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【摘要】：本文介绍了天津美术馆钢结构托梁拔柱施工技术，对其工艺原理、施工要点、过程监测进行了阐述。托梁拔柱法具有对生产及生活影响较小、改造时间短、费用低等优点，从而实现建筑物新的使用功能。
【关键词】：天津美术馆、托梁拔柱、钢结构、卸载、控制
【 abstract 】 this paper introduces tianjin museum steel structure LiangBa column "construction technology, the process principle, key points of construction, process monitoring is discussed in this paper. "LiangBa column of production and life method has less effect, the transformation of short time, low cost advantage, so as to realize the building of the new use function.
【 key words 】 : tianjin art gallery, holds LiangBa column, steel structure, unloading, control
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号
1工程概况
天津美术馆工程是天津文化中心四大场馆之一，建筑面积46011㎡，建筑高度30m，该工程地下一层、地上四层，结构形式为钢框架-剪力墙结构。
由于建筑使用功能的局部调整，依据天津市建筑设计研究院出具的首层局部变更平面及钢梁加固详图，首层3/J 轴线的Φ700×30mm钢柱需要拆除，并对3/H～K 轴线的钢梁进行加固。拔柱位置如图1.1所示。
需要拆除的钢柱外包200mm厚混凝土已浇筑完成，需要加固的钢梁外表面防火涂料已施工完毕，托梁拔柱前现场状况如图1.2所示。
2方案设计
考虑本工程为新建项目，工期较紧，经过对“大掀盖”、“托梁拔柱”等多种方案进行比较，从安全、技术、经济和工期等多方面综合考评后，确定了“拔柱换梁”的施工方法。采取的设计方案主要有以下几点：
1）首层3/J 轴线的Φ700×30mm钢柱环板以下需要拆除，环板以上部分钢柱与钢梁节点部位保留。
2）拆除钢柱必然引起楼层钢梁的内力重分配，环板以上钢柱受两侧钢梁挤压变形，需在保留钢柱内浇筑混凝土加固。
3）钢柱拆除后，楼面钢梁跨度是原钢梁的2倍以上，所以必须通过加大钢梁截面以提高钢梁刚度，通过原结构梁下焊接T型钢梁的方法实现。补强T型钢分段如图2.1所示。
3托梁拔柱施工
3.1施工工艺流程
工艺原理为在拟拆除钢柱上焊接钢牛腿，采用两个32T 的螺旋千斤顶，对称支撑在钢梁或钢柱环板的下翼缘，先拆除千斤顶以上钢柱，焊接补强钢梁，进行焊缝检测及螺旋千斤顶的卸载和拆除，最后拆除下段钢柱，具体工艺流程如图3.1所示。
3.2施工要点
1）经设计同意，拟拆除钢柱外包150mm厚C40混凝土为装饰混凝土，不参与结构受力计算，在托梁拔柱之前可以进行全部剔除。
2）在钢柱上焊接H450×250×8×12钢牛腿并进行焊缝检测，把两个32T的螺旋千斤顶支撑在钢梁或环板的下翼缘。如图3.2.1所示。
3）采用千斤顶将钢梁起拱10mm，先切割拆除第一次需要拆除的零部件；在切割钢柱时，采用两人对称切割，边切割边观察切割缝隙的大小变化，如果切割缝隙变小，应停止切割，调节千斤顶，增加千斤顶上顶应力。
4）对加工好的补强T型钢梁在地面的拼装。采用在原钢梁下设置吊装葫芦的方法对钢梁进行提升，吊装葫芦为hsz-5，起重量为5t；提升到位临时固定且校正合格后进行补强钢梁的焊接。如图3.2.2所示。
5）施工完成的卸载
5）千斤顶卸载为本次托梁拔柱的关键点，卸载前需要完成的工作内容包括：焊缝已焊接完成经探伤验收合格；钢柱与环板节点部位的砼强度达到设计要求具备抗压性能；T型托梁施工质量经验收合格；支撑螺旋千斤顶处于很好的受力状态。
卸载方案采用螺旋千斤顶的自锁功能，两侧的两个千斤顶同步卸载，先卸载5mm,让结构自身受力过度完成后，再卸载至千斤顶离开钢梁的底面，完成本次卸载工作，让结构受力达到设计状态。
6）最后拆除下段钢柱，对焊接点部位进行打磨及油漆涂装，对补强部位进行防火涂料涂装。
4施工过程监控
施工过程中的结构安全以及钢梁在加固完成后的挠度值控制是本工作的重点，关系到托梁拔柱工作的成功与否。
监控主要手段为构件的变形监控，变形控制主要采用的仪器为全站仪，观测控制点为节点的上环板的下底面，监控主要包括以下内容：
1）千斤顶取代钢柱受力时，通过ANSYS进行分析，千斤顶受力180KN，钢牛腿变形0.14mm，对钢牛腿的变形进行精确观测，超过该值即代表千斤顶达到受力状态，观测部位为钢牛腿的外侧。
