适用的，同时将外包角钢加固法应用于墙体开洞设计中，取得了良好的效果。外包角钢法不仅施工工艺简单，施工周期短，而且也较传统的墙体开洞法经济。

传统的墙体开洞的方法与本发明技术方案的特点对比，如下表：

附图说明

图1是墙体开洞正面示意图；

图2是俯视大样图；

图3是侧面大样图；

其中，1.洞口，2.角钢，3.对拉螺栓，4.缀材。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1-图3所示，采用外包角钢法的墙体开洞施工方法，是先在拟开洞口1的上方通过两个对拉角钢2来完成过梁的作用，将上部荷载传递到相邻的墙体上，然后拆除承重墙体，其中，过梁的设计是关键，而过梁设计中拱效应原理的应用又是关键中的关键。具体方法包括如下步骤：

1)设计角钢2，按照角钢2存在拱作用和不存在拱作用两种工况设计；

角钢2有拱作用时，拱作用将拟开洞口上很大一部分墙体荷载传到两侧的墙体上去，只有一小部分抛物线所围的墙体荷载作用在拟加“过梁”上；过梁的作用正是承受拱的水平推力和上部的一小部分抛物线内墙体的自重荷载作用，所以必须在洞口两边的砌体墙中充分锚固。

角钢2无拱作用工况下，拟加“过梁”承受屋面或楼面荷载、上部的墙体荷载以及自重；角钢2等效为钢筋砖过梁中的纵向受拉钢筋，按照钢筋砖过梁的计算方法确定角钢型号，钢筋砖计算公式：

M≤0.85h₀f_yA_s

式中：M—按简支梁计算的由荷载设计值产生的跨中弯矩设计值；h₀—过梁截面有效高度，h₀＝h-a_s；h—过梁截面计算高度，取过梁底面以上的墙体高度，但不大于l_n/3；但考虑梁、板传来的荷载时，则按梁、板下的高度采用；l_n—过梁净跨的长度；a_s—受拉钢筋重心至截面下边缘的距离；f_y—角钢的抗拉强度设计值；A_s—角钢的截面面积。

2)在拟开洞的墙面上用墨线弹出洞口的尺寸位置；

3)铲去洞顶墨线位置附近的砂浆粉刷层，使砖墙水平灰缝外露，并选距墨线最近的一条灰缝作为嵌入角钢2的水平灰缝，嵌入的角钢水平肢厚度不宜大于10mm，水平灰缝进深为80mm，长为洞口宽度向左右各伸长500mm，左右向外延伸500mm做角钢的支撑点，若墙厚为240mm，则墙的另一侧还有160mm的灰缝；

选距墨线最近的一条灰缝作为嵌入角钢2的水平灰缝对洞高有30～50mm的误差；开缝时必须尽量减少对墙体的扰动，最好用电转在灰缝中开缝，并且应尽量使开的缝水平，一有利于角钢的安放。开缝后，该灰缝的上部墙体处于三边支承，一边悬空的状态，但Mu10砖加M5砂浆错缝砌合而成整体性好，仍能承重。

4)将灰缝清理干净后，立即用结构胶泥抹入灰缝，把角钢水平肢插入已清理干净的水平灰缝内，然后轻敲角钢使水平肢进入墙内，直至角钢2的垂直肢与墙面齐平，在将要打入完成时应再次灌入结构胶泥，以便使整个角钢2的内面与砌体粘结；

5)在角钢2的支撑点即角钢的支承处用薄钢板填塞，使角钢的上下与砌体贴紧,以免开洞时角钢下沉；薄钢板的长×宽×厚为500mm×100mm×3mm。

6)在墙的另一侧按步骤1)-步骤5)同样施工，两侧的角钢2通过对拉螺栓3牢固的连接；

7)铲去墨线内墙面两侧的砂浆面层，并从上向下拆砖开洞，直到楼面为止；

8)在做好的角钢上添加缀板或缀材4使其充分满足强度和稳定性要求。

实施例

某砖混结构房屋，用户欲在一层承重墙上开一个宽1.5米，高2米的门，已知层高2.8米，墙厚为240mm，墙体自重为5.24kN/m²，采用MU10砖，M5砂浆。在离窗口上皮高处作用板传来荷载值60KN/m。

解：净跨L＝1.5m

拟加“过梁”每边支承长度＝0.250m

有效跨度L_e＝1.5+0.250＝1.750m

如果存在拱作用，拟加“过梁”上面要求的最小墙高：

h＝1.75/2+0.203＝1.078m

从拟开洞口上部到墙的顶部的砌体厚度＝3.5-2＝1.5m＞1.078m

假定存在拱作用，采用拱拉杆钢筋砖模型计算

根据《砌体结构设计规范》查表：

墙重＝5.24kN/m²

由拱轴线(抛物线)包含墙的质量产生的荷载

$W=\frac{2}{3}\mathrm{lh}=\frac{2}{3}\×1.75\×1.078=1.258\mathrm{kN}$

$F_h=\frac{l^2}{1.6+4l}\×q_c=0.356\×60=21.36\mathrm{kN}$

由拱轴线下质量W在“过梁”中产生的最大弯矩

$M=\frac{{5l}^3+{2l}^2}{96}\×q_c=0.343\×5.24=1.797\mathrm{kN}\·m$

均布弯矩： $M_2=\frac{{\mathrm{ql}}^2}{8}=\frac{60\×{0.75}^2}{8}=22.97\mathrm{kN}\·m$

“钢筋砖”截面抵抗矩 $W=\frac{240\×{\left(0.85h\right)}^2}{6}=\frac{240\×{(0.85\×500)}^2}{6}7225000m{m}^3$ 取L75×6的等边角钢；

