“托梁換柱”法換取隔震支座施工技術(shù)綜述

付小兵 李海鴻 黃永華

云南建投第六建設(shè)有限公司 云南 昆明 650000

1 項(xiàng)目概括

某隔震建筑共有40個(gè)框架柱，設(shè)有55個(gè)隔震支座，支座分為直徑為900mm和1000mm兩種，單柱單支座25個(gè)和單柱雙支座15個(gè)，因隔震支座需要抽樣檢驗(yàn)，要取出已安裝完成的隔震支座。在不損害現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的前提下，如何取出1個(gè)隔震支座，進(jìn)行實(shí)施方案設(shè)計(jì)和施工介紹[1]。

2 方案設(shè)計(jì)

采用鋼牛腿、加勁板焊接與柱外包鋼板連接，柱與鋼板之間采用灌注結(jié)構(gòu)膠，待結(jié)構(gòu)膠與鋼板穩(wěn)定后在用2臺(tái)同步頂升千斤頂將梁頂升，頂升至設(shè)計(jì)位置取出隔震支座，同時(shí)做好結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)工作。

采用“托梁換柱”的方法，對(duì)需要取出的隔震支座對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)柱進(jìn)行托換和卸載，松開隔震支座上的螺栓，用兩個(gè)同步千斤頂將柱頂升5～10mm，取出隔震支座，落下千斤頂，將上支墩落在剛性支撐上。待隔震支座檢驗(yàn)完成后，考慮隔震支座的壓縮變形，將上支墩再次頂升10～15mm，二次安裝隔震支座，對(duì)準(zhǔn)螺栓孔位，虛擰螺栓，落下千斤頂后，再擰緊螺栓，使隔震支座受力。

實(shí)現(xiàn)“托梁換柱”的方式是在負(fù)一層柱頂1.2m高和一層柱底1.5m高范圍內(nèi)，外包10mm厚鋼板并壓力灌注結(jié)構(gòu)膠，作為改變傳力路徑后上下反力構(gòu)件。

支撐構(gòu)件主要在隔震層部位，由2個(gè)320T的同步頂升千斤頂和4根型鋼柱組成。新的傳力路徑經(jīng)過(guò)框架梁、梁柱節(jié)點(diǎn)處的加勁板，從計(jì)算和構(gòu)造上保證框架梁局壓、鋼板和焊縫承載力滿足要求。

3 方案實(shí)施

（1）施工工藝。鋼牛腿及加勁板焊接→柱外包鋼板→鋼短柱制安→頂升系統(tǒng)安裝→螺栓松開→頂升→取出隔震支座→柱內(nèi)塞入剛性支撐→二次頂升→安裝新的隔震支座。

（2）準(zhǔn)備工作。頂升前，做好梁柱基層打磨處理、梁柱外包鋼板和植筋、鋼柱和加勁板制安、PLC頂升系統(tǒng)安裝和調(diào)試、頂升前周邊牽連構(gòu)件松脫、試頂升等。

（3）鋼柱和加勁板制安。根據(jù)千斤頂安裝位置，采用型鋼柱和加勁板焊接，點(diǎn)焊確定位置和尺寸無(wú)誤后，再滿焊接。

（4）柱外包鋼板。梁柱基層打磨處理，用鋼絲刷將梁柱包鋼部位砼表面的浮灰、松散面層松散浮渣刷去，清理后再用硬毛刷沾洗滌劑洗刷表面，待完全干后即可。

梁柱外包鋼板和植筋，復(fù)核結(jié)構(gòu)實(shí)際尺寸，先做柱外包鋼板，安裝時(shí)鋼板和柱砼表面貼緊，鋼筋植入后與鋼板滿焊接。梁外包鋼板根據(jù)千斤頂安裝位置確定包鋼長(zhǎng)度。

