混凝土結構置換支撐技術的全過程控制研究

張力波

摘 要：在眾多建筑工程中，采用混凝土結構置換的方式比較常見。這種方式不僅提升了原有建筑結構的整體穩定性，同時對于建筑工程的發展也起到了重要的促進作用。在處理過程中，研究人員需要認真分析已有建筑結構的實際情況，然后設計科學的置換支撐方案，做好支撐工作，同時還需要做好全稱的計算。將計算結果和標準的結果進行比較分析，確保混凝土結構置換工程的整體安全性。

關鍵詞：混凝土結構；置換技術；全過程控制；研究分析

混凝土材料本身的穩定性和硬度就比較強，將其應用到建筑施工中已經成為一種普遍的趨勢。混凝土結構置換支撐技術越來越受到人們的廣泛關注，但在置換工程中技術人員需要嚴格地按照工程的特點，做好原工程的測量以及分析工作，保證置換方案達到一定的科學性和完整性。并且做好測量結果的記錄，為以后的類似工程打好基礎。

1 工程概況

此項工程主要是以框筒結構為主，其中分為地上和地下兩個部分，地上為高層40層，地下為3層。屋頂的標高可以達到160m左右。在施工一段時間之后，設計人員經過測量發現有個別混凝土柱達不到設計的標準。但是又無法對已有的建筑結果進行拆除處理。為了保證工程建設的完整性和穩定性，工作人員只有采用混凝土置換的方式來進行修補。置換工程進行之前需要做好支撐，保證上下結構之間的穩定性。但是，需要注意的是，由于混凝土本身的重量較大，因此置換工程存在一定的危險性。所以，做好各個環節工程的測量工作極其重要，只有這樣才能保證置換工作的安全性和可靠性。

2 支撐方案分析

2.1 方案制定過程中需要考慮的主要因素

第一，工作人員需要認識到，支撐結構和建筑原結構之間并不是一個不可分割的整體，如果支撐結構不可靠，必然會造成嚴重的裂縫現象，甚至會出現結構變形以及安全事故問題。因此，工作人員的施工安全意識必不可少。第二，在支撐方案設計之前，設計人員應該對支撐結構本身的承重量，可能會出現的變形問題以及錨固的特點和方法等方面進行分析，同時還需要考慮到施工的空間以及對支撐體系造成影響的其他因素。第三，在進行混凝土置換的過程中，應該做到整體替換，不能將核心混凝土結構丟棄掉。第四，混凝土柱本身所承受的重量較大，支撐結構本身的荷載量需要達到標準，過大或者是過小都無法達到支撐的目的，甚至會帶來一定的多余附加力的影響。第五，從混凝土柱需要替換的區域可以看出，如果兩根相鄰的混凝土之間相互替換，那么經過拆除之后，兩根柱子就會失去支撐點。可見，處理不當的話很容易造成塌陷的問題。第六，在施工中，可能連續兩層的混凝土柱都需要替換，如果替換數量較大，很有可能會出現支撐不牢的問題，所以說研究人員應該做好各個方面的考慮工作。第七，由于這項施工工程本身無法采用大型的、先進的機器設備，因此，在進行拆除的過程中完全依靠的是人力，保證支撐體系不受到影響也是工作人員的工作重點。

2.2 置換支撐及施工方案

第一，在具體的支撐工程中，在混凝土柱的四周需要支設型鋼材料進行支撐，而且柱體的上下兩端一定要牢牢地頂住橫梁。只有施加相應的頂力，才能夠保證混凝土柱在豎直方向上承受較大的荷載力。第二，對于需要置換的層來說，無論是上層還是下層都需要做好支撐工作。工作人員需要在靠近節點的位置將重力傳到核心區域內。置換方案的思路可以從圖1中進行了解。第三，對于支撐體系施加頂撐力的方法是：先將H型鋼就位，型鋼的頂端固定焊接牢固，從下部架設千斤頂頂升，然后打入鋼楔，焊接加勁板；第四，根據柱子目前荷載情況進行計算，選擇合適的千斤頂，使卸荷量接近實際受力；第五，在拆除層的上段設置1道環梁，增加支撐體系的整體性，在梁柱核心區拆除以后不至于發生水平錯動；第六，按照實際施工情況重新建模計算，找到結構的薄弱環節，重點進行加固處理；第七，加強施工監測，制定應急預案，先支撐后拆除，拆除后柱的沉降變形控制在2.5mm以內。第八，對于個別特殊的柱（同一柱多層拆除），制定合理的拆除順序。拆除和重新澆筑時，可采用輕型拆除工具（如風鉆、風鎬）拆除柱子混凝土，也可部分采用靜態破碎技術將混凝土酥松，混凝土拆除后保留原有豎向鋼筋，并利用植筋增補一定的鋼筋，混凝土澆筑時強度提高一級。

3 全過程控制計算

3.1 結構建模

（a）結構已施工至地上6層，但為了保證置換施工過程中的荷載安全儲備，結構計算模型考慮地上第8層；（b）結構1～6層結構梁、板、柱均現場實際施工尺寸進行建模，第7層及第8層按結構施工圖進行建模計算；（c）恒載僅考慮結構自重，樓面施工活荷載考慮2kN/m2；不考慮地震作用及風荷載作用；（d）臨時鋼支撐與原結構連接節點在置換過程中模擬為鉸接；（e）混凝土置換柱樓層上下端梁柱核心區節點在置換過程中模擬為鉸接。

3.2 置換支撐施加預應力

為減緩支撐型鋼應力滯后的影響，以便最大限度發揮置換支撐的作用，采用千斤頂對支撐型鋼進行預加載。在SAP2000軟件中，采用對支撐構件施加變形荷載的形式進行加載，本項目支撐型鋼變形暫取1.5mm，由置換柱樓層層高3.20m計算可得初始預加應力為1020kN，初始壓應變為0.0004。

3.3 置換部位變形分析

由分析計算，柱混凝土置換過程中各置換撐桿托換點的豎向及水平（兩個方向）位移情況復雜。各置換撐桿托換點位移作為在置換支撐施工過程中千斤頂施加預加應力后梁柱核心區節點頂升量的控制依據，且應與置換鋼撐桿預加控制應力進行相互印證校核。

3.4 置換支撐內力分析

由分析計算，各置換鋼撐桿內力作為在置換支撐施工過程中千斤頂施加預加應力的控制依據，且應與置換支撐托換點預加位移頂升量進行相互印證校核。

3.5 置換中原結構分析

柱混凝土置換過程中，結構整體縱筋配筋及柱軸壓比與原設計對比，得出的構件配筋和軸壓比滿足規范要求，因此柱混凝土置換過程中原結構安全。

結束語

總而言之，在采用混凝土置換支撐技術的過程中，工作人員需要將工程的實際情況和具體的施工方案有機結合，同時充分地了解置換技術的應用原理。做好建模工作，將可能會出現的荷載力分析到位。另外，還需要準確地找到置換點，做好每一個環節的計算工作。最后，將構件的配筋和柱軸壓進行比較，保證混凝土結構置換工程達到一定的穩定性。■

參考文獻

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