大跨度托梁拔柱关键技术的应用实践
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体育场馆改造“托梁拔柱”施工工法一、前言随着城市化和经济的快速发展,现代化健康的生活方式得到了越来越多人的认可和追求。
健康运动成为人们日常生活的重要组成部分,支撑着健康、幸福的生活态度。
而体育场馆的建设和改造就成为了城市公共设施建设的重要内容之一。
随着人们对体育运动的需求越来越高,体育场馆的建设和改造也是有目共睹的。
体育场馆改造“托梁拔柱”施工工法,是一种快速、准确、稳定的体育场馆改造工法。
该工法具有拔柱易、预应力好、速度快、成本低的优点,已成为体育场馆改造的首选工法之一。
二、工法特点“托梁拔柱”是一种基于钢框架结构的体育场馆改造工法,其主要特点包括以下几点:1. 预应力好。
采用拉杆预应力钢结构,能够提高整体结构的承载力和稳定性。
2. 准确稳定。
在施工过程中原有的承重构件不受毁坏,通过合理施力,使结构体系达到预定稳定状态。
在施工过程中能够保持原有结构体系的准确性和稳定性。
3. 拔柱易。
改装过程中对原有结构的破坏极小,不但能够实现修缮,还能够在不改变原有结构体系,拆除原有结构柱,并增设钢柱和对应的梁体,从而实现大跨度的拓展。
4. 速度快。
改造效率高,精度高,施工周期短,降低了改造成本。
5. 成本低。
与传统改造工艺相比,该工法具有更低的改造成本,在运用过程中节省了开支。
三、适应范围该工法适用于体育馆、剧场及一些其他的建筑结构的加固改造。
结合实际需求,特别适用于钢结构体育馆加固改造(多为倒梁割柱、拆柱、加强柱等低强度工程)以及大跨度跑道场馆等工程。
四、工艺原理该工法采用预应力钢结构体系,通过拉杆的预应力作用,发挥钢材的张力变形范围,从而实现整个结构体系的稳定性和承载力的提高。
将原有的结构柱植入地基,通过托管柱,用钢支架将原有的承重梁体提升,此时将原有的结构柱轻松地拆除,接着,在原有的钢梁做好加强和配合钢柱位置做好架钢构建,重新组装整个钢结构,使体育馆有了更广阔的空间,实现了大跨度的跨度。
五、施工工艺1. 施工前准备。
采用“托梁拔柱”加固某办公楼的设计与施工发布时间:2021-06-28T15:01:19.110Z 来源:《工程管理前沿》2021年第6期作者:刘小虎[导读] 某办公楼的二层框架结构综合楼为扩建会议室,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。
大跨度托梁拔柱关键技术的应用实践文章出处:胜特科技网责任编辑:王胜忠作者:王胜忠—常务副总经理人气:97发表时间:2012-03-15 15:46:00【摘要】:通过托梁拔柱实现建筑空间扩展在工程中并不少见。
如何保证结构在改造后新的受力体系下的绝对安全、避免和控制裂缝的产生是其中的技术难点。
本文以某商住楼托梁拔柱改造加固工程为例,介绍了工程中创新采用的断柱反顶、体内后张拉预应力等多种特种技术手段,且施工中运用了“先切柱、再加固、后托梁”的施工流程打破了常规遵循的“先加固再托梁后切柱”原则,成功实现满足了托换结构体系跨度大、截面小、刚度大、裂缝小的更特殊更严格的业主使用要求。
并对托梁拔柱的方案设计、施工关键技术、质量控制要点、施工监控方法等进行了阐述和探讨,为类似工程提供了实践经验和借鉴。
【关键词】:托梁拔柱断柱反顶后张法预应力卸载结构加固电子监测一、前言目前,建筑业的发展已由大规模的新建时期转到新建与维修改造并重时期,一些原有建筑物都面临着改造加固问题,托梁拔柱作为解决扩大柱距问题的一种较好的技术方法得到了广泛应用。
托梁拔柱是托屋架拔柱、托梁拆墙及托梁拔柱的总称,是在不拆或少拆上部结构的情况下实施拆除、更换、接长柱子的一门综合性技术,包括相关结构加固技术、上部结构顶升技术及断柱技术等,适用于因使用功能改变及生产工艺更新,要求改变平面布局、增大使用空间的旧建筑厂房改造等。
