框筒结构混凝土墙换柱托施工探析.pdf

江西建材工程技术与应用2062023年7 月框筒结构混凝土墙换柱托施工探析周 涛兰陵县市政管理服务中心，山东 临沂 277700摘 要：文中以某高档住宅项目为例，详细介绍了框筒结构混凝土墙换柱托技术的设计方案，分析了框筒结构混凝土墙换柱托技术施工过程中的控制要点及对应的技术措施，并追踪了该技术的施工效果，以期为高质量房屋建筑工程提供借鉴。关键词：建筑工程；框筒结构；墙换柱；施工技术中图分类号：TU74 文献标识码：B 文章编号：1006-2890（2023）07-0206-03Analysis on Column Changing Support Construction of Concrete Wall with Frame Tube structureZhou TaoLanling County Municipal Administration Service Center,Linyi,Shandong 277700Abstract:Taking a high-end residential project as an example,this paper introduces the design scheme of column changing support technology of frame tube structure concrete wall in detail,analyzes the control points and corresponding measures in the construction process of frame tube structure concrete wall column changing support technology,and evaluates the construction effect of this technology,in order to provide certain reference for housing construction.Key words:Construction engineering;Frame tube structure;Wall change column;Construction technology0 引言目前，国内经济高速发展，城镇化建设体量与日俱增，大型商场、写字楼等超高层建筑拔地而起1-2。为提升超高层建筑的力学强度及结构安全，框筒结构被应用于超高层建筑的实际施工中，但由于现有施工技术的局限性，框筒结构难以达到理想的建设效果，后期验收过程中某些结构层易出现不合格的现象，新型墙换柱托施工技术成为解决这一问题的有效途径。墙换柱托施工技术可以不对房屋建筑整体结构造成破坏就能提高其使用性能。目前，该技术已经被广泛应用于超高层建筑某些结构层的改造施工，具有节约工程造价、提高施工安全性等优势 3-5。其作为一种要求较高的新兴技术，在实际 实施过程中，仍然存在许多问题。因此，完善精细化墙换柱托施工技术十分重要。本文详细介绍了框筒结构混凝土墙换柱托技术的设计方案、施工过程中的控制要点及相应措施，以进一步改善框筒结构混凝土墙换柱托施工技术，为建设精品实体工程奠定基础，达到提升工程质量及房屋安全性的目的。1 框筒结构混凝土墙换柱托施工方案设计某高档住宅项目，为单体高层建筑+两层地下车库组成，结构体系为框筒结构。本建筑的底层标准层高限定为4.30 m，顶层标准层高限定为1.50 m，整体上楼层平均层高为3.50 m。建筑结构中的前15 层均采用混凝土制墙柱进行支撑，混凝土墙柱的实际强度为 C60。当整体施工完成后，在实际验收过程中，该实体建筑15层的墙体结构出现了严重的不稳定，甚至部分墙体出现些许裂纹，导致建筑物存在严重安全隐患。通常采用的补救措施包括拆除、加固和托换等，其中拆除方法不仅存在较大风险，而且容易推高经济成本。由于客观因素的影响，本工程仅能采用局部替换的方法，墙柱托换施工技术就成了解决这一问题的有效方法。该超高层建筑结构中，需托换的墙柱共计20 根，且需制定完善有效的设计施工方案。由于托换的墙柱数量较多，故需对结构层的某些部位进行加固处理。在实际施工过程中，监测到房屋结构层的边柱两侧或两翼有填充墙，因此将钢筋混凝土采用截面加固法进行处理，且增加的混凝土截面不小于原有柱子截面。为保证结构层中荷载有效传递，对第5 层中的柱子截面均进行了加固，加固节点示意图如图1 所示。图1 边柱加固示意图/mm由于结构层剪力墙有一定长度，采用托换加固施工技术时，尽可能保留中间部分，对剪力墙的两端分批进行凿除后再次浇筑。施工验收时，第一批浇筑成型完成20 d后方可进行第二批混凝土凿除，两批成型的混凝土强度不得低于设计强度的80%。