淺談工業(yè)建筑抽柱改造設(shè)計(jì)及施工技術(shù)

1、<p>　　淺談工業(yè)建筑抽柱改造設(shè)計(jì)及施工技術(shù)</p><p>　　【摘要】文章圍繞著工業(yè)建筑抽柱改造設(shè)計(jì)及施工技術(shù)問題，首先介紹了工業(yè)建筑托梁抽柱改造設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則及施工程序、注意事項(xiàng)等，其次結(jié)合一工程實(shí)例就改造設(shè)計(jì)、施工技術(shù)及質(zhì)量控制等問題進(jìn)行了分析。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】工業(yè)建筑；抽柱改造；設(shè)計(jì)；施工技術(shù) </p><p>　　中圖分類

2、號：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　改造的工業(yè)建筑是既有建筑,具有穩(wěn)定的承載結(jié)構(gòu)體系。改造將破壞既有傳力結(jié)構(gòu)體系,通過新增結(jié)構(gòu)構(gòu)件再造承載結(jié)構(gòu)體系。改造建筑現(xiàn)場空間有限,并受到工藝、設(shè)備的限制,再造結(jié)構(gòu)體系的幾何尺寸、形狀必須適應(yīng)環(huán)境建造,導(dǎo)致再造后的承載結(jié)構(gòu)體系不能完全滿足新設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn),是非標(biāo)

3、準(zhǔn)結(jié)構(gòu)體系,包括結(jié)構(gòu)形狀、尺寸與支座形式的非標(biāo)準(zhǔn)。改造建筑實(shí)施過程的形狀隨時(shí)間變化,最終改造產(chǎn)品是確定性結(jié)構(gòu)體系,可以按現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)。過程產(chǎn)品是時(shí)變性結(jié)構(gòu)體系,必須按實(shí)施過程和時(shí)間,滿足《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50068-2001)的規(guī)定,進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)和必要時(shí)的正常使用狀態(tài)驗(yàn)算,其設(shè)計(jì)驗(yàn)算結(jié)構(gòu)按時(shí)間凍結(jié)法,將施工過程時(shí)變結(jié)構(gòu)簡化為最危險(xiǎn)的幾個(gè)狀態(tài)的典型結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　1

4、工業(yè)建筑托梁抽柱改造設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則 </p><p>　　托梁抽柱在廠房土建改造中技術(shù)較復(fù)雜、設(shè)計(jì)施工困難,對改造安全、質(zhì)量、造價(jià)、工期影響較大,需遵循以下原則: </p><p>　　（1）在滿足有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和工藝要求的前提下,因地制宜、合理有效地盡可能利用現(xiàn)有土建結(jié)構(gòu),新老結(jié)構(gòu)共同作用、協(xié)調(diào)受力。 </p><p>　?。?）充分考慮廠房改建的實(shí)際施工條件和工

5、期,在結(jié)構(gòu)選型和布置時(shí),盡量考慮有利于縮短施工周期和便于加工及實(shí)施的結(jié)構(gòu)方案。 </p><p>　　（3）對于必須利用的原有結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)中充分考慮實(shí)際狀況、受力變化情況等方面,進(jìn)行必要的結(jié)構(gòu)檢查、鑒定和安全度復(fù)核,以采取合適的措施,有效保證結(jié)構(gòu)的安全適用可靠性。強(qiáng)度和剛度不夠時(shí)需進(jìn)行加固處理。 </p><p>　?。?）改造的最終目的要做到技術(shù)可靠、安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、施工簡便和確保質(zhì)量

6、。 </p><p>　　2托梁抽柱改造的施工程序及注意事項(xiàng) </p><p>　?。?）加固工程專業(yè)性較強(qiáng),所以托架制作、吊運(yùn)和安裝由專業(yè)的安裝施工隊(duì)伍進(jìn)行,并制定了穩(wěn)妥的施工方案,按國家《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》(CECS25:90)和《鋼結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》(CECS77:96)實(shí)施。 </p><p>　　（2）做好拆改的準(zhǔn)備工作和應(yīng)急預(yù)案,研究施工過程對結(jié)構(gòu)