与传统的大掀盖改造相比,托梁拔柱法具有对生产及生活影响较小、改造时间短、费用经济等优点,其缺点是技术要求较高,安全措施必须周密。
二、工程概况某商住楼为三层框架结构,其中地下两层(层高3.8m)、地上一层(层高8.8m),屋面层为露天景观和空中泳池,基础为桩基。
因一层改作电影院使用功能需要,使用方要求扩大使用空间需将两根原框架柱拔掉,位置如图1所示。
由于该商住楼住宅已交付使用,因此拔柱时不能对屋面层上部结构造成影响,特别是不能因拔柱造成上部结构开裂导致泳池渗漏水等。
托梁截柱技术在排架厂房改造中的应用尉国勤(新临钢集团 临汾 041000)摘 要:在钢筋混凝土排架结构厂房改造中,采用托梁截柱的方案,并针对工程特点,辅之以树根桩加固地基,承台梁加固柱基础,钢板湿包法加固牛腿和厂房柱翼缘,利用厂房柱工字形横截面构造特点,拆割腹板设置钢托梁托起厂房柱等技术手段,有效地解决了该厂房改造的难题以及生产与施工的矛盾。
关键词:单层厂房 改造 加固 托梁截柱APPLICATION OF CUTTING COLUMN WITH BEAM SUPPORTED IN THE PROCESSOF TRANSFORMING A SINGLE -STOREY INDUSTRIA L BUILDINGYu Guoqin(Shanxi Xinlin Iron &Steel Group Co.,Ltd Linfen 041000)Abstract :During reforming the mill building of RC bent frame,i t is solved effectively the problems and the con tradiction between the production and construction by the following techniq ues:the scheme of cutting column with beam supported;according to the features of the project,using root pile to stren gthen the foundation;using cap beam to reinforce column base;steel plate i s also used to strengthen corbel and colu mn flange;and using the feature of I -section column to cut web and support the column by steel joist.Keywords :single -storey industrial building transformation strengthen cutting colu mn with beam supported作 者:尉国勤 男 1966年3月出生 工程师收稿日期:2007-10-110 引 言某公司炼钢出坯系统工艺落后,产量低,已无法适应公司开发新品种、实现跨越式发展的要求,进行必要的技术改造势在必行。
2018·7·Building Construction1134大跨度连续托梁换柱施工技术沈荣飞1 郑 伟21. 苏州工业园区金鸡湖城市发展有限公司 江苏 苏州 215000;2. 苏州中固建筑科技股份有限公司 江苏 苏州 215001摘要:为实现框架结构增大空间的功能改造,提出了一种框架结构大跨度多层整体连续抽柱施工方案。
基于复杂空间结构施工阶段的体系转换,采用有限元软件模拟了支撑结构底部抗剪梁的力学效应,分析了小剪跨比梁的挠度应力,保证了支撑的承载力要求;同时对格构柱的支撑传力模式进行了建模分析,考虑加固梁失效和不失效两种状态,保证了结构安全。