具体平面示意图如图2 所示。进行墙体托换时采用钢楔进行卸载。作者简介：周涛（1982-），男，山东兰陵人，本科，工程师，主要研究方向为建筑工程。江西建材工程技术与应用2072023年7 月图2 墙托换平面示意图/mm支撑体系的构建是墙换柱托施工技术的重要组成部分，可保证柱子在凿除前有效进行卸荷并传递荷载。当混凝土凿除之后，由于支撑杆与原结构通过钢筋相连，因此假定为铰接。本工程临时支撑体系采用壁厚1 cm、直径为400 mm的钢管。2 框筒结构混凝土墙换柱托施工技术2.1 墙换柱托施工框筒结构混凝土墙换柱托施工技术是一种全新的房屋建筑结构修整技术，施工流程为：支撑体系的架设原有混凝土的拆除钢筋的补强新混凝土浇筑，详见图3。图3 墙换柱托施工技术工艺流程施工过程中，墙换柱托施工技术措施如下6。（1）对需要拆除的柱进行核对和标注，然后对需要进行支撑的位置实施放线操作，并设置一定数量的沉降观测点，安排专业人员及时检查安全防护措施是否到位。（2）进行顶层支撑施工时，首先将撑杆和锚板焊接，对撑杆和下部锚板留有10 mm的间隙。将钢楔对称打入间隙中，并由专业焊工技术人员参照标准将钢楔、锚板和撑杆焊接，焊接完成后，及时验收，验收合格后方可进行后续施工。（3）支撑体系的目的主要是抵消部分或者全部拆除柱原本承受的荷载。故需在施工过程中施加顶撑力，根据计算仿真结果选择千斤顶。由专业的焊接工将撑杆和顶部锚板焊接，且将撑杆和锚板之间间隙保留5 mm，利用千斤顶顶撑到位后从间隙打入对称钢楔，并由专业焊工技术人员参照标准将钢楔、锚板和撑杆进行焊接，焊接完成后，及时验收，待验收合格后方可进行后续施工。（4）框架结构检测后，墙柱托换需要同时拆除2 根相邻的钢柱，必须对中间混凝土梁进行支撑，确保整个结构体系的完整性。钢筋强化绑扎过程中，需要注意的技术要点及相应的技术措施具体如下。（1）混凝土柱在钢筋拆除过程中必然遭到一定的损害，因此，必须将所有箍筋丢弃，仅保留一定量的主筋并适当增加数量。施工技术人员从下部将钢筋植入核心区，上部做成直角弯钩插入上部核心区。（2）基于先易后难的原则拆除混凝土，保障内部钢和外支撑不受扰动。（3）根据现场实际情况，在薄弱位置补加钢筋，总植筋数量大于5 根；梁柱节点加密位置应该重新加设箍筋，将外侧的环形箍筋分成两半；若梁柱节点区纵向钢筋被截断，必须根据规范标准将搭接区焊接。2.2 混凝土浇筑（1）用泵送的方式进行混凝土浇筑，采用柔性支撑与支撑体系进行接触，防止泵管压到支撑体系7。（2）浇筑梁、柱混凝土前，必须安排技术人员对施工缝进行整理并顺直，清除施工缝内部的杂物，保持卫生整洁。振捣器不可触碰模板、钢筋及马凳，型号为直径30 mm的小型振捣棒；当板面施工时，采用平板式振动器进行施工。每个位置的混凝土堆积量不能过多；若钢筋过密，采用30 mm的小直径小型插入式振捣棒，强化对混凝土的振捣工作，保障混凝土的浇筑质量。（3）本工程中采用的粗骨料粒径不超过20 mm。浇筑时，防止控制墙体托换过程中钢筋出现变形的现象8-9。（4）混凝土初凝固时，应对面层进行压实，以减轻混凝土终凝前的收缩现象。养护期内采取保水措施，减少混凝土上下表面温差，降低混凝土内部出现微裂缝产生的概率。（5）待混凝土强度满足设计要求后，方可拆除支架。应用墙换柱托施工技术时，施工人员应着重注意的核心要点包括墙柱拆除的施工细节，钢筋补强过程的施工细节以及后续混凝土浇筑环节，严格把握施工细节，才能打造精品房屋建筑工程10-11。3 框筒结构混凝土墙换柱托施工效果施工技术人员将变形观测点布设在支撑结构上部，观测点布置于拆除柱或墙上。进行实际沉降观测的过程中，在支撑施加顶升力之前，施工技术人员应设置一部分观测点，实现墙柱拆除全过程的监测。每天监测频率为3 次，墙柱拆除后每天观察数量不少于1 次，当3 d无明显变化时，再次监测直至混凝土浇筑后3 d截止。当累计的沉降变形量达到5 mm时，施工人员必须重新对支撑体系进行加固。在施工过程中，由专业技术人员对测点应力和位移进行监控。通过后续对框筒结构混凝土墙柱托换工程的施工效果监测，累计沉降量为2.1 mm,钢支撑内部的最大应力为90.1 MPa,最大向上位移为2 mm，均满足设计要求，证实了该技术的安全可靠性。4 结语综上所述，框筒结构混凝土墙换柱托是一种全新且有效的建筑技术，为未来房屋建筑形态转型奠定了基础，有利于提高房屋建筑的施工效率，推进城市化进程。随着细化施工工艺及相关标准的深度完善，该技术在建筑领域的市场前景广阔。该技术与智能化机械互联为框筒结构混凝土墙换柱托打开新的研究方向和适用场景，提高框筒结构混凝土墙换柱托技术的施工组织效率和质量控制水平。参考文献 1 叶军献，祝昌暾，黄成.墙柱混凝土托换补强施工技术J.