7、的變形受力的相互影響,合理組織,使拆除與改造加固施工穿插進(jìn)行,以免因拆除柱而改變原有結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)與影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。 </p><p>　　（3）對各層應(yīng)保留的混凝土梁、板、柱構(gòu)件根據(jù)檢測報(bào)告要求確定是否進(jìn)行防碳化處理。需進(jìn)行防碳化處理的混凝土構(gòu)件,在構(gòu)件表面涂滲透型混凝土碳化保護(hù)劑,以防止混凝土保護(hù)層進(jìn)一步碳化,保護(hù)鋼筋不被進(jìn)一步銹蝕,有效期為20年。 </p><p>　?。?）在托梁抽

8、柱前,對原有屋蓋系統(tǒng)不需要的構(gòu)件進(jìn)行卸載。對屋面板及其擱置點(diǎn)、屋架及其端部、屋蓋支撐系統(tǒng)等進(jìn)行全面檢查,檢查各連接點(diǎn)是否牢固,凡不符合要求者先加固連接點(diǎn)或增設(shè)臨時(shí)支撐,待加固完后再行拆除,以確保施工安全。 </p><p>　?。?）檢查屋面支撐情況,增設(shè)托架處屋面下弦支撐,以確保頂升時(shí)屋架的整體和局部穩(wěn)定。 </p><p>　　（6）托架支座處加大截面柱應(yīng)待混凝土達(dá)到100%強(qiáng)度后,才

9、能將鋼托架安放到支撐鋼梁上,并固定支座。加固施工前必須現(xiàn)場核對被加固構(gòu)件的實(shí)際外形和尺寸,復(fù)查受損情況以及確定好施工操作條件和安全措施,如有與設(shè)計(jì)圖紙不符的情況,應(yīng)按實(shí)際尺寸調(diào)整。尺寸變化較大的,應(yīng)及時(shí)通知設(shè)計(jì)方進(jìn)行調(diào)整。施工中若發(fā)現(xiàn)原結(jié)構(gòu)或相關(guān)工程隱蔽部位的構(gòu)造有嚴(yán)重缺陷,如破損、嚴(yán)重裂縫、孔洞、主筋銹蝕、混凝土腐蝕等,應(yīng)暫停施工,會同設(shè)計(jì)方采取有效措施處理后方可繼續(xù)施工。 </p><p>　?。?）按照結(jié)構(gòu)

10、構(gòu)件間傳力順序、受力主次關(guān)系反向拆除的原則,自上而下、先非結(jié)構(gòu)構(gòu)件后結(jié)構(gòu)構(gòu)件、先水平構(gòu)件后豎向構(gòu)件、先次要構(gòu)件再主要構(gòu)件,依次拆除應(yīng)抽柱的負(fù)荷及下面各層的樓面結(jié)構(gòu),進(jìn)行卸載。在拆除不需要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的準(zhǔn)備工作時(shí),應(yīng)掌握結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接狀況、結(jié)構(gòu)構(gòu)件腐蝕受損現(xiàn)狀、結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形現(xiàn)狀以及需保護(hù)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和范圍,不得超出圖紙給定的范圍。拆除施工時(shí)采取嚴(yán)格的施工措施,避免重敲重鑿,對應(yīng)保留的結(jié)構(gòu)構(gòu)件予以妥善保護(hù)免其破壞受損;拆除時(shí)暴露的任何與圖紙不符

11、的情況應(yīng)及時(shí)報(bào)請?jiān)O(shè)計(jì)方處理,并對應(yīng)保留的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的任何損傷及時(shí)修補(bǔ)恢復(fù)。 </p><p>　　（8）安放千斤頂,利用千斤頂頂住托架支座。頂升時(shí)全部千斤頂應(yīng)同步工作,同時(shí)向上頂緊,使托架完全就位,并反起拱3cm,然后拆除應(yīng)抽柱,同時(shí)支座仍然上頂,保持頂緊,不得使托架支座產(chǎn)生向下位移。要求托架中間跨最大下沉量不大于起拱高度-3cm。 </p><p>　?。?）頂起屋架后,在拆柱安裝托架過程

12、中,應(yīng)設(shè)置防止千斤頂回落的安全裝置。 </p><p>　?。?0）應(yīng)采取增加臨時(shí)支撐等有效措施保證頂升后臨時(shí)支柱的側(cè)向穩(wěn)定,保證結(jié)構(gòu)的安全。 </p><p>　?。?1）托架安裝完畢后,應(yīng)對托架支撐柱進(jìn)行沉降觀測。要求如下:沉降觀測按二級水準(zhǔn)測量,在施工完成后測讀一次,以后每一個(gè)月一次,竣工后每一季度一次,竣工一年后每半年一次,直至沉降穩(wěn)定(穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為連續(xù)兩次半年沉降量不超過2mm)為

