多层混凝土结构改造中钢管扣件支撑架应用.pdf

江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 收稿日期 10 12 22 作者简介陈晓云 南京海外建筑工程有限公司 总工程师 1 工程概况 某钢筋混凝土框架楼原 设计为一高层公共建 筑含2 层地下室 在底部 6 层结构完成后即停工成为一烂尾楼 现拟将该楼经改造后作为大型超市用房原楼中有一钢筋 混凝土 核心筒(如图1) 拟将其 破除后浇 筑与周 边楼 层一 致的楼面形成整体的框架结构(如图2) 钢筋混凝土井筒 拆除后 周边的梁 板呈悬臂状 为此 应在梁板端 设置支撑 经多个方案的比较确定采用钢管扣件支撑架作梁板端反 力承重支撑 施工步骤为在核 心筒周边 1. 8处从 6 层起 逐层向 下搭设钢管扣件 支撑架为 赶工期当6层 5层支 撑架搭设 完毕后核心筒即从6层起向下由机械冲击锤实施破碎拆 除为减小冲击锤剧烈振动对支撑及保留梁板部分结构的 影响在离支撑 300 梁板 处由人工用风镐 作修正拆 除 待全部混凝土破碎拆除并清理完毕后 按常规由底层到 屋面再搭设模板支架进行钢筋混凝土结构施工 2支撑架设计计算 2. 1荷载计算 以一个开间7. 8宽为计算单元如表1 2. 2 支撑力反力计算 计算由6层起以结构7. 8一个 开间作为计算单 元 在悬臂梁板 A 端为钢管支撑排 架立杆 另 一端 B 为悬臂梁 板根部由于 轴为边轴 线其 外为悬挑梁且悬 挑梁在核 心筒拆除的过程 中也逐步在拆除 故悬臂梁板 A B 二端作 简 支状 计 算较 为 合理 偏于 安 全 并 按拆 除 作业 层= 6 3. 4 6 N / 与拆除 完成层(0=4 5 . 24 N / )求支 撑反力计 算简图见图3 多 层 混 凝 土 结 构 改 造 中 钢 管 扣 件 支 撑 架 应 用 陈晓云 1张旭君2徐良根2 1南京海外建筑工程有限公司 江苏南京210016 2 华仁建设集团有限公司江苏南京210007) 摘 要某多层建筑改造中拟将一剪力墙井筒拆除按常规该工程在拆改中应用型钢对悬臂部分作可靠支撑但经综合 分析考虑到施工安全性支撑的难度工期费用等因素确定采用钢管扣件支 撑方案经工程实践取得了较好的技术经济 效益 关键词钢管扣件支撑架机械冲击锤振动影响立杆可调底座安全监察 中图分类号 TU 75 5文献标识码 B文章编号 1005-6270201101-0055 -04 A C - C CH EN X - 1 Z H A N G X - 2 X UL - 2 1. N O C C . , L ,N J 210016 C ; 2. H C G C . , L ,N J 210007 C A : A - . A , . C , , , ; ; ; 图1核心筒改造前平面图2改造后的平面 5 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 江苏建筑 11年第1期(总第 3 9期) 图4边排钢管支撑混凝土 楼板抗冲 切图 拆除作业层反力为 A= 1 2 63 . 46 5. 5 2 5 =19 2 拆除完成层反力为 0 A= 1 2 45.24 5. 5 2 5 =13 6. 9 由于拆除作业 层荷载 19 2 仅在作 业层发生 故 支撑 反力荷载向下逐层传递时应以拆除完成层荷载13 6. 9 进行叠加 2 3单根钢管立杆设计承载 力 按 建筑施工扣件钢管脚手架安全技 术规程 (J G J 13 0- 2001) 计算 支撑架构 造最大步 距为1. 6 顶端纵横向拉结 距顶小于 0. 3 支撑立杆计算长度 0=1.6 +2 0. 3=2. 2 钢 管 45 3. 5=4. 89 2=5. 08 3 =1. 58 =3 . 84 / = 2.2 10 2 1. 58 =13 9 . 24=0. 353 单根立杆设计承载力 =0. 3 53 489 205=3 53 86 =3 5. 4 由于支撑立杆沿悬挑梁 板A端布置边排立杆 承载力 尚应按混 凝土 结构设 计规范 (G B 50010-2002)对板 作抗 冲切验算 按钢管 支撑位 置(见图 4) 在离板 边第一排 支撑 立杆 其计算抗冲切面仅为中间立杆抗冲切面的1/2 按公式 =(0. 7 +0. 15 , ) 0 = 1 2 45 2 + (120 45 2 ) =265 代入得 =0. 7 1. 89 265 120=42071 ( )大于 钢管立杆设计承载 力3 5. 