航站樓幕墻拆改建過程中的結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測研究*

上海建工集團(tuán)股份有限公司 上海 200080

1 工程概況

上海浦東國際機(jī)場T1航站樓改造工程總建筑面積為112 500 m2，其中樓內(nèi)改造面積為45 100 m2，新建及加建面積為67 400 m2（其中地下室為9 800 m2）。改造后T1航站樓總體布局不變，僅利用原有室外庭院，加寬為新的連接廊部分。新建部分的范圍是T1航站樓主樓與長廊之間、南北方向軸之間的區(qū)域；改造部分包括主樓、長廊及其間原有連接廊區(qū)域。T1航站樓幕墻改造工程主要涉及主樓和長廊兩側(cè)，根據(jù)相關(guān)設(shè)計要求，幕墻改造完成后，標(biāo)高18 m以下主樓和長廊與新建區(qū)貫通，形成大空間。幕墻改造為主樓側(cè)和長廊側(cè)拆除標(biāo)高6～18 m間的原有玻璃幕墻以及幕墻柱，保留標(biāo)高18 m以上的玻璃幕墻，在標(biāo)高16.70 m處新增南北向的箱形托梁（圖1）。

圖1 上海浦東國際機(jī)場T1航站樓幕墻改造立面示意

2 變形監(jiān)測點布置

上海浦東國際機(jī)場T1航站樓幕墻改造分為R3、R4兩部分：R3部分即主樓幕墻，R4部分即長廊幕墻。

根據(jù)工程實際情況，R3、R4幕墻改造可分為4個工作區(qū)，其中軸為A區(qū)，軸為C區(qū)，軸為D區(qū)，軸為F區(qū)。本次變形監(jiān)測點布置在幕墻結(jié)構(gòu)柱、幕墻柱與屋檐上。

主樓及長廊幕墻改造變形監(jiān)測點布置，如圖2、圖3所示。

圖2 主樓幕墻變形監(jiān)測點布置

圖3 長廊幕墻變形監(jiān)測點布置

3 監(jiān)測原理及監(jiān)測方法

本工程主要采用的變形監(jiān)測方法為：在測量目標(biāo)位置粘貼反射片進(jìn)行標(biāo)記，利用全站儀測量反射片三維坐標(biāo)，比較測點三維坐標(biāo)變化，計算目標(biāo)的水平位移與沉降。由于T1航站樓分區(qū)進(jìn)行改造，并進(jìn)行封閉施工，航站樓內(nèi)測量控制點無法通視，因而不能進(jìn)行聯(lián)測，故采用每個施工區(qū)域內(nèi)建立自定義坐標(biāo)軸平行于幕墻坐標(biāo)系的方法，測量幕墻結(jié)構(gòu)柱、幕墻柱的相對坐標(biāo)[1,2]。

T1航站樓幕墻改造工程的監(jiān)測點布置在幕墻結(jié)構(gòu)柱頂端、幕墻柱頂端、屋檐下沿位置，均用反射片進(jìn)行標(biāo)記。測量時在建立的測量控制網(wǎng)控制點上架設(shè)全站儀，后視其他控制點，依次讀取幕墻結(jié)構(gòu)柱變形監(jiān)測點、幕墻柱監(jiān)測點、屋檐下沿監(jiān)測點的三維坐標(biāo)（圖4），計算測點的水平位移與沉降。

圖4 屋檐變形監(jiān)測點布置示意

4 監(jiān)測周期與頻率

幕墻改造監(jiān)測周期和頻率根據(jù)實際施工工況變化確定，并非一成不變。在幕墻改造前初始工況監(jiān)測時，每天上午和下午各監(jiān)測1次；幕墻玻璃拆除施工時，每天上午監(jiān)測1次；幕墻托梁安裝施工時，每天監(jiān)測1次；托梁灌砂施工時進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，每0.5 h監(jiān)測1次；幕墻柱割除施工時進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，每割除1根幕墻柱監(jiān)測1次。

5 幕墻改造施工過程監(jiān)測結(jié)果

5.1 R3幕墻改造施工過程監(jiān)測結(jié)果

T1航站樓R3幕墻改造主要施工控制節(jié)點為：標(biāo)高6～12 m幕墻玻璃拆除、標(biāo)高12～18 m幕墻玻璃拆除100%、安裝托梁與灌砂、中間幕墻柱割除、所有幕墻柱割除。主樓部分變形監(jiān)測點實測變形值隨工況變化的情況如圖5所示。