关键词:托梁换柱;大跨度整体连续抽柱;PLC(可编程逻辑控制器)同步顶升;空间模型;结构监测中图分类号:TU755 文献标志码:A 文章编号:1004-1001(2018)07-1134-03 DOI:10.14144/ki.jzsg.2018.07.028Construction Technology of Long-Span ContinuousReplacing Columns by Supporting GirdersSHEN Rongfei 1 ZHENG Wei 21. Suzhou Industrial Park Jinji Lake Urban Development Co., Ltd., Suzhou, Jiangsu 215000, China;2. Suzhou Zhonggu Building Technology Co., Ltd., Suzhou, Jiangsu 215001, ChinaZ8待拆除L6L5L4L3L2L1B1B2B3L6L5L4L3L2L1B1B2B3Z5待拆除S03SC1SD1SE1SF1S02S03S04S05SE1Z5待拆除图2 拔除柱剖面示意84008 4008 4004 2004 200 3 600 3 600 3 60010 800SE1SD1SC1SO2SO3SO4图3 托换梁平面示意2 大跨度多层整体抽柱改造加固方案的选择本次托梁抽柱施工共提出了3种技术,方案1为预应力托换技术,方案2为梁柱增大截面及梁柱节点加固技术,方1 工程概况苏州中心广场项目位于苏州工业园区湖西CBD 核心区域(图1),项目总占地面积约15.4 hm 2,规划地上总面积约1 300 000 m 2,地下总建筑面积约500 000 m 2,共分为外圈H 、D 、E 街区和内圈A 、B 、C 街区。
托梁拔柱在框架结构加固改造中的设计与应用论文
框架结构是建筑结构中常见的一种,可以抵抗一定程度的侧力。
但由于外力造成的震动、剪切和扭转可能会让结构出现非线性破坏,因此,对框架结构的加固改造尤为重要。
其中,托梁拔柱技术是一种常用的加固改造技术,可以显著提升框架结构的非线性抗震能力。
托梁拔柱技术原理是,在框架结构上,增加一定数量的支撑构件,让构件的端部趋向平衡,从而改变构件的受力方式,使之能更好地抵抗非线性荷载作用。
同时,设置在构件铰接处的拉杆也能够抵抗剪切和扭转。
在托梁拔柱加固改造设计中,应根据框架结构的形式,确定结构的非线性抗震能力。
适当改变构件的截面面积、材质以及尺寸,使之能更好地承受荷载。
同时,根据构件的受力特性,选择适当的拉紧构件,使之能抵抗构件的剪切和扭转。
最后,要根据改造后结构的形式,进行结构的安全性校核,确保结构具有足够的安全性和稳定性。
综上所述,托梁拔柱技术是框架结构加固改造中一种常用的方法,其设计与应用需要根据实际情况来确定。
虽然托梁拔柱技术可以提高框架结构的非线性抗震能力,但还需要一定的调研和计算,以正确应用这种技术,来满足结构加固改造的目的。
大跨度钢结构关键施工技术的应用当前,我国社会发展需要和经济实力的进一步增强,大跨度及空间钢结构领域得到迅猛发展。
随着国内基础设施建设、工业化、城镇化建设的需要,尤其是2008年北京奥运会、2010年广州亚运会及2011年深圳世界大学生运动会的举办,大量场馆的建设为我国大跨度及空间钢结构的发展提供了机遇。
从建筑造型看,为了迎合人们审美要求的提高,钢结构建筑的造型日趋多变。
从结构形式看,大跨钢结构从比较单一的网架、网壳逐渐发展至各式组合杂交体系,甚至很多其他领域(如桥梁)的结构形式也移植到大跨钢结构中来(如深圳万科中心采用的斜拉桥概念),结构体系呈现出变化多端、不断创新的格局,这都得益于钢材质量均匀的特点。
在有限元技术不断进步的今天,钢结构建筑的性能可比较准地进行分析控制,建筑师天马行空般的概念设计能得以彻底的实现。
与此同时,大跨度及空间钢结构的施工技术也得到跨越式发展,先进、创新的施工方法层出不穷,不少技术方案及措施思路巧妙,令人赞叹。
