某大型公共场馆抽柱改造工程设计与施工.pdf

[精要]为满足某大型公共场馆的使用要求，需要对位于中轴线上的3根钢筋混凝土柱进行拆除，此举将使大梁的最大跨度从12m增大到24m。在考虑结构整体性能以及抗履性能的基础上，综合采取了增设支点柱、增大断面加固梁和粘贴碳纤维布的改造方案，同时采取了先改造加固后拆除柱的施工方案。施工安全监测结果表明：柱拆除后，梁、柱的应力进行了重分配，结构的整体挠度变形很小，结构的改造和加固是安全的。[关键词]改造工程；抽柱；加固；设计；施工

内容摘抄：

1工程概况
某大型公共场馆位于江苏省徐州市，平面形状为椭圆形，地下1层，地上2层，层高4.8m,建筑面积约2000m2。主体为钢筋混擬土框架结构，屋盖为钢结构覆膜穹顶。现因建设单位功能使用要求，需要将1层纵向中轴线上的3根柱子KZ4,KZ5,KZ6去除，具体如图1所示。

由图1可以看出，需要拆除的柱子是原结构中最主要的受力构件，必须要制定好周密的加固和改造方案之后，方能对此移除。
2理论分析与加固方案设计
2.1理论分析
根据对原建筑物结构的分析可知，原建筑物为纵、横向框架混合承重体系。KZ4(拟拆除柱3)为该建筑物平面的核心，也是纵、横向框架最主要的交汇处。KZ4,KZ5和KZ6的拆除将导致原横向框架梁的最大跨度从12m增加到24m,同时由于纵向中轴线上的柱被全部拆除，因此原有结构的受力体系也就变成了横向框架承重为主。由力学分析可知，对单跨结构如果荷载保持不变，跨度增加1倍，则结构中的最大剪力会增大2倍，最大弯矩会增大4倍，而最大挠度会增大16倍。因此，对于拆柱之后形成的24m跨度，如何保证原结构的安全承载力和正常使用状态非常重要。柱拆除后，原结构的荷载主要由纵向框架梁转移到横向框架梁上，且由于横向框架梁跨度的增大导致抗剪、抗弯和抗挠度变形承载能力严重不足，因此主要考虑横向框架梁的加固。

3现场施工与安全监测
已有建筑物的改造施工不同于新建建筑物的施工，存在很多的施工困难和不安全因素。针对本工程的加固方案，可以采取“先拆后支”和“先支后拆”2种施工方法。前一种方法是在对原结构进行可靠支撑的前提条件下先对柱进行拆除，然后增设柱、梁、加固梁等进行施工。该方法的特点是增设梁、加固梁施工简便，质量容易保证，但支撑工作量大、成本高，且如果支撑体系牢固程度不够，在柱的拆除过程中引起变形或坍塌，则极有可能引发安全事故。后一种方法是在柱拆除之前采取穿筋的方
法先进行增设柱、梁和加固梁的施工，待增设构件混凝土强度达到设计强度之后再进行柱的拆除工作。该方法的优点是安全程度高，但是增设柱、梁的施工需要将钢筋穿过原结构的梁、柱、板等，施工难度大。综合考虑后，选取了第2种方法。为了避免柱的突然去除对结构造成的不利影响，采用风镐人工缓慢凿除柱混凝土，然后切断柱钢筋的方法。
3.1施工过程中的关键问题
在实施“先支后拆”施工方案的过程中仍存在一些关键性问题，比如加固梁纵筋如何穿过原结构梁、柱、加固梁与原梁整体性问题、增设柱与原结构的整体性问题等。加固梁纵筋穿过待拆除柱采取预先钻孔的方法，由于穿筋直径为20mm,故钻孔直径取25mm。在钻孔时尽可能避开原柱钢筋，最大穿孔长度约500mm。穿筋后，钻孔与钢筋之间的间隙采用环氧树脂胶泥予以密封（见图5a)。增设柱与原结构梁节点的整体性问题关系到加固后结构的整体性，对改造后结构的整体抗震性能极为重要。由于原梁高度为1000mm,要使柱筋从梁中穿过非常困难。为此，梁外侧柱筋直接穿板通过，与梁少量交接的部分柱筋位置略微偏移以从梁侧通过，仅有正对着梁中的2根柱筋采取化学植筋的方法，从而使柱中绝大多数(>80%)纵向柱筋得以贯通梁柱节点，满足抗震验算要求，然后再利用拉结筋穿梁将梁柱节点形成一个整体，具体如图5b所示。

4结语
经过加固方案设计和合理组织施工，本工程得以顺利完成。可以看出，在条件允许的前提下，通过增设支点柱和对原框架梁进行加固，可以有效改善原结构受力的不均匀性，对大跨度结构的抽柱改

（略）

投稿会员：巧克力布丁