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高層建筑結構豎向構件混凝土置換實例
發布時間:2014-07-15
一、工程概況
本工程某商住樓,地下一層,地上三十層,為現澆鋼筋混凝土框架-剪力墻結構。建筑結構的安全等級二級,結構合理使用年限為50年,建筑抗震設防類別為丙類,基礎采用預應力混凝土管樁。該建筑物封頂后,經檢測發現,第16層所有豎向承重構件剪力墻、框架柱及第17層梁板混凝土氯離子含量超標,無法滿足規范耐久性要求。為保證建筑結構在合理使用年限內的安全使用,經多種抗震加固施工方案比選,最后選定對上部結構進行可靠支撐后,對氯離子含量超標構件的混凝土采用高強混凝土進行置換處理。
二、置換支撐體系介紹
采用置換混凝土處理方法,支撐體系設計是關鍵。通過豎向及水平支撐體系保證需置換構件混凝土鑿除后,上部豎向荷載能有效的向下傳遞,水平荷載能合理的分配。建筑結構加固
加固改造工藝采用上、下抱柱式鋼托盤與豎向主支撐、輔助支撐組合的支撐體系傳遞豎向荷載作用,鋼托盤體系由縱橫向的H型鋼梁與柱連接組成。為滿足抗剪力要求,需鑿除原墻柱保護層,形成剪力槽,將型鋼腹板放入槽內,并采用高強化學螺栓固定。豎向主支撐、輔助支撐采用鋼管,為避免豎向支撐對構件產生附加彎矩,豎向支撐必須對稱布置。
為檢驗鋼托盤支撐體系可靠性,需在豎向輔助支撐上部設置千斤頂,在墻柱置換前實施預頂升,完成支撐體系的變形,要求同一構件的頂升必須同步進行。 建筑整體頂升
 
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由于豎向支撐與托盤間連接方式非固結,無法與其他豎向構件共同承受水平荷載作用,需置換構件混凝土破除后,豎向構件抗側移剛度發生變化,整個結構內力重新分布,為防止應力過集中于某構件,導致個別構件先破壞,設計采用在墻柱間增設水平梁系,使水平荷載合理分配至其他豎向構件。

三、設計荷載取值說明

由于該建筑物尚未投入使用,豎向活載作用僅考慮十七層施工荷載,豎向恒載計算時含十六層以上各層梁、板自重,十六層以上墻柱自重及填充墻體自重。

高層建筑結構,對風荷載作用較敏感,需置換墻柱荷載組合取豎向荷載與風荷載的最不利組合。

四、框架柱、剪力墻置換施工

(一)置換施工流程

分區放線→臨時鋼托盤制安(開始同步安裝監測)→17層鋼連梁制安→16置換層卸荷樓面支撐制安→托盤主、副支撐制安→電子位移計安裝→托盤預頂并契緊主支撐→柱鉆應力解除孔與下層柱分離→對16層柱做靜力拆除→局部增設調整鋼筋→16層墻柱澆筑不收縮混凝土C35→混凝土養護,待柱混凝土強度達到80%后,分級卸荷拆除主副支撐體系→剪力墻置換

(二)施工注意事項

1.置換時待混凝土拆除清理完成后,需要仔細將結合面鑿毛,然后用鋼絲刷將結合面清理干凈,并用鼓風機吹除結合面的灰塵。

2.在被置換柱及暗柱上部200mm處用沖擊鉆,鉆預應力解除孔;在柱分批位置鉆預應力解除孔。在被置換柱及暗柱分段部位先鉆孔后灌注靜力拆除膨脹劑,大約6小時混凝土松散后再用小型電動工具或人工清鑿置換部位原混凝土

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3.將原剪力墻鋼筋調節完畢后,沿柱縱向增設Φ10@500的抗剪筋;抗剪筋長度為1200mm,兩端預留或錨入相鄰剪力墻350mm。預留端向外彎曲,相鄰剪力墻置換時再調直至墻內。

4.本工程采用的砼為C35微膨脹砼,塌落度為200的細石砼,用人工澆筑,砼澆筑開始后,必須連續進行不能間隔,并盡量縮短澆筑時間,砼澆筑振搗采用插入式振動棒,外部采用附臂振動。在砼強度達到50%以上即可拆除模板,在砼強度超過80%后方可進行下一步的施工

五、施工監測措施

整個施工過程中,需采用高精度監測儀器對單個構件及上部結構變形進行嚴密監控,指導施工操作。

1.監測儀器:本次施工將采用的儀器是經過質檢部門檢定合格的帶有電子位移計、裂縫觀測儀、鋼筋位置測定儀等監測系統。

2.監測工作分柱、暗柱和剪力墻置換前、置換中、置換后三個過程進行,每過程作為一個監測段。柱及暗柱和剪力墻置換前監測時,監測人員主要對裂縫、原結構使用安全性做監測,將讀數記下;置換中對沉降、裂縫進行監測;置換后對上部梁柱監測。

六、結論

高層置換目前在國內應用不多,但隨著各地經濟快速的發展,高層建筑數量不斷增多,建筑物高度大幅度增加,面對施工不當存在的進行建筑病害缺陷治理,采用先進、合理、經濟的處理技術,使建筑物在使用年限內滿足其安全性、耐久性,是綠色加固最好的體現。

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