以下具有地标性且结构形式新颖的钢结构建筑:深圳龙岗区体育新城、贵阳奥林匹克体育中心体育场、深圳滨海休闲区的“深圳湾体育中心”、广州番禺区的“广州亚运城综合体育馆”、武汉市青山区的“武汉新火车站”、深圳宝安区的深圳机场航站区T3航站楼、北京朝阳区的中央电视台新台址等都是近年来建筑钢结构工程成功范例。
通过这些特点鲜明的建筑钢结构的工程实践,在大跨钢结构领域,积累了一系列的施工经验,笔者将这些施工技术作简略的汇总,一方面是对以往工程实践的总结,另一方面也为今后的类似工程提供借鉴,希望起到抛砖引玉的作用。
大跨度钢结构的施工技术,一般主要包含安装技术及卸载技术(若有临时支承),这里主要谈谈安装技术,对于卸载技术只结合具体工程(深圳湾体育中心)作简要探讨。
根据结构受力和构造特点(包括结构形式、刚度分布、支承形式等),在满足质量、安全、进度及经济效益的前提下,应结合现场施工条件和设备机具等资源落实情况等因素综合确定安装方案。
托梁拔柱技术在厂房加固改造中的应用摘要:针对新疆八一钢厂因工艺要求,加大柱距,应用托梁拔柱技术将厂房柱距由6米扩大为18米。
提出托换工程中相应的厂房加固方案,施工措施,完成18米抗扭托架设计,解决了托换时应变形能释放及变形控制问题和新结构与原结构协同工作问题。
其设计思路可供同类工程设计参考。
关键词:卸荷,托架,加固,协同工作,托换,断柱一、引言在老厂房内新增生产线,大多数情况为原有厂房柱距较小,需要在不影响生产的情况下在特定位置扩大柱距以放置新的生产线。
扩大柱距基本方法有两种。
一、拆除扩大柱距范围的屋盖系统后拔除中间柱子,最后再恢复屋盖及其它厂房系统,完成扩大柱距。
二、不拆除屋盖系统,新增托架承受被拔柱竖向力,最后拔除被拔柱,完成扩大柱距。
即通常所说的托梁拔柱法。
第一种方法,由于要拆除屋盖系统,虽设计简便,但工程费用较高,工期较长,生产企业一般难以接受。
托梁拔柱法投资少,工期较短,对生产影响不长,是在原厂房内实现扩大柱距较为有效的方法。
二、工程概况新疆八一钢厂转炉炼钢厂厂房有18米炉子跨,13.5米钢水接受跨,21米连铸跨,5米过渡跨,24米精整跨。
因生产规模扩大,需在厂房内增加两台连铸机,据工艺要求需将精整跨厂房C1,D1轴线215,216及308,309轴处柱抽掉,使6米柱距扩大为18米。
精整跨跨度24米,柱顶标高12.32米,梯形钢屋架,大型屋面板,无天窗。
内设三台20t/5重级工作制吊车,6米钢筋混凝土吊车梁,轨顶标高9.5米(见图1)。
四、托换及加固方案1.拔柱两侧的基础及柱子采用加大基础及柱断面的方式加固;2.在拔柱范围内增加屋面支撑,并在拔柱两侧柱距内增加柱间支撑,保证拔柱时屋面及厂房纵向刚度和横向刚度,减小屋面变形;3.在屋面荷载作用下,采取保留原屋盖系统和上段柱,截掉下段柱,用新的托架作为上段柱的支承,并用托架夹柱的整体工作方案,实现托梁拔柱;4.拔柱前,在拔柱屋架端头地面设置特制顶承钢架,在钢架上用千斤顶承屋架,将断柱时屋架荷载传递至顶承钢架上,在断柱完成后再放松千斤顶,将屋架缓慢传递到托架上,用千斤顶系统完成可控卸荷,以缓慢释放断柱时瞬间应变能量,保证托换工程安全可靠。
新型托梁截柱技术在厂房改造中的应用摘要:首先介绍了新型托梁截柱工艺,并将其与传统托梁截柱工艺流程进行对比,分析了新型托梁截柱技术的优越性。
随后,通过韶钢棒二线厂房改造工程,对新型托梁截柱技术在旧厂房改造中的应用进行了研究。
关键词:托梁截柱;厂房;改造1. 前言当旧厂房改造过程中遇到对结构要求大空间的需求时,为增加建筑物的平面承载能力和使用面积就常常涉及到柱子的改造,如拔柱、换柱、截柱、加柱、增设牛腿、柱子加粗加长、柱子纠偏等。
其中,托梁截柱就是一种常用的改造措施。
“托梁截柱”一词顾名思义就是通过增设上部结构承重托梁,截除原上部结构承重下部柱肢,达到拓展空间的目的。
该工艺能够不仅可以实现增大结构跨度的要求,还可以在少影响或不影响主体结构受力的情况下改造相应的托梁、柱子及支承柱、支座、柱基础等,同时满足了新工艺的要求和获得更满意的使用功能。
