某框架結構拆除及修復加固設計要點分析

張永生 （安徽省建筑科學研究設計院，安徽 合肥 230031）

1 引言

建筑業是我國國民經濟的支柱產業，建筑業的發展對促增長、保就業、助穩定有著重要的意義。現階段拆除改造、修復加固工程在建筑業領域占據著一定的比重，但技術的成熟性和體系的完整性尚需進一步推動與完善。文章以安徽省某市景區一混凝土框架結構拆除與后續修復加固設計為例，對過程中的技術難點、要點進行分析并提出相應的解決措施。

2 工程概況

本工程建筑面積約4500 m2，分東、西兩棟三層混凝土框架結構住宅聯排（中間采用抗震縫脫開，頂部設閣樓層）。建筑層高3 m、進深（Y向）約15 m，屋頂采用蓋瓦坡屋面，坡屋面處建筑標高13.2 m，抗震烈度6度，抗震等級Ⅴ級。現擬對西側建筑五跨進行拆除，保留西側建筑東側兩跨（一層局部三跨）。

3 拆除對原結構的受力影響分析

①整體指標影響：拆除框架結構西側五跨、保留東側兩跨（一層東側凸出，局部三跨），對保留建筑進行結構受力分析，整體指標中一層Y向偏心地震（規定水平力作用下），西南角角柱最大位移比達到1.79，大于抗震規范1.50的限值要求。

②構件受力影響：X向原為七跨連續梁，拆除后框架結構變成兩跨框架梁；原連續梁變為端跨梁，端跨梁底部彎矩加大，原梁底縱筋配筋不足，受彎承載能力超限約15%。

③抗震構造措施影響：原框架跨中梁、板在拆除時應做好鋼筋預留，修復加固時應進行處理以滿足梁、板端部錨固的要求。

4 拆除施工工藝及技術要點

4.1 拆除基本原則

本工程屬于混凝土結構民用建筑的局部結構拆改的工程施工范疇。考慮到待拆除構件的類型較多，單一拆除方式效率低、成本高，也不可能完成多樣的拆除工作，無法滿足工期要求；拆除方案設計時需考慮采取減少預留結構的震動，確保預留建筑安全性的措施。

4.2 拆除方案選擇

針對本工程拆除、修復的特點，采取無損拆除過渡跨、剩余部分機械拆除的施工方案。

4.3 無損拆除過渡跨施工工藝及技術要點

4.3.1 基本思路

分析預留結構→明確拆除順序→確定拆除范圍→搭設臨時滿堂支撐、預留施工通道→起重機械就位→鉆孔吊裝→構件切割→構件吊運→轉運清理→拆除施工層支撐、進行下一層拆除。

4.3.2 施工方法

人工與機械配合，人工剔鑿，用機械進行水平運輸及垂直運輸（板根據起重機械的回轉半徑和吊裝能力來確定構件的分塊大小，采取四點起吊法；梁采用雙索雙圈吊運；柱采取單索雙股吊運）。

4.3.3 無損拆除過渡跨方案設計技術要點

①綜合考慮施工安全、施工進度等要求，要自上而下分層拆除，先拆非承重（屋面瓦及防水層、保溫層、氣樓等）后拆承重，先內墻后外墻；按板、非承重墻、梁、承重墻、柱順序進行；嚴禁立體交叉同時拆除或數層同時拆除。在鑿除過程中始終應慢打、輕鑿。交界處鑿除順序為先板后梁，先板邊后板中。先沿板周邊手工開槽脫開梁，以減小鑿除板中時對原結構的振動。

②屋檐、陽臺、雨棚、外樓梯、廣告牌等容易失穩的外挑構件先行拆除；當拆除梁或懸挑構件時，應采取有效的控制下落措施。

③拆除建筑欄桿、樓梯、樓板等構件，應與建筑結構整體拆除進度相配合，不得先行拆除；建筑的承重構件應在其所承載的構件拆除后，再行拆除。

④落渣口選取在非人員上下、水平行走的通道位置，并落實防護措施；拆除后的墻體應及時清運，不得堆放在樓面上。

⑤拆除上層時，下部樓板梁或者鋼筋骨架網，作為臨時可靠的水平防護；嚴禁先拆除平面板件、割除水平鋼筋的危險做法。

⑥拆除梁和樓梯板時，必須從中間往兩端基本對稱進行，嚴禁先拆兩面端或一端后讓梁和樓梯板下墜；對跨度、荷載較大的梁、樓梯板的拆除應落實是否加設支護措施。梯板未拆除前，嚴禁對梯梁有破壞性損傷。

