1、1浅谈工业建筑抽柱改造设计及施工技术【摘要】文章围绕着工业建筑抽柱改造设计及施工技术问题，首先介绍了工业建筑托梁抽柱改造设计应遵循的原则及施工程序、注意事项等，其次结合一工程实例就改造设计、施工技术及质量控制等问题进行了分析。 【关键词】工业建筑；抽柱改造；设计；施工技术 中图分类号：TU74 文献标识码： A 文章编号： 引言 改造的工业建筑是既有建筑,具有稳定的承载结构体系。改造将破坏既有传力结构体系,通过新增结构构件再造承载结构体系。改造建筑现场空间有限,并受到工艺、设备的限制,再造结构体系的几何尺寸、形状必须适应环境建造,导致再造后的承载结构体系不能完全满足新设计结构标准,是非标准结构
2、体系,包括结构形状、尺寸与支座形式的非标准。改造建筑实施过程的形状随时间变化,最终改造产品是确定性结构体系,可以按现行设计规范设计。过程产品是时变性结构体系,必须按实施过程和时间,满足建筑结构可靠度设计统一标准(GB 50068-2001)的规定,进行承载能力极限状态设计和必要时的正常使用状态验算,其设计验算结构按时间冻结法,将施工过程时变结构简化为最危险的几个状态的典型结构。 1 工业建筑托梁抽柱改造设计应遵循的原则 托梁抽柱在厂房土建改造中技术较复杂、设计施工困难,对改造安全、2质量、造价、工期影响较大,需遵循以下原则: （1）在满足有关规范标准和工艺要求的前提下,因地制宜、合理有效地尽可
3、能利用现有土建结构,新老结构共同作用、协调受力。 （2）充分考虑厂房改建的实际施工条件和工期,在结构选型和布置时,尽量考虑有利于缩短施工周期和便于加工及实施的结构方案。 （3）对于必须利用的原有结构,设计中充分考虑实际状况、受力变化情况等方面,进行必要的结构检查、鉴定和安全度复核,以采取合适的措施,有效保证结构的安全适用可靠性。强度和刚度不够时需进行加固处理。 （4）改造的最终目的要做到技术可靠、安全适用、经济合理、施工简便和确保质量。 2 托梁抽柱改造的施工程序及注意事项 （1）加固工程专业性较强,所以托架制作、吊运和安装由专业的安装施工队伍进行,并制定了稳妥的施工方案,按国家混凝土结构加固
4、技术规范(CECS25:90)和钢结构加固技术规范(CECS77:96)实施。 （2）做好拆改的准备工作和应急预案,研究施工过程对结构的变形受力的相互影响,合理组织,使拆除与改造加固施工穿插进行,以免因拆除柱而改变原有结构的受力状态与影响结构稳定。 （3）对各层应保留的混凝土梁、板、柱构件根据检测报告要求确定是否进行防碳化处理。需进行防碳化处理的混凝土构件,在构件表面涂渗透型混凝土碳化保护剂,以防止混凝土保护层进一步碳化,保护钢筋不被进一步锈蚀,有效期为 20 年。 3（4）在托梁抽柱前,对原有屋盖系统不需要的构件进行卸载。对屋面板及其搁置点、屋架及其端部、屋盖支撑系统等进行全面检查,检查各连
5、接点是否牢固,凡不符合要求者先加固连接点或增设临时支撑,待加固完后再行拆除,以确保施工安全。 （5）检查屋面支撑情况,增设托架处屋面下弦支撑,以确保顶升时屋架的整体和局部稳定。 （6）托架支座处加大截面柱应待混凝土达到 100%强度后,才能将钢托架安放到支撑钢梁上,并固定支座。加固施工前必须现场核对被加固构件的实际外形和尺寸,复查受损情况以及确定好施工操作条件和安全措施,如有与设计图纸不符的情况,应按实际尺寸调整。尺寸变化较大的,应及时通知设计方进行调整。施工中若发现原结构或相关工程隐蔽部位的构造有严重缺陷,如破损、严重裂缝、孔洞、主筋锈蚀、混凝土腐蚀等,应暂停施工,会同设计方采取有效措施处理
