混凝土結(jié)構(gòu)置換支撐技術(shù)的全過程控制研究

張力波

摘 要：在眾多建筑工程中，采用混凝土結(jié)構(gòu)置換的方式比較常見。這種方式不僅提升了原有建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，同時對于建筑工程的發(fā)展也起到了重要的促進(jìn)作用。在處理過程中，研究人員需要認(rèn)真分析已有建筑結(jié)構(gòu)的實際情況，然后設(shè)計科學(xué)的置換支撐方案，做好支撐工作，同時還需要做好全稱的計算。將計算結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)果進(jìn)行比較分析，確?；炷两Y(jié)構(gòu)置換工程的整體安全性。

關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu)；置換技術(shù)；全過程控制；研究分析

混凝土材料本身的穩(wěn)定性和硬度就比較強，將其應(yīng)用到建筑施工中已經(jīng)成為一種普遍的趨勢。混凝土結(jié)構(gòu)置換支撐技術(shù)越來越受到人們的廣泛關(guān)注，但在置換工程中技術(shù)人員需要嚴(yán)格地按照工程的特點，做好原工程的測量以及分析工作，保證置換方案達(dá)到一定的科學(xué)性和完整性。并且做好測量結(jié)果的記錄，為以后的類似工程打好基礎(chǔ)。

1 工程概況

此項工程主要是以框筒結(jié)構(gòu)為主，其中分為地上和地下兩個部分，地上為高層40層，地下為3層。屋頂?shù)臉?biāo)高可以達(dá)到160m左右。在施工一段時間之后，設(shè)計人員經(jīng)過測量發(fā)現(xiàn)有個別混凝土柱達(dá)不到設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)。但是又無法對已有的建筑結(jié)果進(jìn)行拆除處理。為了保證工程建設(shè)的完整性和穩(wěn)定性，工作人員只有采用混凝土置換的方式來進(jìn)行修補。置換工程進(jìn)行之前需要做好支撐，保證上下結(jié)構(gòu)之間的穩(wěn)定性。但是，需要注意的是，由于混凝土本身的重量較大，因此置換工程存在一定的危險性。所以，做好各個環(huán)節(jié)工程的測量工作極其重要，只有這樣才能保證置換工作的安全性和可靠性。

2 支撐方案分析

2.1 方案制定過程中需要考慮的主要因素

第一，工作人員需要認(rèn)識到，支撐結(jié)構(gòu)和建筑原結(jié)構(gòu)之間并不是一個不可分割的整體，如果支撐結(jié)構(gòu)不可靠，必然會造成嚴(yán)重的裂縫現(xiàn)象，甚至?xí)霈F(xiàn)結(jié)構(gòu)變形以及安全事故問題。因此，工作人員的施工安全意識必不可少。第二，在支撐方案設(shè)計之前，設(shè)計人員應(yīng)該對支撐結(jié)構(gòu)本身的承重量，可能會出現(xiàn)的變形問題以及錨固的特點和方法等方面進(jìn)行分析，同時還需要考慮到施工的空間以及對支撐體系造成影響的其他因素。第三，在進(jìn)行混凝土置換的過程中，應(yīng)該做到整體替換，不能將核心混凝土結(jié)構(gòu)丟棄掉。第四，混凝土柱本身所承受的重量較大，支撐結(jié)構(gòu)本身的荷載量需要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，過大或者是過小都無法達(dá)到支撐的目的，甚至?xí)硪欢ǖ亩嘤喔郊恿Φ挠绊?。第五，從混凝土柱需要替換的區(qū)域可以看出，如果兩根相鄰的混凝土之間相互替換，那么經(jīng)過拆除之后，兩根柱子就會失去支撐點。可見，處理不當(dāng)?shù)脑捄苋菀自斐伤莸膯栴}。第六，在施工中，可能連續(xù)兩層的混凝土柱都需要替換，如果替換數(shù)量較大，很有可能會出現(xiàn)支撐不牢的問題，所以說研究人員應(yīng)該做好各個方面的考慮工作。第七，由于這項施工工程本身無法采用大型的、先進(jìn)的機器設(shè)備，因此，在進(jìn)行拆除的過程中完全依靠的是人力，保證支撐體系不受到影響也是工作人員的工作重點。

