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整體頂升技術(shù)在房屋改建工程中的應(yīng)用
簡介: 某工程因使用上的需要,采用結(jié)構(gòu)體系的轉(zhuǎn)換的方法對房屋進行整體頂升1.78m,并增加一層樓板。不僅使首層恢復(fù)了使用功能而且增加了地下停車場。
關(guān)鍵字:整體頂升 房屋改建 現(xiàn)場施工
整體頂升技術(shù)主要是包柱式托換承臺或墻體夾梁體系支承2層以上樓層的荷載,并將荷載傳遞給支承頂升體系,通過在嚴密監(jiān)測控制下的逐步頂升,將房屋升高至設(shè)計高度。
1、工程概況
該大樓位于國道公路邊,為7層半辦公大樓,框架結(jié)構(gòu)。柱下群樁基礎(chǔ),首層層高5米,由于國道擴建,路面升高,導(dǎo)致首層處于半地下狀態(tài),為恢復(fù)商鋪功能的同時,增加一層地下停車場。
由于該大樓還在使用,要求2層以上在工程施工中能照常使用,工期盡可能短,頂升要確保安全,對原結(jié)構(gòu)盡量少破壞。
2、方案設(shè)計應(yīng)考慮的因素
1)該大樓建成后經(jīng)歷了一次沉降變形過程,結(jié)構(gòu)中除正常的內(nèi)力外,還積累了一定的變形所產(chǎn)生的應(yīng)力,在頂升斷柱時,這些應(yīng)力的釋放,對托換體系、支撐體系及原結(jié)構(gòu)都有影響,故所設(shè)計的體系必須能承受此種影響,平緩地將應(yīng)力釋放。
2)頂升過程中應(yīng)考慮并盡量消除頂升力的不平衡或基礎(chǔ)沉降對結(jié)構(gòu)和頂升的不利影響。
3)由于上部結(jié)構(gòu)質(zhì)量不均勻,為防止在頂升中可能出現(xiàn)的平移、扭轉(zhuǎn)、傾斜,必須考慮房屋重心與所有頂升力合力的作用點要重合。
4)在頂升運動中,房屋重心升高,解決支撐體系的穩(wěn)定,也是方案設(shè)計的核心問題。
3、方案的確定和設(shè)計
3.1 基礎(chǔ)支墊體系
原基礎(chǔ)為灌注樁群樁基礎(chǔ),由于該大樓使用已超過10年,承載能力有所提高,約增大8%~10%,盡管升高后業(yè)主需要增加1層,但是由于基礎(chǔ)承載力的提高及擬建地下室處向下挖土800㎜,大樓拔高后增加的荷載不大,故原基礎(chǔ)不需要加固。
3.2 托換體系
是通過原結(jié)構(gòu)柱子界面與托換結(jié)構(gòu)界面的連接傳遞,能有效安全地將2層以上荷載托起來,托換結(jié)構(gòu)可有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)。
鋼結(jié)構(gòu)變形少,與原結(jié)構(gòu)界面連接為新舊混凝土連接,通過新舊混凝土界面摩阻力、機械咬合力、鋼筋桶箍和錨筋的作用,可安全可靠地將荷載傳至新結(jié)構(gòu),優(yōu)點是對原結(jié)構(gòu)盡量破壞少,可利用原結(jié)構(gòu)周邊界面。
鋼結(jié)構(gòu)變形較大,與原結(jié)構(gòu)界面連接為鋼與混凝土連接,需大量穿越原結(jié)構(gòu),通過螺栓抗剪來傳遞荷載至新結(jié)構(gòu)、缺點是對原結(jié)構(gòu)損傷較大。
該大樓柱平均軸力為3000kN剪力墻荷載超過5000kN,這樣的托換量不適宜對原結(jié)構(gòu)有太大的創(chuàng)傷。本工程采用了包柱式鋼筋混凝土托換承臺,以及承臺與承臺之間設(shè)置連系梁,組合成為剛性較大的托換底盤。
原框架柱實測混凝土強度達到C20,符合結(jié)構(gòu)加固規(guī)范對原結(jié)構(gòu)的要求,幫托換承臺混凝土強度設(shè)計為C25,高度設(shè)計在±0.00處,為保證新舊混凝土連接良好,采用了適量的錨筋。
3.3 支承頂升體系