4 由于支撑架立杆在同一位置向 下传递对6层以下各 层板的抗冲切有利的 其值大于 6 层 故不再验算 2 4 钢管支撑架自重影响及立杆设计承载力调整 立杆/(含纵横 拉结垂直水平剪刀撑扣 件等)折算 自重 =3. 84 / 3 1. 2=13 . 82 0. 13 / 式中3为立杆 与相关杆 件之和的 折算长度系 数 1. 2为相应配套的扣件重量系数 支撑架由6层至地下室底板 总高为40最 底层支撑 架自重荷载 0. 13 / 40 1 2 =2.6 式中1/2系 数是因 支撑架 立杆数 是逐 层向下 增加的 底层立杆数最多但并非每根立杆皆为40 高的自重故 取平均值由此单根钢管立杆设计承载力调整为 = 2.6=3 5. 4 2. 6=32.8 /根 2 5 支撑架立杆(计算单元7. 8 开间) 各层数量计算 由6层混凝土核 心筒拆除后悬臂 梁板A端计算反力 值按计算设置支撑架立杆数量随着核心筒逐层叠加向下 传递现计算 6 层每一计算单元(7.8 宽) 立 杆配置数 表 1悬臂梁板计算荷载表 荷载拆除作业层/ / 2 拆除完成层/ / 2 梁板自重(梁板折算厚17 ) 施工荷载 机械拆除中振动荷载 合计 1. 2 0. 17 25 7. 8=3 9 . 78 1. 4 2. 0 7. 8=21. 84 ( 39 . 78+21. 84) 3%=1. 84 =63. 46 3 9 . 78 1.4 0.5 7. 8=5. 46 / =45. 24 注 梁板自重混凝土板厚14 梁400 700 故折算厚度取17 施工荷 载 拆除作业层 禁止混凝土碎碴堆载 考虑施工操作人员及运送砼碎碴小车作业 荷载取 2 / 2 拆除完成 层禁止堆载及闲人进入 仅允许安监人员进入 故取 0. 5 / 2 冲击锤拆除混凝土时机械停于尚未拆除的核心筒内 机械振动荷载按本工程冲击锤钎杆直径68 打击频率500次/ -9 00次/ (8. 3H -15 H ) 冲击力70 机 械功率约为10 左右按有关资料本工程拆 除作业引 起竖向荷 载约增加3% 影响半径约15 支撑架自重荷 载 由于钢管 扣件支撑架从顶到 底为相同位 置 故 不参与梁板 荷载计算 且数值 甚小 故只作立杆 设 计承载力调整差值计算 图3支撑架反力计算简图 56 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 39期) 江苏建筑 11年第1期(总第 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59.6 此值大于本方案支撑架 自重设计承载力 = 32. 8 考虑到多层混凝土结构拆除作为支撑架尚缺经验故立杆 各层平面布置图方案不再调整偏于安全 按规范5. 3. 1 5. 3. 4条设计说明虽然本次计算形式上 是对单根立杆的稳定计算但实质上是对支撑架整体稳定 验算 故本方案支撑架局部及整体是稳定的 安全的 连墙杆设计 因底 层层高最 大(10.1 ) 支 撑架 计算单 元杆 数最多 (36 根) 所 受支撑 荷载最大 故 验算底 层连墙 杆数量 及布 置图 支 撑计算 单元(7 . 8 开 间) 竖 向设 计总 荷载(压力) = 36 32. 8= 1 180. 8 按 2% 竖向总压力 为压屈剪力值, 即 为连墙杆设计总轴 向力,按连墙杆平面布 置图(图6) ,侧 立面(图7 ) 其 支撑压屈 剪力值 = 1180.8 2% = 23. 6 每个连墙结点(指混凝土框架柱)汇交四肢直杆四肢斜杆, 相当于脚手架二步二跨附墙,按各杆传递轴向力相等则有: 每一直杆传递水平支撑轴向力为1= 8 = 23.6 8 = 2. 95 每一 斜杆 传递 水平 支撑 轴向 力为 2= 1 4. 85 2+ 1. 42 4.85 8 = 2. 955. 04 4 . 85 = 3.06 采用48 3. 5钢管作为 连墙结 点所 有杆件 连墙结 构可 靠,安全采用直角扣件,其抗滑也满足要求搭设也方便 3支撑架构造及质量安全监督管理 3 1支撑架构造 (1) 立杆平面布置 立杆平面布置应与支撑反力设计 计算要求一致并由 表2各层支撑立杆数 6层5层4层3层2层1层 底层 计算值根) 实际取值(根) 6 12 11 12 16 24 21 24 26 30 31 30 36 36 图5钢管支撑架单元(7 . 