2.2 置換支撐及施工方案

第一，在具體的支撐工程中，在混凝土柱的四周需要支設(shè)型鋼材料進(jìn)行支撐，而且柱體的上下兩端一定要牢牢地頂住橫梁。只有施加相應(yīng)的頂力，才能夠保證混凝土柱在豎直方向上承受較大的荷載力。第二，對于需要置換的層來說，無論是上層還是下層都需要做好支撐工作。工作人員需要在靠近節(jié)點的位置將重力傳到核心區(qū)域內(nèi)。置換方案的思路可以從圖1中進(jìn)行了解。第三，對于支撐體系施加頂撐力的方法是：先將H型鋼就位，型鋼的頂端固定焊接牢固，從下部架設(shè)千斤頂頂升，然后打入鋼楔，焊接加勁板；第四，根據(jù)柱子目前荷載情況進(jìn)行計算，選擇合適的千斤頂，使卸荷量接近實際受力；第五，在拆除層的上段設(shè)置1道環(huán)梁，增加支撐體系的整體性，在梁柱核心區(qū)拆除以后不至于發(fā)生水平錯動；第六，按照實際施工情況重新建模計算，找到結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，重點進(jìn)行加固處理；第七，加強施工監(jiān)測，制定應(yīng)急預(yù)案，先支撐后拆除，拆除后柱的沉降變形控制在2.5mm以內(nèi)。第八，對于個別特殊的柱（同一柱多層拆除），制定合理的拆除順序。拆除和重新澆筑時，可采用輕型拆除工具（如風(fēng)鉆、風(fēng)鎬）拆除柱子混凝土，也可部分采用靜態(tài)破碎技術(shù)將混凝土酥松，混凝土拆除后保留原有豎向鋼筋，并利用植筋增補一定的鋼筋，混凝土澆筑時強度提高一級。

3 全過程控制計算

3.1 結(jié)構(gòu)建模

（a）結(jié)構(gòu)已施工至地上6層，但為了保證置換施工過程中的荷載安全儲備，結(jié)構(gòu)計算模型考慮地上第8層；（b）結(jié)構(gòu)1～6層結(jié)構(gòu)梁、板、柱均現(xiàn)場實際施工尺寸進(jìn)行建模，第7層及第8層按結(jié)構(gòu)施工圖進(jìn)行建模計算；（c）恒載僅考慮結(jié)構(gòu)自重，樓面施工活荷載考慮2kN/m2；不考慮地震作用及風(fēng)荷載作用；（d）臨時鋼支撐與原結(jié)構(gòu)連接節(jié)點在置換過程中模擬為鉸接；（e）混凝土置換柱樓層上下端梁柱核心區(qū)節(jié)點在置換過程中模擬為鉸接。

3.2 置換支撐施加預(yù)應(yīng)力

為減緩支撐型鋼應(yīng)力滯后的影響，以便最大限度發(fā)揮置換支撐的作用，采用千斤頂對支撐型鋼進(jìn)行預(yù)加載。在SAP2000軟件中，采用對支撐構(gòu)件施加變形荷載的形式進(jìn)行加載，本項目支撐型鋼變形暫取1.5mm，由置換柱樓層層高3.20m計算可得初始預(yù)加應(yīng)力為1020kN，初始壓應(yīng)變?yōu)?.0004。

3.3 置換部位變形分析

由分析計算，柱混凝土置換過程中各置換撐桿托換點的豎向及水平（兩個方向）位移情況復(fù)雜。各置換撐桿托換點位移作為在置換支撐施工過程中千斤頂施加預(yù)加應(yīng)力后梁柱核心區(qū)節(jié)點頂升量的控制依據(jù)，且應(yīng)與置換鋼撐桿預(yù)加控制應(yīng)力進(jìn)行相互印證校核。

3.4 置換支撐內(nèi)力分析

由分析計算，各置換鋼撐桿內(nèi)力作為在置換支撐施工過程中千斤頂施加預(yù)加應(yīng)力的控制依據(jù)，且應(yīng)與置換支撐托換點預(yù)加位移頂升量進(jìn)行相互印證校核。

3.5 置換中原結(jié)構(gòu)分析

柱混凝土置換過程中，結(jié)構(gòu)整體縱筋配筋及柱軸壓比與原設(shè)計對比，得出的構(gòu)件配筋和軸壓比滿足規(guī)范要求，因此柱混凝土置換過程中原結(jié)構(gòu)安全。

結(jié)束語

總而言之，在采用混凝土置換支撐技術(shù)的過程中，工作人員需要將工程的實際情況和具體的施工方案有機結(jié)合，同時充分地了解置換技術(shù)的應(yīng)用原理。做好建模工作，將可能會出現(xiàn)的荷載力分析到位。另外，還需要準(zhǔn)確地找到置換點，做好每一個環(huán)節(jié)的計算工作。最后，將構(gòu)件的配筋和柱軸壓進(jìn)行比較，保證混凝土結(jié)構(gòu)置換工程達(dá)到一定的穩(wěn)定性。■

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