局部框架柱托梁换柱加固施工方案

横店影视城-唐城-王府东阙楼工程

横店集团建设有限公司 2015年5月26日

目 录

一、工程概况 .................................................................................................................................. 2 二、主要编制施工依据 ................................................................................................................... 2 三、施工组织管理........................................................................................................................... 2

（一）施工组织机构 ..................................................................................................................... 2 （二）施工单位与职能分工 ......................................................................................................... 6

四、托梁换柱施工方法 ................................................................................................................... 4

（一）施工工艺流程 ..................................................................................................................... 5 （二）施工方法 ............................................................................................................................. 6

五、卸载钢支顶的设计验算 ........................................................................................................... 4

（一）框架柱所承受的竖向荷载 ................................................................................................. 5 （二）钢支柱满足轴向承载力要求所需截面计算 ...................................................................... 6 （三）钢支柱整体稳定性与局部稳定性验算 .............................................................................. 6

六、质量保证措施........................................................................................................................... 1 七、施工安全措施........................................................................................................................... 4

局部框架柱托梁换柱加固施工方案

一、工程概况

横店影视城-唐城-王府东阙楼工程现已结顶，在中间结构验收中发现底层部分框架柱C25混凝土强度不符合设计要求。2015年5月21日，经集团工程监管部、集团建设有限公司、横店古建筑设计院等单位会议决定，对C15以下的混凝土柱进行置换重新浇筑混凝土处理，C15~C20的混凝土柱进行加固补强处理，C20~C25的混凝土柱通过设计验算能满足使用安全要求时不作处理。本方案针对C15以下的混凝土框架柱采用托梁换柱法重新浇筑混凝土进行编制，具体针对5/D部位典型混凝土柱进行编制。

二、主要编制施工依据

1、横店古建筑设计院设计施工图；

2、建筑工程施工质量验收统一标准GB50300； 3、混凝土结构加固设计规范（GB50367）； 4、建筑结构荷载规范（GB50009）； 5、钢结构设计规范（GB50017）； 6、建筑施工安全检查标准（JGJ59）。

三、施工组织管理

（一）施工组织机构

横店建筑工程有限公司 工程施工项目部 专业加固公司 卸荷施工组 测量观测组 钢筋班组 木工班组 混凝土班组

（二）施工单位与职能分工

总包单位：横店建筑工程有限公司，负责本次加固施工方案的落实，并上报集团工程监管部进行审查，负责方案实施的监督及对分包专业公司的管理。

工程施工项目部：春秋唐城陈金水项目部，负责被置换框架柱承受荷载的卸除、被置换框架柱拆除、建筑结构的位移变形观测及置换框架柱钢筋混凝土工程的施工。

专业分包公司：浙江汇泰建筑特种工程有限公司，负责本次加固补强混凝土柱的加固设计及其具体施工。

四、托梁换柱施工方法

（一）施工工艺流程

放线→钢支顶施工→待置换框架柱卸载→拆除待置换混凝土框架柱→置换框架柱钢筋混凝土施工→置换框架柱混凝土养护、修整→拆除卸载支顶→完成施工。 （二）施工方法

1、放线：按施工图纸放出各层所在置换柱位置的纵横向轴线；根据轴线放出卸载钢构件的支顶位置，并由专业测量人员进行复核、记录。

2、按被置换框架柱所承受的荷载进行各层钢支顶设计，本方案按典型框架柱——5/D部位框架柱进行设计；按设计要求进行钢支顶施工。

（1）5/D部位框架柱的钢支顶施工设计 5/D轴框架柱卸载方案设计施工图如下：

钢支垫14.150千斤顶10.850卸载钢支顶安全钢支顶快凝快硬高强自流平灌浆料灌浆-0.060C20混凝土浇筑密实

5/D轴框架柱卸载方案立面图

10卸载钢支顶650D轴5轴DC5轴DED轴5637510安全钢支顶

5/D轴框架柱卸载方案（首层）平面图

B+2×100H+2×100梁中心线100100

钢支顶图

270×600×16钢垫板270×450×20钢垫板千斤顶

千斤顶钢支顶安装图

270×600×16钢垫板270×450×20钢垫板15-20厚快凝快硬高强自流平灌浆料补平

安全钢支顶安装图

2、5/D轴框架柱卸载置换施工

（1）施工顺序：安装首层千斤顶卸载钢支顶，首层卸载→安装首层安全支顶，安全支顶底座灌浆→安装上一层千斤顶卸载钢支顶，上一层卸载→如此自下层至上层进行，直至到最高层→待置换框架柱拆除→置换框架柱钢筋混凝土施工→置换框架柱修整，养护→自上至下拆除千斤顶卸载钢支顶和安全支顶。

（2）千斤顶卸荷要求：千斤顶卸载时，各荷载平均分10级逐级进行卸荷，各层卸载点按级轮流循环卸载或同时卸载，各级段卸荷时间间隔控制为10分钟。

（3）卸载时位移观测：由专人使用光学水准仪与经纬仪进行观测。观测方法如下：各层在通过要置换框架柱的梁上和该框架柱上部设置沉降位移观测点（每条梁不少于2个，柱一个）。施工开始前进行首次观测并做好观测记录；加固施工卸载时每加一级荷载观测一次，并将观测到的梁绕度值和框架柱位移变化及时汇报给现场施工负责人，梁绕度值和框架柱位移最大值不得超过梁净跨1/250；卸载完成后在置换框架柱混凝土期间每4小时观测一次，当绕度值和框架柱位移最大值超过梁净跨1/250时，检查千斤顶压力表读数，加大支顶力（或增加支顶数）将梁变形进行顶回修正。