8 )立杆纵横拉接杆 拉结构 平面图 图6连墙杆平面布置图图7连墙侧立面图 57 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 江苏建筑 11年第1期( 总第 39期) 6层在 同一位置向 下逐层传递有利 于搭设操用确 保搭设 质量为简化计算除底层外每两层立 杆布置相 同 ( 2)在支撑梁 内侧 增设一排构 造性立 杆 主要考 虑可 增加支撑架 侧向刚度并可保护支撑架 不会直接受到意外 的撞击 ( 3)纵横向 拉接水平 钢管按1. 3 1. 6 步高布置 ( 4)离按 地面200 高设 纵横 向 扫地 杆离顶 楼 为 200 距离设纵横向连杆以稳定立杆顶部支撑点 ( 5)每一计算单元( 7 . 8 )设一与楼 层混凝土框架 柱连 接稳定钢管桁架 (6)在支撑架 四侧转角处 及中间 一个开间 设置一 组垂 直支撑架 ( 7 )在底层由于层 高达10.1 故在相应 垂直支 撑架 位置处设置2道水平支撑架 3. 2质量安全监督管理 ( 1)材料搭设支撑架的钢管 扣件其质量要 求支撑架 体 要 求 按 建 筑 施 工 扣 件 钢 管 脚 手 架 安 全 技 术 规 程 ( 130- 2001)验收 ( 2)由于钢 管支撑受 力计算模 式为半刚性结点为确保 这一条件应重点抽查扣件施工质量其扣件螺栓扭紧力 矩 以测力扳手进行抽测 其扭力矩以 45 为合格 ( 3)本 工程拆 除采 用冲 击锤 破碎 混凝土 虽然 功率 较 小 但在 其3 - 5 范围内有感觉振 动 故应 检查 在 轴处由于该处结构外部为挑梁走道刚度小振动相应大 有个别螺栓底座有松动脱落现象应及时进行调正 ( 4)采用可 调底座螺 栓防松动 装置水平钢管支撑与柱 连接抱箍下落 连接拉杆变弯( 如图 8) 此情况在 6 层破碎 拆除混凝土结构时发生后及时作了将水平支撑改为桁架 式如图6 图7 确保了水平支撑可靠传力和支撑架体稳定 4技术经济效果 综合比较如表 3 5 结语 在多层混凝土结构改造中因部分结构拆除而需临时 加固相关区段的梁板结构待到结构改造完成后再行回收 临时加固的材料这就是结构改造中常遇的型钢结 构托梁 换柱方式 实际施工中甚为不便 且费用较高 本工程采用 施工周转材料钢管扣件体系代替型钢托梁换柱取得了较 好的效果 对施工中因振动破碎出现一些问题 则作了及时 有效的措施 参考文献 1 50009- 2001建筑结构荷载 规范 .中国 建筑工业出 版社2001. 2 50010- 2002 混凝土结构设 计规范 . 中 国建筑工业 出版社2002. 3 130- 2001建筑 施工扣件钢 管脚手架安 全技术规程 .中国建筑 工业出版 社2001. 4 50040- 96动力机器基础 设计规范 .中国计划出版 社1997 . 5 147 - 2004建筑拆除工程安全技术规范 .中国建筑 工业出版社2004. 图 8附墙水平杆变形示意 表3钢管扣件体系与型钢体系支撑架技术经济比较表 项目钢管扣件体系支撑架弄钢体系支撑架 施工可行性 钢管扣件周转 材料取用 运输 搭设 拆除简 易方便 本支撑架前期作悬挑梁板混凝土支撑架 后期现浇梁 板混凝土支撑 体系互为融合依 托相应减少后 期施 工混凝土的支撑工作量 由于型钢 支撑架应 先搭设后拆除井筒混凝土 故 型钢材料 运输 安装 拆 除在楼层高度内进行 机 械化作业难以发挥后期 拆除材料损失较大周 转使用效 果差 工期 由6层起 向下搭设速度 快施工工 期决定于混 凝土 核心井筒 破碎 拆除速度 后浇混 凝土支撑架搭设 可 借用部份前 期支撑架 钢管扣 件体系 故总进度 可在 4个月内完成 由 6 层起 向下搭设 进 度慢 搭设 过程与 混凝土 井筒结构 协调进度受一定 影响 后期 拆除速度也 慢 总进度约在5个月内完成 工 程 费 用 (指 直 接 费 用 不 含 工 期 等 影 响 因 素) 搭设支撑架主要材料( 按图)约为 48 3. 5钢管116 扣件 26 000只 可调支座 1 400只 使用期4个月各项费用(含搭设加工)约19.5万元 采用 203 8 钢管从设 计上最为 合理底层在主 梁 次梁 悬臂端为双立管 在离地高 5 处在纵 向有型钢拉接1- 6层则在主 梁次梁端 为单立 管 203 8钢管56 拉 接型钢及立管上下 铁件 约4 合计6 0 各项费用(含搭拆人工材料回收)约32. 2万元 58 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m