德阳某项目一层10轴交B轴柱子置换混凝土加固
1工程概况
项目将结构形式为框剪结构，地下1层，地上15层，高度58.5m。抗震等级柱子四级、剪力墙三级。结构现已封顶，4层以上（包括4层）隔墙已砌筑，4层以下隔墙未砌筑。
一层10轴B轴柱子顶部1/3区域由于施工原因，混凝土强度低于设计要求（C45砼施工成C30砼），且由于客观因素不能拆除重建或进行结构加固补强处理，只能对该部分柱混凝土进行置换处理。
混凝土置换施工前必须对该部分柱进行可靠支撑，以保证上部结构荷载向下传递途径，鉴于柱结构混凝土置换存在极大的风险，必须通过全过程施工控制计算作为依据，以保证混凝土置换过程的安全。
按照实际施工情况重新建模计算，找到结构的薄弱环节，重点进行加固处理；经过重新建模计算，在现荷载作用下，此柱承受约6000kN重力荷载（未考虑建筑面层恒载和设计活载）。
拔除一层此柱，验算支撑受力，经核算，需在-1层~5层范围每层与此柱交接的3根框架梁下钢管支撑，方可在保证结构安全（施工工况下，每层交接的3根框架配筋不超过现有配筋值的1.35倍用(相当于用恒活荷载标准值验算)）的情况下，扛住这6000kN重力荷载。
2支撑方案
2.1施工方案制定时需考虑的因素
（a）支撑体系设置和原结构不是一个整体，如果设计不够可靠，将会给结构带来裂缝、变形或更严重事故；
（b）支撑体系的设计不但要考虑到承载力、变形、锚固等问题，还应当考虑拆除施工空间、拆除振动对支撑的不利影响；
（c）拆除柱要竖向分两段对称替换，核心区混凝土只替换梁间混凝土，不凿梁，C60灌浆料置换；
（d）混凝土柱自身已承受较大荷载，支撑体系的托力要和目前受荷情况接近，顶撑力过大或过小，都会给结构带来附加应力；
（g）无法使用大型机械设备，尤其拆除时支撑钢管不能受到扰动。
2.2置换支撑及施工方案
（a）在柱的三个有梁侧架设φ500x20钢管撑杆，柱的上下端均顶在梁的位置，钢管下端设置千斤顶，施加一定的顶升力，以抵消该柱所承受的竖向荷载；
（a）置换层的上层和下层同样设置支撑，并靠近上下节点使拆换层的力合理传至相邻层的核心区；
（b）对于支撑体系施加顶撑力的方法是：先将钢管就位，钢管的顶端设置U型托板后固定焊接牢固，从下部架设千斤顶顶升，然后打入钢楔，焊接加劲板；
（c）根据柱子目前荷载情况进行计算，选择合适的千斤顶，使卸荷量接近实际受力；
（d）在拆除层的钢管上段设置1道环梁，增加支撑体系的整体性，在梁柱核心区拆除以后不至于发生水平错动；
（e）加强施工监测，制定应急预案，先支撑后拆除，拆除后柱的沉降变形控制在2.5mm以内；
（e）拆除和重新浇筑时,可采用轻型拆除工具（如风钻、风镐）拆除柱子混凝土，也可部分采用静态破碎技术将混凝土酥松，混凝土拆除后保留原有竖向钢筋，采取植入角钢方式补强节点核心区承载力（参考高标号混凝土柱节点核心区按梁板低标号混凝土浇筑时的插短筋补强方案）。
3全过程控制计算
3.1结构建模
（a）结构已施工封顶，按实际荷载情况建模；
（b）结构梁、板、柱均现场实际施工尺寸进行建模；
（c）恒载仅考虑结构自重和4层以上建筑隔墙（4层以下还未砌墙），楼面建筑面层荷载和活荷载均不考虑（均未加载），不考虑地震作用及风荷载作用（施工时来50年一遇小震和50年一遇大风属于极小概率事件），考虑3层以上外围脚手架荷载（脚手架未拆）；
（d）临时钢支撑与原结构连接节点在置换过程中模拟为上下铰接柱；
（e）混凝土置换柱楼层上下端梁柱核心区节点在置换过程中模拟为拔除，如下图所示：
3.2置换支撑施加预应力
为减缓支撑型钢应力滞后的影响，以便更大限度发挥置换支撑的作用，采用千斤顶对支撑型钢进行预加载。在YJK软件中，采用对支撑构件施加支座位移模拟变形荷载的形式进行加载，本项目支撑钢管变形暂取4.0mm(此变形下，与置换柱交接的三根梁端实际配筋值刚好达到设计配筋值的1.35倍)，由置换柱楼层层高6.6m计算可得初始预加顶升力为1700kN~2000kN，如下图：
3.3置换部位变形分析
由 3.2置换支撑内力分析数值计算出的变形
3.4置换中原结构分析
柱混凝土置换过程中，结构整体纵筋配筋及柱轴压比与原设计对比，得出的构件配筋和轴压比满足规范要求，因此柱混凝土置换过程中原结构安全。
4结论
通过计算分析，需在-1层~5层范围每层与此柱交接的3根框架梁下钢管支撑，钢管支撑采用300吨级液压千斤顶施加200吨顶升力可保证结构安全。
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