1.东方电气集团东方电机有限公司 四川德阳 618000；2.四川新众建筑加固工程有限公司 四川成都 610041
摘要：小跨度空间提升技术，是先通过既有建筑部分区域的梁、板、柱进行加固，采用钢筋混凝土无损切割技术、同步顶升技术、检测监控技术切除部分梁、板、柱，新增钢绗架形成大跨度空间，以满足对大空间的功能要求。
关键词：空间提升；截柱；加固；湿法包钢；同步顶升；无损切割；监测
1、引言
随着我国经济持续快速增长，人们对建筑的使用功能不断提出新的要求，小空间结构已不能满足人们对公共场所的需求，对既有建筑的加固改造已成为建筑市场一项新的研究方向。我国正在大力提倡可持续发展战略，利旧因符合该战略的发展要求已经逐渐成为国家和企业需要实现的共同目标。将小跨度空间通过加固改造变成大跨度空间，是利旧的一个典型技术方案，该技术既不改变原结构外观特征，又能满足对大空间的要求。对比新建建筑，有着良好的经济效应，满足环保、节能要求。
2、工程概况
大鼎世纪广场1栋2层及3层结构加固项目位于四川省成都市高新区天府立交侧，紧邻火车南站，于2012年修建完工；原设计钢筋混凝土框架剪力墙结构，地面以上二十五~二十九层，地下二层，框架和剪力墙抗震等级均为二级。塔楼对应地下室部分框架和剪力墙抗震等级均为二级。
根据经营方对营业场地空间的需要，要求在1#楼2~3层间裙楼区域（1-10~1-13/1-F~1-J轴线范围）形成一个750㎡的跃层挑空大空间。通过改造加固满足空间要求的同时不改变其原设计使用年限。
3、处理方案
在1#楼2~3层间裙楼区域（1-10~1-13/1-F~1-J轴线）范围内，截掉4根框架柱和与之相连的框架梁。
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1）截掉4根框架柱后四层裙房楼板竖向承载设计；
2）补偿截掉框架柱、框架梁、裙房楼板开洞后的结构抗震刚度，使之满足原设计抗震要求。
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3）核算和加固因改变保留构件的边界条件带来的承载力及构造不满足规范的部分构件。
3.1主要加固方法：
1）在截掉柱的区段，加大周围柱截面，补偿竖向构件刚度，同时利用加大的柱截面作为支座，支承钢桁架。
2）四层楼板用钢桁架支托。
3）对构件承载力不足和抗震构造不满足的采用加大截面、粘钢板和碳纤维布的方式补强加固。
4）切柱、梁、板过程中对楼板、梁进行位移监控。
3.2 主要加固目标：最大程度的减小改变原设计的结构整体刚度，不降低原设计的抗震性能，不降低原设计构件的承载能力和抗震构造。
4、主要施工工艺
加柱截面、牛头强度达到设计要求→布置位移监控点→支撑4层楼板卸柱荷载→截断一段框架柱→在柱中间施加同步顶升荷载，卸楼板支撑荷载→调整楼板支撑，使柱位再次卸载→截掉3~4层柱→安装就位钢绗架→4层楼板向钢绗架加载→监控绗架变形，逐步卸掉楼板支撑→切割三层楼板、梁
4.1柱扩大截面法
本次柱扩大截面主要为放置安装钢绗架的8根框架柱。
1）原结构混凝土表面风化酥松层、碳化锈裂层及严重油污层应凿除清理，直至露出坚实基层，如有缺陷应及时修补或处置。
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2）混凝土基层表面应凿毛，应用水冲洗干净。
3）浇筑混凝土前应在原构件已经处理的基层表面涂刷一层纯水泥净浆界面结合剂。
4）当需对楼板凿洞时，应避免损伤原有钢筋；当新增钢筋与原构件钢筋焊接时，应局部仔细凿除原构件保护层，不应损伤原有钢筋。
5）浇筑新混凝土后应加强养护，使混凝土表面保持湿润，养护时间不少于14天。