验算 $\mathrm{\&sigma;}=\frac{M}{W}+\frac{F_h}{A}=\frac{(1.797+22.97)\&times;{10}^6}{7225000}+\frac{21.36\&times;{10}^3}{816}=29.6N/{\mathrm{mm}}^2<210N/{\mathrm{mm}}^2$ 满足承载力要求；

验算砌体端部承压

参数计算

有效支撑长度： $a_0=10\sqrt{\frac{h}{f_m}}=10\sqrt{\frac{500}{1.5}}=182.6\mathrm{mm}$

$\mathrm{\&gamma;}=1+0.35\sqrt{\frac{A_0}{A_l}}=1+0.35\sqrt{\frac{250}{182}}=1.41$

$\mathrm{\&Psi;}=1.5-0.5\sqrt{\frac{A_0}{A_l}}=1.5-0.5\sqrt{\frac{250}{182}}=0.91$

A_l＝b×a₀＝182.6×240＝43817.8mm²

$N_l=\frac{q_{c}l+W}{2}=\frac{100\&times;1.75+1.258}{2}=53.13\mathrm{kN}$

${\mathrm{\&sigma;}}_0=\frac{A_0}{A_l}=\frac{0.25\&times;60\&times;{10}^3}{240\&times;250}=0.25N/{\mathrm{mm}}^2$

$\mathrm{\&Psi;}{\mathrm{\&sigma;}}_0+\frac{N_l}{A_l}=0.91\&times;0.25+\frac{53.13\&times;{10}^3}{240\&times;182.5}=1.44N/{\mathrm{mm}}^2$

1.44N/mm²≤γf_m＝1.5×1.41＝2.11N/mm²

局部承压满足承载力要求；否则需要采用局部加刚性垫块或加钢板箍的方式进行局部加固。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (4)

1.一种采用外包角钢法的墙体开洞施工方法，其特征是，先在拟开洞口的上方通过两个对拉角钢来完成过梁的作用，将上部荷载传递到相邻的墙体上，然后拆除承重墙体，具体方法包括如下步骤：

1)设计角钢，按照角钢存在拱作用和不存在拱作用两种工况设计；

2)在拟开洞的墙面上用墨线弹出洞口的尺寸位置；

3)铲去洞顶墨线位置附近的砂浆粉刷层，使砖墙水平灰缝外露，并选距墨线最近的一条灰缝作为嵌入角钢的水平灰缝，嵌入的角钢水平肢厚度不宜大于10mm，水平灰缝进深为80mm，长为洞口宽度向左右各伸长500mm，左右向外延伸500mm做角钢的支撑点，若墙厚为240mm，则墙的另一侧还有160mm的灰缝；

4)将灰缝清理干净后，立即用结构胶泥抹入灰缝，把角钢水平肢插入已清理干净的水平灰缝内，然后轻敲角钢使水平肢进入墙内，直至角钢的垂直肢与墙面齐平，在将要打入完成时应再次灌入结构胶泥，以便使整个角钢的内面与砌体粘结；

5)在角钢的支撑点即角钢的支承处用薄钢板填塞，使角钢的上下与砌体贴紧,以免开洞时角钢下沉；

6)在墙的另一侧按步骤1)-步骤5)同样施工，两侧的角钢通过对拉螺栓牢固的连接；

7)铲去墨线内墙面两侧的砂浆面层，并从上向下拆砖开洞，直到楼面为止；

8)在做好的角钢上添加缀板或缀材使其充分满足强度和稳定性要求。

2.如权利要求1所述的采用外包角钢法的墙体开洞施工方法，其特征是，所述步骤1)中的角钢有拱作用时，拱作用将拟开洞口上很大一部分墙体荷载传到两侧的墙体上去，只有一小部分抛物线所围的墙体荷载作用在拟加“过梁”上；过梁的作用正是承受拱的水平推力和上部的一小部分抛物线内墙体的自重荷载作用，所以必须在洞口两边的砌体墙中充分锚固。

3.如权利要求1所述的采用外包角钢法的墙体开洞施工方法，其特征是，所述步骤1)中角钢无拱作用工况下，拟加“过梁”承受屋面或楼面荷载、上部的墙体荷载以及自重；角钢等效为钢筋砖过梁中的纵向受拉钢筋，按照钢筋砖过梁的计算方法确定角钢型号，钢筋砖计算公式：

M≤0.85h₀f_yA_s

式中：M—按简支梁计算的由荷载设计值产生的跨中弯矩设计值；h₀—过梁截面有效高度，h₀＝h-a_s；h—过梁截面计算高度，取过梁底面以上的墙体高度，但不大于l_n/3；但考虑梁、板传来的荷载时，则按梁、板下的高度采用；l_n—过梁净跨的长度；a_s—受拉钢筋重心至截面下边缘的距离；f_y—角钢的抗拉强度设计值；A_s—角钢的截面面积。

4.如权利要求1所述的采用外包角钢法的墙体开洞施工方法，其特征是，所述步骤5)中的薄钢板的长×宽×厚为500mm×100mm×3mm。