工业建筑，2007（5）：106-109.（下转第210页）江西建材工程技术与应用2102023年7 月2.4.2 抗浮锚杆方案的优劣锚杆一般直径较小，可完全伸入土中，既有一定的抗拔力，又不会对构筑物底板产生反顶作用，设置灵活，可完全按抗浮需要布置，施工相对简单，适合本工程场地的土层情况。但本工程抗浮缺口较大，单根锚杆抗拔承载力高，如果采用锚杆抗拔，锚杆间距较密（2 m），长度约20 m，锚杆总数量接近6 000 根，工期较长。2.4.3 灌注桩抗浮方案的优劣如采用灌注桩作为抗拔桩，一方面，灌注桩直径较大，单根桩抗拔承载力较大，用于抗拔的桩数较锚杆显著减少，可以缩短工期；另一方面，本工程基坑采用灌注桩+内支撑施工，坑内设置了较多的钢格构立柱桩，立柱桩下均采用灌注桩作为支撑桩，同时采用锚杆作为抗拔桩，需在基坑开挖至底板标高后施工，而采用灌注桩作为抗拔桩，可以考虑与支撑桩同步施工，节约工期；钻孔灌注桩工艺成熟可靠，刚度大，相较锚杆施工，质量更为可靠；最后根据勘察资料，本工程部分钻孔反映下部地层还存在0.34.4 m厚的淤泥质土，摇振有反应，切面光滑，干强度一般，韧性较高，属高压缩性、低强度土，工程性能不佳。箱体基础采用天然地基，如采用灌注桩作为抗拔桩，对箱体底板有一定支撑作用，可加强箱体基础的整体刚度，减少箱体结构的不均匀沉降，确保箱体结构的正常使用6。对比锚杆和灌注桩在本工程中的应用，选择灌注桩作为地下箱体的抗浮措施，对保障地下箱体整体结构性能及施工进度更为有利。3 结语相较于传统地上式污水厂，全埋地式污水厂具有一体化处理箱体埋深大、受力情况复杂、所受浮力较大、集约化设计空间布局紧凑等特点。文中通过对厦门某全埋地式污水处理厂建设的总结，在结构设计和施工过程中应注意以下几点。（1）地下式污水处理厂双层加盖，各处理构筑物共壁建设，结构紧凑。大型设备的吊装困难，设计时，必须考虑足够的起吊、检修空间，并与进出运输通道合理连通。（2）地下污水处理厂双层加盖，上层盖板需有较多的梁柱支撑。地下空间管线众多，结构和各专业的密切配合至关重要。（3）钢格构立柱桩施工位置必须准确，避免与一体化处理箱体的梁柱墙重叠，影响箱体结构的整体性。参考文献 1 邱维.广州京溪地下污水处理厂设计经验总结J.中国给水排水，2011，27（24）：47-49.2 汪传新，邱维.广州京溪地下污水处理厂建设实践与思考J.中国给水排水，2011，27（8）：10-13.3 万玉生，叶雅丽，王长祥，等.某全地下式污水处理厂结构设计的关键技术及相关问题J.特种结构，2014，31（2）：34-37.4 郭茜彦.地下污水处理厂结构设计要点分析J.城市建设理论研究（电子版），2017（4）：187-188.5 魏耀红.某地下式污水处理厂结构方案设计浅议J.特种结构，2014，31（2）：47-51.6 邱维.地下污水处理厂设计探讨J.中国给水排水.2017，33（10）：12-16，21.2 宋中南.我国建筑加固修复业技术现状与发展对策J.混凝土，2002（10）：10-11.3 杨国松，托换技术在加固中的应用J.浙江建筑，2008（25）：20-22，27.4 王文明.超高层建筑框筒结构的混凝土墙柱托换施工技术J.建筑施工，2014（10）：124.5 刘建宏.钢筋混凝土柱托换分析方法与应用D.上海：同济大学，2007.6 王昕.超高层建筑框筒结构的混凝土墙柱托换施工技术J.民营科技，2016（6）：211.7 杨海江.超高层建筑框筒结构的混凝土墙柱托换施工技术J.科学与财富，2015，7（20）：375.8 申旭富，李晓伟.试论超高层建筑框筒结构的混凝土墙柱托换施工技术J.建筑工程技术与设计，2016（27）：225-225.9 宋中南.我国混凝土结构加固修复业技术现状与发展对策J.混凝土，2002（10）：10-11，17.10 Thomas Vincent，Togay Ozbakkaloglu.Influence of fiber orientation and specimen end condition on axial compressive behavior of FRP-confined concreteJ.Construction&Building Materials，2013，47（10）：814-826.11 Togay Ozbakkaloglu，Murat Saatcioglu.Seismic Performance of Square High-Strength Concrete Columns in FRP Stay-in-Place FormworkJ.Journal of Structural Engineering.2007，133（1）：541-549.（上接第207页）