混凝土结构置换支撑技术的全过程控制研究

张力波

摘 要：在众多建筑工程中，采用混凝土结构置换的方式比较常见。这种方式不仅提升了原有建筑结构的整体稳定性，同时对于建筑工程的发展也起到了重要的促进作用。在处理过程中，研究人员需要认真分析已有建筑结构的实际情况，然后设计科学的置换支撑方案，做好支撑工作，同时还需要做好全称的计算。将计算结果和标准的结果进行比较分析，确保混凝土结构置换工程的整体安全性。

关键词：混凝土结构；置换技术；全过程控制；研究分析

混凝土材料本身的稳定性和硬度就比较强，将其应用到建筑施工中已经成为一种普遍的趋势。混凝土结构置换支撑技术越来越受到人们的广泛关注，但在置换工程中技术人员需要严格地按照工程的特点，做好原工程的测量以及分析工作，保证置换方案达到一定的科学性和完整性。并且做好测量结果的记录，为以后的类似工程打好基础。

1 工程概况

此项工程主要是以框筒结构为主，其中分为地上和地下两个部分，地上为高层40层，地下为3层。屋顶的标高可以达到160m左右。在施工一段时间之后，设计人员经过测量发现有个别混凝土柱达不到设计的标准。但是又无法对已有的建筑结果进行拆除处理。为了保证工程建设的完整性和稳定性，工作人员只有采用混凝土置换的方式来进行修补。置换工程进行之前需要做好支撑，保证上下结构之间的稳定性。但是，需要注意的是，由于混凝土本身的重量较大，因此置换工程存在一定的危险性。所以，做好各个环节工程的测量工作极其重要，只有这样才能保证置换工作的安全性和可靠性。

2 支撑方案分析

2.1 方案制定过程中需要考虑的主要因素

第一，工作人员需要认识到，支撑结构和建筑原结构之间并不是一个不可分割的整体，如果支撑结构不可靠，必然会造成严重的裂缝现象，甚至会出现结构变形以及安全事故问题。因此，工作人员的施工安全意识必不可少。第二，在支撑方案设计之前，设计人员应该对支撑结构本身的承重量，可能会出现的变形问题以及锚固的特点和方法等方面进行分析，同时还需要考虑到施工的空间以及对支撑体系造成影响的其他因素。第三，在进行混凝土置换的过程中，应该做到整体替换，不能将核心混凝土结构丢弃掉。第四，混凝土柱本身所承受的重量较大，支撑结构本身的荷载量需要达到标准，过大或者是过小都无法达到支撑的目的，甚至会带来一定的多余附加力的影响。第五，从混凝土柱需要替换的区域可以看出，如果两根相邻的混凝土之间相互替换，那么经过拆除之后，两根柱子就会失去支撑点。可见，处理不当的话很容易造成塌陷的问题。第六，在施工中，可能连续两层的混凝土柱都需要替换，如果替换数量较大，很有可能会出现支撑不牢的问题，所以说研究人员应该做好各个方面的考虑工作。第七，由于这项施工工程本身无法采用大型的、先进的机器设备，因此，在进行拆除的过程中完全依靠的是人力，保证支撑体系不受到影响也是工作人员的工作重点。

2.2 置换支撑及施工方案

第一，在具体的支撑工程中，在混凝土柱的四周需要支设型钢材料进行支撑，而且柱体的上下两端一定要牢牢地顶住横梁。只有施加相应的顶力，才能够保证混凝土柱在竖直方向上承受较大的荷载力。第二，对于需要置换的层来说，无论是上层还是下层都需要做好支撑工作。工作人员需要在靠近节点的位置将重力传到核心区域内。置换方案的思路可以从图1中进行了解。第三，对于支撑体系施加顶撑力的方法是：先将H型钢就位，型钢的顶端固定焊接牢固，从下部架设千斤顶顶升，然后打入钢楔，焊接加劲板；第四，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；第五，在拆除层的上段设置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；第六，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；第七，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。第八，对于个别特殊的柱（同一柱多层拆除），制定合理的拆除顺序。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，并利用植筋增补一定的钢筋，混凝土浇筑时强度提高一级。

3 全过程控制计算

3.1 结构建模

（a）结构已施工至地上6层，但为了保证置换施工过程中的荷载安全储备，结构计算模型考虑地上第8层；（b）结构1～6层结构梁、板、柱均现场实际施工尺寸进行建模，第7层及第8层按结构施工图进行建模计算；（c）恒载仅考虑结构自重，楼面施工活荷载考虑2kN/m2；不考虑地震作用及风荷载作用；（d）临时钢支撑与原结构连接节点在置换过程中模拟为铰接；（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铰接。

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，以便最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SAP2000软件中，采用对支撑构件施加变形荷载的形式进行加载，本项目支撑型钢变形暂取1.5mm，由置换柱楼层层高3.20m计算可得初始预加应力为1020kN，初始压应变为0.0004。

3.3 置换部位变形分析

由分析计算，柱混凝土置换过程中各置换撑杆托换点的竖向及水平（两个方向）位移情况复杂。各置换撑杆托换点位移作为在置换支撑施工过程中千斤顶施加预加应力后梁柱核心区节点顶升量的控制依据，且应与置换钢撑杆预加控制应力进行相互印证校核。

3.4 置换支撑内力分析

由分析计算，各置换钢撑杆内力作为在置换支撑施工过程中千斤顶施加预加应力的控制依据，且应与置换支撑托换点预加位移顶升量进行相互印证校核。

3.5 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。

结束语

总而言之，在采用混凝土置换支撑技术的过程中，工作人员需要将工程的实际情况和具体的施工方案有机结合，同时充分地了解置换技术的应用原理。做好建模工作，将可能会出现的荷载力分析到位。另外，还需要准确地找到置换点，做好每一个环节的计算工作。最后，将构件的配筋和柱轴压进行比较，保证混凝土结构置换工程达到一定的稳定性。■

参考文献

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