封縫，用環(huán)氧膠泥將帖附于柱表面型鋼周圍封閉，留出排氣孔，并在有利灌膠處粘貼灌膠嘴，間距為2～3m。

配膠，采用甲、乙雙組分結(jié)構(gòu)加固用膠粘劑，使用前需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢驗(yàn)，進(jìn)行抗拉拔試驗(yàn)，合格后方能使用，使用時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)配制，配制時(shí)按產(chǎn)品說(shuō)明書規(guī)定進(jìn)行。將甲、乙兩組分別倒入干凈容器，容器內(nèi)不得有油污，利用手提電鉆攪拌，或采用人工攪拌，攪拌至色澤完全均勻?yàn)橹埂?/p>

壓力灌注結(jié)構(gòu)膠，待灌膠嘴粘牢后，通氣試壓，即以0.2～0.4MPa 的壓力將環(huán)氧樹脂膠從灌膠嘴壓入；當(dāng)排氣孔出現(xiàn)膠液后，停止加壓，以環(huán)氧膠泥堵孔，再以較低壓力維持10min 以上方可停止灌膠。灌膠后不應(yīng)再對(duì)型鋼進(jìn)行錘擊、移動(dòng)、焊接。

（5）PLC頂升系統(tǒng)安裝和調(diào)試。將千斤頂放置在短柱上，連接分配閥、平衡閥、泵站、主機(jī)、高壓油管、接頭、三通、壓力傳感裝置、位移傳感裝置等，加壓至柱軸力值的10%以內(nèi)，檢查油管、接頭、三通等有無(wú)漏油，以及千斤頂是否正常、位移傳感裝置是否正確顯示等，把所有問(wèn)題檢查調(diào)試完成，保證設(shè)備正常工作。

柱側(cè)對(duì)稱布置2個(gè)320噸的千斤頂，千斤頂中心和埋鐵件中心重合，千斤頂?shù)酌婧皖A(yù)埋件表面貼合、頂緊，千斤頂活塞桿頂上準(zhǔn)備4塊400x400mm厚20mm的鋼板，和支梁底鋼板面貼合、頂緊。同一個(gè)柱側(cè)的千斤頂用高壓油管串聯(lián)起來(lái)，串聯(lián)油管不宜過(guò)長(zhǎng)，以水平長(zhǎng)度再富余300～500mm為宜，否則會(huì)影響頂升過(guò)程中鋼墊板填塞。柱側(cè)安置一套位移傳感器，傳感器一端固定在柱下支墩上，另一端固定在上支墩上，用于測(cè)量千斤頂?shù)捻斏灰浦怠?/p>

油路系統(tǒng)安裝，油路系統(tǒng)包括電動(dòng)泵站、分流油路塊、電磁同步閥組、液壓鎖、壓力傳感器、高壓油管等。油路系統(tǒng)布置遵照“清晰簡(jiǎn)潔、線管最短、方便操作”為指導(dǎo)原則。

總控系統(tǒng)安裝，總控系統(tǒng)包括32點(diǎn)同步電腦控制器、信息收集器以及數(shù)據(jù)線等組成。多點(diǎn)同步電腦控制器放置在柱邊3m外的地方，信息收集器放置在電動(dòng)泵站的旁邊，數(shù)據(jù)線一端連接同步電腦控制器，另一端同壓力傳感器、位移傳感器連接，以收集和顯示每組千斤頂?shù)膲毫χ岛臀灰浦怠?/p>

（6）周邊牽連。構(gòu)件松脫，頂升前，須將周邊四個(gè)柱上隔震支座上下法蘭板上的螺栓松開一半，防止頂升時(shí)，周邊隔震支座受拉變形過(guò)大，而影響隔震支座的后續(xù)使用。

（7）試頂升和頂升。試頂升是正式頂升前的一項(xiàng)安全實(shí)驗(yàn)工作，試頂升壓力值調(diào)整為柱軸力值的85%～95%，檢查PLC系統(tǒng)調(diào)試時(shí)是否問(wèn)題發(fā)生，同時(shí)檢查型鋼柱、鋼牛腿及加勁板有無(wú)過(guò)大變形、有無(wú)頂升位移量，一是安全檢測(cè)，二是看看計(jì)算軸力值和實(shí)際頂升力值的差異，為重新調(diào)整頂升力值做一次嘗試。