4.2梁粘贴钢板、柱外粘角钢加固：
1）混凝土必须打磨至露出骨料新面并保证表面平整。
2）对钢板粘合面，应先用打磨机除去其铁锈及氧化膜，直至出现金属光泽，并进行糙化处理。
3）钢板（材）焊接时焊缝应平直，无虚焊、漏焊，焊接应符合《钢结构工程施工质量验收规范》
（GB 50205-2001）的要求。
4）用酒精或丙酮清洗混凝土、钢板的粘贴表面，使其粘贴部位的混凝土、钢板表面无灰尘、无油污。
5）将钢板置于预定位置，待粘结剂配制好后，即可进行压力注胶；注胶压力应先小后大，进胶宜缓慢，不应急促进胶，避免造成钢板与混凝土表面间粘结剂堵塞而形成空鼓现象。
6）钢板的有效粘贴面积不应小于95%。
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7）粘贴完毕后，所有外露铁件均应除锈、去污，刷防锈漆二道，并抹20mm厚的M7.5水泥砂浆保护层。
4.3板粘贴碳纤维布
1）受弯构件加固粘贴的多层纤维织物不宜截断。当受现场条件限制不得不截断时，相邻两层纤维织物宜按内短外长的原则分层截断；外层纤维织物的截断点宜越过内层截断点200mm以上，并应在截断点加设U形箍。
2）当采用环形箍、U形箍或环向围束加固正方形或矩形截面构件时，其截面棱角应在粘贴前通过打磨加以圆化：梁的圆化半径 r，对碳纤维不应小于20mm；柱的圆化半径 r，对碳纤维不应小于25mm。
3）碳纤维布粘贴施工完以后，表面抹20mm厚M7.5水泥砂浆保护层。
4）施工要求：
a.将构件表面打磨平整，若有凹陷处，应使用修补胶找平。
b.粘贴碳纤维布施工应按《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》（CECS 146：2003）进行，粘贴碳
纤维布施工完毕后，应对碳纤维加固施工做相应的抽测检验，其碳纤维布的有效粘贴面积不小于95%。
4.4植筋技术
1）采用植筋锚固时，其锚固部位的原构件混凝土不得有局部缺陷。若有局部缺陷，应先进行补强或加固处理后再植筋。
2）应先确定植筋位置，不应伤及主筋，若遇到标定位置与原钢筋位置相重叠，应通知设计单位变更钻孔位置。
3）施工过程中应注意对钻孔的清理及干燥处理；种植用钢筋不得有铁锈及油污，植筋时其钢筋宜先焊接后种植，需后焊时，其焊点距基材混凝土表面应大于15d，且应用冰水浸渍的湿毛巾包裹植筋根部。
4）胶粘剂未达到产品规定的固化期前，应静置养护，不得触动所植钢筋。
5）本工程承重结构植筋的最小锚固深度图中未注明者可按下表执行。
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4.5混凝土梁、柱、楼板无损切割
1）对需切割的梁板柱进行应力复核并编制支撑方案，搭设钢管脚手架临时支撑；
2）埋设应力传感片，采用同步顶升系统，对3楼楼板、梁、柱进行卸荷；卸荷过程中监控梁及楼板下绕位移；
3）根据监控应力值调整钢管脚手架支撑，使3楼楼板、梁、柱所受荷载转移至支撑杆；
4）用绳锯对框架柱进行无损切割，切割过程中全程监控梁、板下绕位移；
5）框架柱切割完成，安装钢绗架后，再对2楼楼板及梁无损切割。
4.6钢绗架制作及安装
1）为了确保钢绗架质量，钢绗架采用工厂定制钢构件
2）钢绗架的安装：
安装步骤：
加柱截面、牛腿强度达到要求→使用QY70吊装分段钢桁架进场→使用水平转运车移动分段钢桁架到指定位置→安装3层楼面支撑→焊接钢桁架→使用特制提升装置提升钢桁架→平移就位钢桁架到牛腿上→4层楼板向钢桁架加载→监控桁架变形、同时逐步卸掉楼板支撑→4层楼板全部支托在桁架→支撑后，切割3层楼板、梁、柱