2. 新型托梁截柱技术介绍2.1 传统托梁截柱技术的工艺流程传统的托梁截柱技术一般采用钢筋混凝土结构,其工艺流程主要分为以下几个步骤[1]:①对拟拓展范围两侧端柱及基础进行提高承重能力钢筋混凝土加固改造;②在拟拓展高度上方(高度一般控制在与屋架端支座顶面或天车梁面齐平),增设一道拓宽承重现浇钢筋混凝土托架梁,并要求与拓展宽度范围原上部结构垂直承重构件及拓展宽度两端的垂直承重构件(柱)稳固连成一整体;③托梁待混凝土养护至设计强度值时,开始对拓宽范围托梁下底原有的承重构件(柱)进行截除,实现空间拓展。
传统托梁截柱技术每道工序施工劳动强度大,多为高空作业,且其拓展宽度有限,整个施工过程周期长。
2.2 新型托梁截柱技术的工艺流程随着钢结构在建筑行业的发展和普及,新型全钢结构方式的托梁截柱工艺应运而生。
其工艺流程分为:①对拓展范围两侧端柱基础进行提高承截力处理;②在两侧端柱内侧各增设一钢结构支柱(一般采取双肢格构式腹杆支柱,高度根据旧天车梁面与托梁高度确定);③对拓展范围拟截除构件(柱)上肢实施包裹钢板加固(要求与旧构件柱连接成一整体结构);④在两端钢支柱双肢顶面各增设一根托梁或钢梁,分列于拟截除构件柱内外两侧,两钢梁间通过型钢连杆和板件形成一受力整体结构(托梁或钢梁一般采取鱼腹式实腹梁,以便减低重心,保证侧向稳定);⑤利用两侧托梁或钢梁形成抬肩,在拟截除柱保留段下端安装两组倒置钢牛腿,通过大口径螺杆连接,形成悬挂结构(用于将拟截除柱原承受上部结构的荷载转移到两侧托梁或钢梁);⑥最后截除拓展宽度范围托梁或钢梁底部以下柱肢,完成柱间空间拓展。
大跨度托梁拔柱关键技术的应用实践文章出处:胜特科技网责任编辑:王胜忠作者:王胜忠—常务副总经理人气:97发表时间:2012-03-15 15:46:00【摘要】:通过托梁拔柱实现建筑空间扩展在工程中并不少见。
如何保证结构在改造后新的受力体系下的绝对安全、避免和控制裂缝的产生是其中的技术难点。
本文以某商住楼托梁拔柱改造加固工程为例,介绍了工程中创新采用的断柱反顶、体内后张拉预应力等多种特种技术手段,且施工中运用了“先切柱、再加固、后托梁”的施工流程打破了常规遵循的“先加固再托梁后切柱”原则,成功实现满足了托换结构体系跨度大、截面小、刚度大、裂缝小的更特殊更严格的业主使用要求。
并对托梁拔柱的方案设计、施工关键技术、质量控制要点、施工监控方法等进行了阐述和探讨,为类似工程提供了实践经验和借鉴。
【关键词】:托梁拔柱断柱反顶后张法预应力卸载结构加固电子监测一、前言目前,建筑业的发展已由大规模的新建时期转到新建与维修改造并重时期,一些原有建筑物都面临着改造加固问题,托梁拔柱作为解决扩大柱距问题的一种较好的技术方法得到了广泛应用。
托梁拔柱是托屋架拔柱、托梁拆墙及托梁拔柱的总称,是在不拆或少拆上部结构的情况下实施拆除、更换、接长柱子的一门综合性技术,包括相关结构加固技术、上部结构顶升技术及断柱技术等,适用于因使用功能改变及生产工艺更新,要求改变平面布局、增大使用空间的旧建筑厂房改造等。
与传统的大掀盖改造相比,托梁拔柱法具有对生产及生活影响较小、改造时间短、费用经济等优点,其缺点是技术要求较高,安全措施必须周密。
二、工程概况某商住楼为三层框架结构,其中地下两层(层高3.8m)、地上一层(层高8.8m),屋面层为露天景观和空中泳池,基础为桩基。
因一层改作电影院使用功能需要,使用方要求扩大使用空间需将两根原框架柱拔掉,位置如图1所示。
由于该商住楼住宅已交付使用,因此拔柱时不能对屋面层上部结构造成影响,特别是不能因拔柱造成上部结构开裂导致泳池渗漏水等。
为满足该建筑抗震和结构安全的需要,经计算复核及论证后采用了断柱反顶、体内后张拉预应力、化学植筋及加大截面等多种特种技术手段对原结构进行加固处理后,成功安全完成了拔柱改造施工。
三、加固设计思路1、拔柱后结构内力变化分析:拔柱后该柱上部梁的跨度增加,同时内力也会随之发生较大的变化。
如图2(a)所示,拔柱前该柱两侧的梁截面承受较大的负弯矩和正弯矩;拔柱后却承受较大的正弯矩;另外,拔柱前后结构形式发生改变,导致原来梁的配筋不满足设计复核要求。
