監(jiān)理:整體頂升技術(shù)在房屋改建工程中的應(yīng)用

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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(見圖1)。
    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。