13、止。 </p><p>　　3 工業(yè)建筑抽柱改造設(shè)計(jì)案例分析 </p><p>　　某軋鋼廠房為兩跨不等高廠房,跨度均為21m。因產(chǎn)品生產(chǎn)工藝改進(jìn),需要將廠房東端中列第2根立柱抽掉(圖1),將現(xiàn)有的12 m通道改造為18 m通道,即托梁抽柱。 </p><p>　　圖1 軋鋼廠房平面局部示意/mm </p><p>　　3.1 抽柱后的18

14、m托架結(jié)構(gòu)形式選擇 </p><p>　　現(xiàn)有12 m通道處,支撐屋架的為12 m鋼筋混凝土托架(圖2)。原12 m托架不能拆除,所以設(shè)計(jì)利用原12 m托架改造為18 m鋼筋混凝土與鋼結(jié)構(gòu)組合托架(圖3)。 </p><p>　　圖2 丙01-03 12 m鋼筋混凝土托架/m </p><p>　　圖3 丙01-04 18 m鋼筋混凝土與鋼組合托架/m </p

15、><p>　　3.2 18 m鋼筋混凝土與鋼組合托架設(shè)計(jì) </p><p>　　設(shè)計(jì)利用原12 m鋼筋混凝土托架,通過外包鋼的方式形成鋼筋混凝土與鋼組合18 m托架。18 m托架理論計(jì)算模型為鉸接桿系模型 (圖3)。但由于該改造結(jié)構(gòu)為型鋼與原鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)組合,支座制作現(xiàn)場實(shí)施,由此帶來模型的不確定性,為控制由于模型不確定性帶來的巨大風(fēng)險(xiǎn),其設(shè)計(jì),采用最不利準(zhǔn)則:設(shè)計(jì)模型=MAX{模型1,模型

16、2,……,模型i,……,模型n}。 </p><p>　　3.3工業(yè)建筑抽柱改造施工控制 </p><p>　　工業(yè)建筑抽柱改造按施工工藝過程,控制結(jié)構(gòu)安全。 </p><p>　　3.3.1 施工過程 </p><p>　　(1)加固丙01線、丙04線立柱。 </p><p>　　(2)做施工不完整托架及03線屋架臨

17、時(shí)支桿(圖4)。 </p><p>　　圖4 制作不完整的18 m托架 </p><p>　　(3)截丙03上柱,完善托架,成帶臨時(shí)支桿托架(圖5)。 </p><p>　　圖5 帶支桿的18 m托架 </p><p>　　(4)卸載拆除臨時(shí)支桿,18 m托架承受荷載(圖6)。 </p><p>　　(5)拆除吊車梁后

18、截丙03下柱。 </p><p>　　(6)安裝18 m鋼吊車梁。 </p><p>　　圖6 承載的18 m托架 </p><p>　　3.3.2 施工過程設(shè)計(jì) </p><p>　　施工過程設(shè)計(jì)計(jì)算模型如圖7。采用前述設(shè)計(jì)施工方法,該項(xiàng)目施工完成后實(shí)測18 m托架最大變形2 mm,小于理論值5.9 mm,達(dá)到鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范要求

19、。一年來的使用表明,該工業(yè)建筑抽柱改造效果較好。 </p><p>　　圖7 施工過程計(jì)算模型 </p><p><b>　　結(jié)束語 </b></p><p>　　工業(yè)建筑抽柱改造是集設(shè)計(jì)與施工一體的工程技術(shù),需要從最終建筑產(chǎn)品設(shè)計(jì)和施工過程設(shè)計(jì)兩個(gè)角度進(jìn)行控制。在利用原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,選擇可行的設(shè)計(jì)、施工方案。 </p><

20、;p>　　工業(yè)建筑抽柱改造施工過程是時(shí)變結(jié)構(gòu),選擇最不利的結(jié)構(gòu)狀態(tài)、最不利荷載組合控制;工業(yè)建筑抽柱改造最終建筑產(chǎn)品設(shè)計(jì),考慮現(xiàn)場制作的非標(biāo)準(zhǔn)支座類型,選擇最大荷載效應(yīng)的結(jié)構(gòu)模型分析。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]周鐵軍,張?jiān)麓?王雪松.保持生產(chǎn)功能的工業(yè)建筑改造初探[J].重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào). 2004(06) &