结构的受力传递路径在拔柱后也会发生改变,一般有两种情况:1.原结构仅在一个方向是主框架平面,则所拔柱上的荷载绝大部份将传递给主框架平面两边的柱;2.原结构在两个方向均为主框架平面,则所拔柱上的荷载将通过两个方向的框架梁传递给周边相邻的四个柱子。
2、托梁拔柱设计计算程序是: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、加固方案选择与优化:根据工程的实际情况建模计算,分析计算结果表明原结构梁板柱都需加固处理。
经比选优化设计中主要采用混凝土框架梁增大截面并加设体内预应力法、同时框架梁双向跨度变大板下增设十字梁;混凝土框架柱采用增大截面法既解决柱刚度突变问题同时满足了梁体内预应力后张拉的锚固需要。
对于钢筋混凝土结构的加固通常有如下几种方法:增大截面法、外包钢法、粘贴钢板或碳纤维法、体外预应力法等;上述加固方法中,增大截面法、外包钢法和外贴钢板或碳纤维法等被动加固方法在一定的适用条件下存在应力滞后变形大的局限性。
由于本工程托换梁上部为景观及泳池,荷载较大,因此托换梁承受的弯矩也较大,按安全使用及裂缝控制至泳池不开裂渗漏则要求托换梁需有较大的刚度,同时为了降低托换梁的高度和控制托换梁的变形开裂,决定采用加大截面并加设体内预应力张拉技术对托换大梁进行加固,以预应力反拱主动作用抵消托换大梁在托换荷载作用下产生的挠度变形,减小裂缝宽度。
另外附加的特殊措施是在托换梁浇筑前断柱反顶,利用千斤顶进行加载预顶,这时上部结构会有微量的顶升反拱,使浇筑后的托换梁的挠度变形量大部分被消除,从而抑制消除了上部结构的变形开裂而满足泳池不开裂渗漏安全耐久使用的要求。
四、关键技术的施工应用“托梁拔柱”加固工程施工顺序一般有2种方案。
一是先做好支撑卸荷,截柱后再实施梁柱加固;二是先做好梁柱加固,再截柱。
第1种方案优点体现在可以把框架柱中原混凝土全部替换掉,而缺点是对支撑卸荷措施的要求比较高;第2种方案优点体现在施工比较简单,支撑卸荷措施简单易行,而缺点是框架柱中原混凝土无法替换掉而需采用设计措施补强节点处理。
本工程采用第1种施工方法。
整体施工主要流程如下:支撑卸载——断柱反顶——框架梁柱增大截面加固——增设十字梁加固——预应力张拉锚固——拔柱其中关键技术的施工应用包括:1、卸载:为了使新老混凝土协同受力,加固梁柱结构体系内力、应力应在低应力(甚至零应力)状态时进行加固。
本工程采用了满堂支撑卸荷,保证加固的有效及施工过程的安全。
2、断柱反顶:由于拔柱后托换梁受荷会产生下挠变形,为了保证拔柱后控制下挠度避免产生裂缝,本项目创新采用了断柱预顶后浇托换梁办法对其进行反顶预起拱的特殊方式处理。
先在柱下部采用型钢抱柱法形成上下托盘平台,托盘平台间安装4台千斤顶,千斤顶底顶部以铁板垫平楔紧。
断柱采用水钻钻排孔方式作业。
顶升高度是根据上部结构永久荷载、结构自重及活载等通过计算确定。
反顶时所有千斤顶统一指挥统一加压并等速顶升保证顶升增量一致。
反顶过程采用顶升位移与支顶反力进行双控,同时需严格监测密切注意结构及其附属部分是否有异常,如有应立即停止施工,分析原因并采取正确措施后继续施工。
3、体内预应力施工:预应力加固法的受力特点属主动受力,主要是通过钢绞线的张拉,让混凝土收拉区主动受力,相当于在原构件基础上施加一套与恒载和活载产生的相反效应的等效荷载,和原构件形成桁架的受力形式,可从根本上提高构件的承载能力和控制裂缝及挠度,并缩小甚至闭合裂缝。
本工程采用体内预应力,进一步解决了体外预应力防火及后期维护和耐久性问题。
张拉前应对千斤顶与油表由有资质的试验检测机构在万能机上按主动态(即和张拉工作状态一致)方式进行配套标定。
按设计要求,预应力筋采用一端张拉。
预应力筋张拉程序如下:0→0.1σcon (量初值) →σcon ( 量终值) →锚固预应力托换大梁施工。
先预埋波纹管和锚具,穿入预应力筋,再浇筑混凝土。