4.7切柱及安装钢绗架过程中位移监控
（1）监控内容：
1）四根被切割柱附近预拱度；
2）4榀钢桁架受力后挠度及应变。
（2）监控数量
1）每根柱布置3个测点（需给柱切割留一个工作面），3层柱每个测点的支撑点对应楼板处，在2层各布置1个测点，用以监测支撑点的位移，合计24个测点。
2）每榀钢桁架跨中截面及原柱所在截面均为挠度测试截面，每个截面布置2个挠度测点，3层钢桁架每个挠度测点的支撑点对应楼板处，在2层各布置1个测点，用以监测支撑点的位移，合计32个位移测点。
3）每榀钢桁架跨中截面为应变测试截面，每个截面布置2个应变测点，共计8个应变测点。
（3）监控时间
1）柱预拱度监控时间为柱切柱前到拆除楼板支撑后8小时；
2）桁架变形监测及应变监测时间为拆除楼板支撑前到拆除楼板支撑后8小时。
（4）柱顶升量
初定拟顶升30mm，千斤顶卸载后剩余预拱度应大于等于25mm。
5、施工过程中应注意的问题
1）梁、板、柱在无损切割前需复核切割部位混凝土构件所受上部荷载，根据复核结果编制支撑方案，方案形成后应组织专家评审。
2）切柱过程中需全程进行应力和位移监控，切柱前需对4层的楼板用同步顶升系统进行反顶，反顶高度严格控制最大允许高度；
3）钢绗架采用工厂制作，确保焊接工艺符合设计标准，现场安装过程中严格控制焊缝质量；
4）钢绗架安装就位后，卸载楼板支撑荷载，应根据同步顶升系统缓慢卸载，卸载过程中对位移及应力全程监控，防止钢绗架受楼板冲击荷载而产生变形；
5）大空间形成后，对楼板及钢绗架继续进行位移监控，确保上部荷载完全转移只钢绗架和经加固的混凝土柱，监控时间为7d；
6、经济效果分析
1）一般情况下，类似的处理方案归纳为“托梁换柱”处理取消某根混凝土柱，本次小跨度空间提升技术综合了托梁换柱施工技术、同步顶升技术、应力位移监控技术，将复杂、施工难度大的施工项目程序化、可视化，使之有完整的理论依据，安全可靠，确保施工质量；
2）施工周期短，施工完毕能很快的投入后续使用；
3）工程造价较一般的拆除后再重建能节省大量的资金，经济效益显著；
4）小跨度空间提升技术能广泛的应用于商业体改造、老旧建筑功能型改造，有着良好的社会效益。
参考文献：
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[2]《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）
[3]《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）
[4]《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）
[5] 《钢结构结构设计规范》（GB 50017-2003）
[6] 《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3-2010）
[7]《混凝土结构加固设计规范》（GB 50367-2013）
[8]《混凝土结构后锚固技术规程》（JGJ 145-2013）
[9]王永强.结构“托梁换柱”加固处理案例分析（A）住宅与房地产1006-6012（2016）02
[10]姿敏.托梁换柱技术在工程中应用的实例分析[J] 山西建筑，2008，（14）：123-124
[11]潘宗山.“托梁换柱”在老厂房加固改造中的应用[J].福建建筑，2012，（05）：70-72
作者简介：
马宇强（出生年份—1988），性别：男，民族：汉，籍贯：四川成都，职务/职称：工程师，学历：本科，单位：东方电气集团东方电机有限公司，研究方向：建筑维护。