該體系主要是將托換底盤上的荷載傳遞至基礎(chǔ)上,在頂升運動中不能失穩(wěn),并能有效抵抗水平力。本工程采用了組合鋼管支撐結(jié)構(gòu)。
在托換承臺4個角各放置φ168㎜單個鋼管墊塊,鋼管墊塊根據(jù)千斤頂行程設(shè)計成標(biāo)準(zhǔn)高度450㎜及220㎜兩種,柱的兩側(cè)放置千斤頂,在頂升以后,千斤頂上放置φ168㎜鋼管墊塊,在支頂位置處的托換承臺上埋設(shè)鋼板及螺栓,以便與墊塊連接。為安全起見,在斷柱頂升后,在柱中也設(shè)置一鋼管支撐,橫向墊塊與墊塊之間采用連接鋼板,豎向墊塊采用法蘭盤、螺栓連接,并采用φ16㎜鋼筋作為支撐之間的斜向拉桿,通過這些手段解決了支頂?shù)臋M向抵抗力和失穩(wěn)問題。
墊塊直接支承于原承臺上,為了統(tǒng)一標(biāo)高,在承臺上設(shè)置鋼筋混凝土墩作為墊塊支頂?shù)闹ё?,混凝土墩高度根?jù)現(xiàn)場實際情況而定。
4 頂升施工
首先,必須進行鋼筋混凝土土墩的施工,然后是托換承臺及連梁的施工,最關(guān)鍵的是要做好承臺與柱接觸處新舊混凝土界而的處理、入柱錨筋的施工,千斤頂就位。在斷柱前要進行試頂,以檢查托換承臺的質(zhì)量,在確定承臺、混凝土土墩及千斤頂都滿足設(shè)計要求后,將柱斷開,并馬上墊上鋼管墊塊。
頂升時每級頂升量根據(jù)現(xiàn)場情況可定為5~20㎜,每2項個千斤頂?shù)男谐碳纯蓪摪鍓|塊換成標(biāo)準(zhǔn)型鋼墊塊,并進行橫向、豎向的墊塊連接。在頂升過程中不斷重復(fù)以上程序,直到頂升至設(shè)計標(biāo)高,墊緊、連接所有墊塊,并進行接柱。在新設(shè)計的±0.00標(biāo)高處將鋼筋留出,待柱混凝土強度達到設(shè)計要求后,開始進行墊塊拆卸,承臺及連梁的拆除及首層樓板的施工。整體頂升的施工必須注意以下幾個問題:
4.1 監(jiān)測系統(tǒng)的布置
在樓房的頂升中,必須注意樓房,是否發(fā)生平移、扭轉(zhuǎn)、傾斜,承臺支撐系統(tǒng)的情況,基礎(chǔ)是否發(fā)生沉降,如不控制和及時糾正這些問題,則可導(dǎo)致災(zāi)難性后果的出現(xiàn),故采用了人工、儀器、電腦相結(jié)合的做法,在每柱設(shè)1貼尺,由各柱施工人員對每級頂升量、鋼管垂直度和形態(tài)、整個頂升體系、托換承臺情況進行監(jiān)測,在大樓四周及大樓內(nèi)部設(shè)置足夠的水準(zhǔn)儀,對每條柱的升降情況和基礎(chǔ)情況進行監(jiān)測,在大樓四周設(shè)置經(jīng)緯儀,對大樓的位移、傾斜情況進行監(jiān)測,并將所有儀器的監(jiān)測輸入電腦,通過電腦的匯總、分析與人工觀測結(jié)果進行比較,作為繼續(xù)頂升的決策依據(jù),及時發(fā)現(xiàn)問題,采取相應(yīng)措施進行糾正,確保安全和工程的順利進行,并隨時進行2層以上樓房裂縫情況的監(jiān)測。
4.2 頂升量和頂升壓力的控制
為使托換底盤能作為一個平面一起升高,每柱頂升量必須相同,相鄰兩柱的頂升量差值不能大于1‰。采取頂升量和頂升壓力雙控制的措施(每級頂升量和千斤頂最大、最小壓力值的限制),將每柱頂升量差距減至最小,從而確保了上部結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生過大的次應(yīng)力,結(jié)構(gòu)不受破壞。
4.3 型鋼支頂?shù)陌惭b
支頂安裝質(zhì)量關(guān)系到工程的成敗,墊塊支座處用于硬性砂漿找平,墊塊就位時采用吊錘進行垂直度較正,墊塊法蘭盤間用螺栓連接好,斜拉鋼筋點要在法蘭盤上,嚴禁焊在鋼管上,施工過程中也必須注意不能碰撞鋼管,以防變形和失穩(wěn)。
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