在浇筑过程中,不时抽动预应力筋以防止漏浆可能造成的不利影响,露出锚固的预应力筋用塑料薄膜及防水胶带封闭。
预应力钢铰线需等梁混凝土强度等级达到80%以上时方可进行张拉,张拉过程中及时监测预应力筋伸长值及回缩量。
4、电子监测:托梁拔柱施工过程的须全程监测。
在断柱的顶升过程中,必须监测柱是否发生平移、倾斜及其他结构变化情况。
施工中采取人工、先进的电子监测仪器、电脑相结合的做法。
顶升时在梁柱上设贴标尺及应变片等,通过高精确度的电子仪器对顶升量、结构变形、整个施工过程等进行位移及倾斜情况监测,并将所有仪器的监测记录输入电脑,通过电脑的汇总、分析与人工观测结果进行比较,确定施工对结构的影响情况,并对结构变形开裂提供预警,为施工及处理决策提供数据支持和依据,一旦发现问题,及时采取处理措施,确保安全施工。
采用的电子监测设备包括:(1)裂缝宽度测试仪:主要用于检测并记录、计量结构表面等裂缝宽度的定量检测。
(2)电子倾角仪:在结构两个水平位置及被托换结构顶部安装此仪器,它利用具备MEMS加速度传感器技术,并采用信号采集、放大及补偿等技术,其纵横向精度为2秒,直接显示角度值、测量角度范围宽、定量化测量偏离水平面方向的角度的功能。
(3)电子位移计:在顶升中,它主要用于测托换时,结构的抬升或沉降量。
显示屏是自带的,能直接显示测值。
通过下栏的菜单修改参数。
端口可直接连打印机现场打印某个时间段数据。
(4)静态应变测量系统::可自动、准确、可靠、快速测量大型结构、模型、及材料应力试验中多点的静态应变应力值。
可对多点静态的力、压力;扭矩、位移等物理量进行测量。
五、施工注意事项1、强化顶升过程的施工管理。
顶升过程中,应明确现场指挥人员,统一指挥各操作手进行顶升,强调幅度一致、用力均匀、读数准确,并随时注意测量高程,保证千斤顶同步、均匀顶升。
顶升过程中要及时在断柱间隙加垫钢片并楔紧以防千斤顶失稳。
2、植筋施工若植入梁柱构件打穿还不能满足锚固要求的,为达到预期的锚固效果,植筋穿透后需与加设的后锚固钢板(10mm厚)焊接连接,其他钢筋驳接采用套筒连接。
3、由于采用了后锚固的植筋技术,施工时需用钢筋探测仪对拟植入构件进行钢筋探测,以免把钢筋打断。
4、梁增大截面或新增梁施工时需在原梁或柱上钻孔穿筋,钻孔必会损失截面,原梁柱承载力会有临时性降低。
为保证施工安全,在钻孔作业时必须对受影响范围的楼板及梁柱进行有效支撑卸荷。
5、梁柱增大截面浇筑混凝土或灌浆料灌注施工时,要求模板拼合严密,接缝处采用胶条密封,确保不跑浆,以期浇筑或灌注密实、外观平整。
6、为了保证施工过程的安全性及验证理论计算的正确性,对整个施工过程进行全程跟踪监测、对比及分析以正确指导施工。
六、加固效果评价本次托梁拔柱顺利竣工后,使用裂缝显微镜对相关梁板进行了裂缝观测,未发现任何裂缝,实现了上部水池安全与不开裂渗漏的目的。
并且由于使用了体内预应力,相对传统的体外预应力,可以避免体外预应力养护困难、耐久性差的弱点,具有一定的推广价值。
七、结论托梁拔柱往往技术要求高,施工难度大,合理地进行托换结构的加固设计、加强施工过程中各环节的管理和监控,是保证托梁拔柱工程安全可靠的关键。
本工程在方案选择、工艺实施、绿色施工诸多方面均进行了优化,并将断柱反顶、体内后张拉预应力等多种特种技术手段引入了既有建筑托梁拔柱改造加固工程中,突破了国内目前关于托梁拔柱改造的几种常规加固方式,取得良好的效果。
通过现场跟踪监测,实测结果和理论计算结果基本吻合,为托梁拔柱的改造方法的探索与创新作出了有益的尝试,以指导类似工程的设计及施工。
参考文献[1] 胜特公司荣获广东省第三届“詹天佑故乡杯”奖的《深圳地铁五号线南城百货商厦托换工程》科研成果资料[2] 混凝土结构加固设计规范(GB50367-2006)[S].北京:中国建筑工业出版社,2006[3] 杜拱辰.现代预应力混凝土结构.北京:中国建筑工业出版社,2005[4] 刘航等.预应力转换梁在托梁拔柱中运用[J].建筑技术,1999,30(12):855-857。