頂升的重點(diǎn)在千斤頂，本次選用的PLC同步頂升千斤頂具有操作方便、用工數(shù)少、精度高等特點(diǎn)。

（8）正式頂升。試頂升后，排除了潛在的問(wèn)題，按照設(shè)計(jì)的頂升量進(jìn)行頂升。計(jì)劃用1天完成頂升，最大頂升量暫定為15mm，1天內(nèi)頂升完成。

正式頂升時(shí)，以頂升力和頂升位移量?jī)蓚€(gè)數(shù)值進(jìn)行雙控。以位移量為目標(biāo)值，以頂升力為安全控制值，確保在安全的前提下，達(dá)到取出隔震支座的目的。

千斤頂同步頂升5～10mm，以能順利取出隔震支座為標(biāo)準(zhǔn)。

（9）隔震支座的取出。因隔震支座在取出后需要運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)，因此，隔震支座在取出時(shí)，特別要注意不能焊接、磕碰和摔落，整個(gè)取出過(guò)程要非常小心，每一個(gè)吊裝和運(yùn)輸?shù)沫h(huán)節(jié)都要在控制之下，最大限度保證檢測(cè)結(jié)果不受取出和安裝的影響。

隔震支座的取出方案在隔震支座上下法蘭板相鄰的兩個(gè)角，各緊貼一根75x5的角鋼，貼在上下法蘭板的角上，用一根吊裝用的軟布帶，繞過(guò)兩個(gè)角鋼后，將兩個(gè)布帶都系在倒鏈上，防止在取出隔震支座的過(guò)程中，倒鏈損壞隔震支座。在千斤頂頂升到位后，到倒鏈以水平方向的力將隔震支座拽拉出來(lái)，放在事先準(zhǔn)備好的鋼管滾筒上，滾出柱截面范圍內(nèi)，再用豎向方向的倒鏈，將隔震支座放在準(zhǔn)備好的小推車上，再推出至室外。

（10）剛性支撐安裝。隔震支座從取出，到二次安裝，中間的運(yùn)輸、檢驗(yàn)、加工預(yù)計(jì)需要1個(gè)月的時(shí)間，在此期間，千斤頂不能以恒定的持續(xù)支撐上部結(jié)構(gòu)，因此，除同步千斤頂支撐外，還需要布置剛性支撐，在此期間以恒定的力持續(xù)支撐，以保證上部結(jié)構(gòu)不發(fā)生破壞性的變形。

隔震支座取出后，根據(jù)上下支墩的間距，分別測(cè)量四個(gè)區(qū)域的凈高度，按實(shí)際凈高度焊接支座剛性支墩，并在隔震支座取出的同一天內(nèi)安裝好剛性支墩，維持隔震支座取出前的狀態(tài)。

（11）施工監(jiān)測(cè)。整體監(jiān)測(cè)工作主要測(cè)試外包鋼的可靠程度、千斤頂?shù)捻斏臀灰魄闆r。頂升過(guò)程中，在一層梁底部位產(chǎn)生較大的附加應(yīng)力，找出兩個(gè)邊柱和兩個(gè)中柱，查看是否有裂縫，涂刷上白色的石膏粉，頂升過(guò)程中和頂升完成后，再觀察是否有裂縫產(chǎn)生。如產(chǎn)生較大裂縫，就需要用專業(yè)的設(shè)備進(jìn)行深入檢測(cè)。

結(jié)構(gòu)膠達(dá)到固化時(shí)間后，安裝百分表分別在外包鋼板上、加勁板側(cè)面，用于測(cè)試在頂升力下外包鋼板有無(wú)松脫，加勁板有無(wú)側(cè)向變形情況。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文著重介紹了“托梁換柱”方法取出需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的隔震支座，采用可靠的方法確保取出隔震支座過(guò)程不受損壞，對(duì)結(jié)構(gòu)的影響范圍最低，為今后同類型工程積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。