⑦拆除次梁與主梁：鑿0.1 mm的切割縫，割斷一端鋼筋（先下層后上層），使梁自然向另一端傾斜，割斷另一端鋼筋（先上后下）；對于保留建筑梁端應保證足夠的鋼筋預留長度。

⑧除立柱倒塌方向應選在下層梁或墻上，將立柱切斷部分鋼筋剝出，將反方向的鋼筋和兩側構造鋼筋割斷，向倒塌方向拉斷；嚴禁拆除獨立柱、墻時直接站立頂部作業，應設立單獨平臺或者安全防護，作業人員應在穩定的結構或腳手架上操作。

4.4 機械拆除技術要點

①當采用機械拆除建筑時，應從上至下逐段、逐跨、逐層進行拆除，并應分段進行，不得數層整體拆除；應先拆除非承重結構，再拆除承重結構。拆至邊跨時應采用有效防護措施防止結構失穩。

②拆除順序：拆除屋頂氣樓造型、外挑構件等→高度相匹配的拆除機械自上而下拆除外墻→自上而下逐層、逐跨拆除樓板、次梁、主梁和立柱。

5 修復加固設計要點

5.1 整體指標調整修復加固設計要點

①原因分析：本工程一層最大位移比超限，主要是由于預留建筑東側底層框架局部凸出造成結構剛度不均勻，質心與剛心部分偏置。

②調整措施：本工程為已有建筑的拆除修復，通過對比分析（如表1）及PKPM計算判定采取加大一層頂與西南角角柱相連的Y向框架梁截面（由240x400加大到240x500）施工周期短、施工可操作性強，經計算西南角角柱底層位移比由1.59變為1.38，滿足抗震規范3.4.4條第一款的要求。

③梁加大截面要點分析：梁新增縱筋通過植筋與原混凝土柱可靠錨固，單面新增受拉區U形箍筋與原梁箍筋焊接，焊接長度15d（如圖1）。

加固方法對比分析

5.2 結構承載力加強處理

針對預留梁連續跨變為端跨梁底部配筋不足（原混凝土梁跨中受彎承載能力超限約15%），本工程采取目前比較成熟的粘貼碳纖維復合材料的方法滿足結構承載力的要求。

5.3 中間層端節點梁鋼筋錨固處理

本工程中間層端節點梁縱筋水平段滿足0.4labe錨固，新建建筑通常采用梁筋90o彎折進行錨固。但本工程已經成型，現場彎折難度較大，不宜施工也不利于滿足有效保護層的相關構造要求。本工程通過新加端板焊接（鋼筋直徑≥20mm采用塞焊，＜20mm采用周邊圍焊）的方法（如圖2）解決中間層端節點梁鋼筋錨固的難題，同時切除多余的梁預留外伸鋼筋,并用聚合物砂漿包裹保護。

5.4 頂層端節點梁鋼筋錨固處理

①新建建筑常用柱縱筋在端節點外側和梁端頂部彎折搭接，以及梁縱筋在端節點外側直線搭接兩種方法滿足抗震構造措施要求。充分考慮以上兩種方法處理難度較大；本工程參考混凝土結構設計規范8.3.5條的啟示，對梁端通過焊接、粘貼鋼板來實現梁端鋼筋的有效錨固（如圖 3）。

②施工要點：a.鑿除加固處的粉刷層至混凝土結構層，將混凝土表面打磨平整，除去表面浮漿等雜質；b.梁縱筋與鋼板穿孔塞焊；c.鋼板與原混凝土表面沿灌膠孔用結構膠灌縫填實；d.聚合物砂漿包裹保護。

6 結論

①對于部分拆除、修復改造工程以不得損傷保留建筑為宗旨，前期應重視有效的受力分析與研究，為拆除、修復加固工作提供可靠、合理的技術支持。

②本建筑通過拆除、修復加固設計后經檢測鑒定后，可達到原設計標準的要求。

③本工程的拆除，會造成一定的資源浪費和環境污染，綠色拆除、修復加固的理念還需進一步落實完善。