五、卸载钢支顶的设计验算

本方案按典型框架柱——5/D部位框架柱进行设计验算。 （一）框架柱所承受的竖向荷载

框架柱所承受的竖向荷载如下表（荷载单位为kg）：

序号12345671011121314位置/钢支架受力范围4.370标高以下4.370~8.4508.450~10.85010.850~14.15014.150标高以上8.450~10.85010.850~14.15014.150标高以上8.450~10.85010.850~14.15014.150标高以上8.450~10.85010.850~14.15014.150标高以上恒载标准值37693432309524571998882758584596593441793261513037032900恒载计算值452341183714294823801059270305515712150153913614434805轴 DE端5轴 DC端D轴 端D轴 56端

（二）钢支柱满足轴向承载力要求所需截面计算

钢支柱材质选用Q235钢，抗压强度设计值取f=190N/mm2，则按满足轴向承载要求钢支柱的受力有效断面面积分别不小于：

AS1=N1/f=4523×10/190=238mm2； AS2=N2/f=4118×10/190=217 mm2； AS3=N3/f=3714×10/190=195mm2； AS4=N4/f=2948×10/190=155mm2； AS5=N5/f=2380×10/190=125mm2； AS6=N6/f=10592×10/190=557mm2； AS7=N7/f=7030×10/190=370mm2； AS8=N8/f=5515×10/190=290mm2； AS9=N9/f=7121×10/190=375mm2； AS10=N10/f=5015×10/190=2mm2； AS11=N11/f=3913×10/190=206mm2； AS12=N12/f=6156×10/190=324mm2； AS13=N13/f=4444×10/190=234mm2； AS14=N14/f=3840×10/190=202mm2。 采用统一规格I10的工字钢支柱，其有效截面面积AS=1430mm2。 （三）钢支柱整体稳定性与局部稳定性验算 按支柱进行稳定性验算。

工字钢支柱轴心压力计算最大值：Nmax=105920KN； 工字钢支柱截面面积：AS=1430mm2；

工字钢支柱计算长度：L0=1.0×10.46=10.46m；

工字钢支柱截面回转半径（查手册）：i0X=414mm；i0Y=152mm；

工字钢支柱长细比：λX=L0/i0X=10460/414=25，λY=L0/i0Y=10460/152=69；

λX×√𝑓𝑦/235=25×√190/235=22.5 λY×√𝑓𝑦/235=69×√190/235=62.0

轧制I10工字钢，b/h=68/100=0.68＜0.8，对X轴为a类截面，对Y轴为b类截面；按《钢结构设计规范》（GB50017）附录C表，查得轴心受压构件工字钢支柱的稳定系数：φX=0.9765，φy=0.797；

工字钢支柱整体稳定验算：

N/(φX×AS)=10592×10/（0.9765×1430）=76N/mm2＜f=215N/mm2 N/(φY×AS)=10592×10/（0.797×1430）=93N/mm2＜f=215N/mm2 满足整体稳定要求； 工字钢支柱局部稳定验算：

翼缘板外伸宽度与厚度之比：b/t=68/7.6=8.9＜（10+0.1λmax）（10+0.1×69）√235/𝑓𝑦=√235/190=18.8；

腹板计算高度与厚度之比：h0/tw=（100-7.6×2）/4.5=18.8＜（25+0.5λmax）√235/𝑓𝑦=（25+0.5×69）√235/190=66.2；

满足局部稳定要求。

六、质量保证措施

1、浇灌混凝土采用早强型自密实混凝土，掺加高强高坍免振自流平外加剂，混凝土强度等级为C30。

2、为使方便混凝土浇灌和框架柱顶混凝土浇筑不留死角，在框架柱顶、框架梁下处柱模板留设浇灌口，呈漏斗型，尺寸要求如下图所示。

250200浇灌漏斗口

混凝土浇灌漏斗口剖面图

3、钢筋焊接焊缝表面光滑平整、平缓过渡，弧坑应饱满。根据钢筋级别、直径、接头形式和焊接位置，选择适宜焊条直径和焊接电流，保证焊缝与钢筋熔合良好。

4、模板系统材料规格要一致、表面平整，并具有足够的强度和刚度。 5、模板拆除后要及时进行混凝土养护，养护时间不小于7天。

6、在置换框架柱混凝土强度达到C20以上时，方可凿除浇灌漏斗口突出部分混凝土。

七、施工安全措施

1、施工现场要严格封闭，严禁无关人员进入场所，专设保安人员现场值班。 2、托换框架柱施工卸载时，首先检查支顶、垫板质量及是否安放到位，并垂直可靠。 3、卸载施工必须严格按施工方案要求按层、分级、循环或同时进行施工。

4、卸载施工过程中必须全程做好位移变形观测，若梁的绕度值和框架柱位移值发生明显变化时，须停止卸载施工；发现严重险情时，应及时通知作业人员撤离。

5、当卸载完成后在置换施工时，若梁的绕度值和框架柱位移值发生变化大于梁静跨1/250时，应及时回顶修正，确保结构安全。

6、被置换框架柱凿除必须使用人工或小型电动凿毛机凿除；严禁采用风镐凿除，防止振动引起钢支顶受力变化。