圖5 R3幕墻改造施工全過程監(jiān)測實測變形值

R3幕墻改造施工全過程監(jiān)測中，變形監(jiān)測點累計最大水平位移5.70 mm，最大沉降值為7 mm，每項施工完成時相對前項施工完成時的位移小于3 mm。主樓幕墻施工改造全過程監(jiān)測中，實測值未出現(xiàn)超過預(yù)警位移值與報警位移值的情況，且各重要施工節(jié)點的位移值均小于模擬計算值，順利完成了主樓幕墻改造施工控制工作。

5.2 R4幕墻改造施工過程監(jiān)測結(jié)果

R4幕墻改造施工監(jiān)控主要包括2部分：初始工況下幕墻變形受溫度、風(fēng)荷載影響關(guān)系監(jiān)測結(jié)果及R4幕墻改造全過程施工監(jiān)測結(jié)果[3,4]。

5.2.1 初始工況下幕墻變形受溫度、風(fēng)荷載影響關(guān)系監(jiān)測結(jié)果

對R4幕墻進(jìn)行初始工況下監(jiān)測，主要目的是為掌握R4幕墻改造前風(fēng)力、風(fēng)向、溫度變化對R4位移的影響，分析R4初始變形。圖6與圖7為室外溫度16 ℃、風(fēng)力3級時，測點X、Y方向位移隨風(fēng)向變化時的變化情況。風(fēng)向?qū)y點位移的影響為-3 ～+3 mm。其中，X正方向為垂直于幕墻向東，負(fù)方向為向西；Y正方向為平行于幕墻向南，負(fù)方向為向北。風(fēng)向為東南風(fēng)向時測點X方向位移基本為正方向，即向東偏移，測點Y方向位移基本為負(fù)方向，即向北偏移；風(fēng)向為東北風(fēng)向時，測點X方向位移基本為負(fù)方向，即向西偏移，測點Y方向位移基本為正，即向南偏移。東西風(fēng)向?qū)y點的變形影響較小。

圖6 長廊測點X方向位移隨風(fēng)向變化示意

圖7 長廊測點Y方向位移隨風(fēng)向變化示意

圖8與圖9為在東北風(fēng)3～4級條件下，測點X、Y方向位移隨溫度升高時的變化圖。測點X、Y均隨溫度升高向正方向變化，即X方向隨溫度升高向東偏移，Y方向隨溫度升高向南偏移。溫差最大為10 K，位移最大變化為5 mm。

5.2.2 R4幕墻改造施工全過程監(jiān)測結(jié)果

T1航站樓R4幕墻改造主要施工控制節(jié)點為：幕墻玻璃拆除50%、幕墻玻璃拆除100%、安裝托梁與灌砂、中間4根幕墻柱割除、所有幕墻柱割除。

圖8 長廊測點X方向位移隨溫度變化示意

圖9 長廊測點Y方向位移隨溫度變化示意

長廊幕墻改造施工過程中，最大水平位移為5.80 mm，最大沉降值為4.40 mm，模擬計算最大位移為8 mm，沉降值為8 mm；長廊改造完成后，最大水平位移為4.90 mm，最大沉降值4 mm，模擬計算最大位移值為0 mm，最大沉降值為8 mm。長廊改造施工完成后，實測水平位移較模擬計算值（0 mm）稍大，平均值為2.60 mm，遠(yuǎn)小于設(shè)計允許值（圖10～圖12）。

圖10 R4幕墻A區(qū)測點實測位移值隨工況變化示意

圖11 R4幕墻C、D區(qū)實測變形隨工況變化示意

圖12 R4幕墻C、D區(qū)實測變形隨工況變化示意

6 結(jié)語

既有建筑物改造全過程變形監(jiān)測是既有建筑改造施工安全控制的必要手段，正確有效地采用變形監(jiān)測技術(shù)，不但能保證施工安全，且大大提高施工質(zhì)量。變形監(jiān)測技術(shù)與施工仿真模擬分析技術(shù)相結(jié)合，對重要施工節(jié)點進(jìn)行預(yù)判和評估，并優(yōu)化施工方案，可加快施工進(jìn)度，確保施工質(zhì)量與安全[5]。