6、后方可继续施工。 （7）按照结构构件间传力顺序、受力主次关系反向拆除的原则,自上而下、先非结构构件后结构构件、先水平构件后竖向构件、先次要构件再主要构件,依次拆除应抽柱的负荷及下面各层的楼面结构,进行卸载。在拆除不需要的结构构件的准备工作时,应掌握结构构件的连接状况、结构构件腐蚀受损现状、结构构件变形现状以及需保护的结构构件和范围,不得超出图纸给定的范围。拆除施工时采取严格的施工措施,避免重敲重凿,对应保留的结构构件予以妥善保护免其破坏受损;拆除时暴露的任何与图纸不符的情况应及时报请设计方处理,并对应保留的结构构件的任何损伤及时修补恢复。 4（8）安放千斤顶,利用千斤顶顶住托架支座。顶升时全部
7、千斤顶应同步工作,同时向上顶紧,使托架完全就位,并反起拱 3cm,然后拆除应抽柱,同时支座仍然上顶,保持顶紧,不得使托架支座产生向下位移。要求托架中间跨最大下沉量不大于起拱高度-3cm。 （9）顶起屋架后,在拆柱安装托架过程中,应设置防止千斤顶回落的安全装置。 （10）应采取增加临时支撑等有效措施保证顶升后临时支柱的侧向稳定,保证结构的安全。 （11）托架安装完毕后,应对托架支撑柱进行沉降观测。要求如下:沉降观测按二级水准测量,在施工完成后测读一次,以后每一个月一次,竣工后每一季度一次,竣工一年后每半年一次,直至沉降稳定(稳定标准为连续两次半年沉降量不超过 2mm)为止。 3 工业建筑抽柱改造
8、设计案例分析 某轧钢厂房为两跨不等高厂房,跨度均为 21m。因产品生产工艺改进,需要将厂房东端中列第 2 根立柱抽掉(图 1),将现有的 12 m 通道改造为18 m 通道,即托梁抽柱。 图 1 轧钢厂房平面局部示意/mm 3.1 抽柱后的 18 m 托架结构形式选择 现有 12 m 通道处,支撑屋架的为 12 m 钢筋混凝土托架(图 2)。原 12 m 托架不能拆除,所以设计利用原 12 m 托架改造为 18 m 钢筋混凝土与钢5结构组合托架(图 3)。 图 2 丙 01-03 12 m 钢筋混凝土托架/m 图 3 丙 01-04 18 m 钢筋混凝土与钢组合托架/m 3.2 18 m 钢筋
9、混凝土与钢组合托架设计 设计利用原 12 m 钢筋混凝土托架,通过外包钢的方式形成钢筋混凝土与钢组合 18 m 托架。18 m 托架理论计算模型为铰接杆系模型 (图 3)。但由于该改造结构为型钢与原钢筋混凝土结构组合,支座制作现场实施,由此带来模型的不确定性,为控制由于模型不确定性带来的巨大风险,其设计,采用最不利准则:设计模型=MAX模型 1,模型 2,模型 i,模型 n。 3.3 工业建筑抽柱改造施工控制 工业建筑抽柱改造按施工工艺过程,控制结构安全。 3.3.1 施工过程 (1)加固丙 01 线、丙 04 线立柱。 (2)做施工不完整托架及 03 线屋架临时支杆(图 4)。 图 4 制作
10、不完整的 18 m 托架 (3)截丙 03 上柱,完善托架,成带临时支杆托架(图 5)。 6图 5 带支杆的 18 m 托架 (4)卸载拆除临时支杆,18 m 托架承受荷载(图 6)。 (5)拆除吊车梁后截丙 03 下柱。 (6)安装 18 m 钢吊车梁。 图 6 承载的 18 m 托架 3.3.2 施工过程设计 施工过程设计计算模型如图 7。采用前述设计施工方法,该项目施工完成后实测 18 m 托架最大变形 2 mm,小于理论值 5.9 mm,达到钢结构工程施工质量验收规范要求。一年来的使用表明,该工业建筑抽柱改造效果较好。 图 7 施工过程计算模型 结束语 工业建筑抽柱改造是集设计与施工一体的工程技术,需要从最终建筑产品设计和施工过程设计两个角度进行控制。在利用原有结构的基础上,选择可行的设计、施工方案。 工业建筑抽柱改造施工过程是时变结构,选择最不利的结构状态、最7不利荷载组合控制;工业建筑抽柱改造最终建筑产品设计,考虑现场制作的非标准支座类型,选择最大荷载效应的结构模型分析。 参考文献 1周铁军,张月淳,王雪松.保持生产功能的工业建筑改造初探J.重庆建筑大学学报. 2004(06) 2张艳锋,陈伯超,张明皓.国外旧工业建筑的再利用与再创造J.建筑设计管理. 2004(01) 3刘强,江红,王恩琳.改建工程中框架结构改造实例J.青岛建筑工程学院学报. 2001(02)