2）上段钢柱拆除过程中是结构受力完全转化，确保结构安全的关键，通过观测节点的变形，如发生较大变形出现异常时，应停止钢柱切割。
3）托梁拔柱完成后的千斤頂卸载，是成功与否的关键，因此在卸载过程中需全程监控，在卸载完成后连续观测三天，发现较大异常应停止卸载，重新研讨加固方案。
4）施工前复测柱顶楼板标高，并在施工过程中监测楼板标高变化。标高出现较大变化时，停止卸载，并组织相关单位论证或者采取加固措施。
5）施工过程中加强对拆除钢柱周圈范围内的钢柱垂直度监测，超过规范允许范围应停止施工，查找原因。
5结语
本工程托梁拔柱施工前编制了详细的施工方案并组织了专家论证，准备工作充分、合理、有效，7d完成托梁拔柱施工，达到了良好地效果。托梁拔柱的方法，与传统的大掀盖改造相比，具有对生产及生活影响较小、改造时间短、费用低等优点，可实现建筑物新的使用功能，从而满足使用者的要求。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
【关键词】：天津美术馆、托梁拔柱、钢结构、卸载、控制
【 abstract 】 this paper introduces tianjin museum steel structure LiangBa column "construction technology, the process principle, key points of construction, process monitoring is discussed in this paper. "LiangBa column of production and life method has less effect, the transformation of short time, low cost advantage, so as to realize the building of the new use function.
【 key words 】 : tianjin art gallery, holds LiangBa column, steel structure, unloading, control
中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号
1工程概况
天津美术馆工程是天津文化中心四大场馆之一，建筑面积46011㎡，建筑高度30m，该工程地下一层、地上四层，结构形式为钢框架-剪力墙结构。
由于建筑使用功能的局部调整，依据天津市建筑设计研究院出具的首层局部变更平面及钢梁加固详图，首层3/J 轴线的Φ700×30mm钢柱需要拆除，并对3/H～K 轴线的钢梁进行加固。拔柱位置如图1.1所示。
需要拆除的钢柱外包200mm厚混凝土已浇筑完成，需要加固的钢梁外表面防火涂料已施工完毕，托梁拔柱前现场状况如图1.2所示。
2方案设计
考虑本工程为新建项目，工期较紧，经过对“大掀盖”、“托梁拔柱”等多种方案进行比较，从安全、技术、经济和工期等多方面综合考评后，确定了“拔柱换梁”的施工方法。采取的设计方案主要有以下几点：
1）首层3/J 轴线的Φ700×30mm钢柱环板以下需要拆除，环板以上部分钢柱与钢梁节点部位保留。
2）拆除钢柱必然引起楼层钢梁的内力重分配，环板以上钢柱受两侧钢梁挤压变形，需在保留钢柱内浇筑混凝土加固。
3）钢柱拆除后，楼面钢梁跨度是原钢梁的2倍以上，所以必须通过加大钢梁截面以提高钢梁刚度，通过原结构梁下焊接T型钢梁的方法实现。补强T型钢分段如图2.1所示。
3托梁拔柱施工
3.1施工工艺流程
工艺原理为在拟拆除钢柱上焊接钢牛腿，采用两个32T 的螺旋千斤顶，对称支撑在钢梁或钢柱环板的下翼缘，先拆除千斤顶以上钢柱，焊接补强钢梁，进行焊缝检测及螺旋千斤顶的卸载和拆除，最后拆除下段钢柱，具体工艺流程如图3.1所示。
3.2施工要点
1）经设计同意，拟拆除钢柱外包150mm厚C40混凝土为装饰混凝土，不参与结构受力计算，在托梁拔柱之前可以进行全部剔除。
2）在钢柱上焊接H450×250×8×12钢牛腿并进行焊缝检测，把两个32T的螺旋千斤顶支撑在钢梁或环板的下翼缘。如图3.2.1所示。
3）采用千斤顶将钢梁起拱10mm，先切割拆除第一次需要拆除的零部件；在切割钢柱时，采用两人对称切割，边切割边观察切割缝隙的大小变化，如果切割缝隙变小，应停止切割，调节千斤顶，增加千斤顶上顶应力。
4）对加工好的补强T型钢梁在地面的拼装。采用在原钢梁下设置吊装葫芦的方法对钢梁进行提升，吊装葫芦为hsz-5，起重量为5t；提升到位临时固定且校正合格后进行补强钢梁的焊接。如图3.2.2所示。
5）施工完成的卸载
5）千斤顶卸载为本次托梁拔柱的关键点，卸载前需要完成的工作内容包括：焊缝已焊接完成经探伤验收合格；钢柱与环板节点部位的砼强度达到设计要求具备抗压性能；T型托梁施工质量经验收合格；支撑螺旋千斤顶处于很好的受力状态。
卸载方案采用螺旋千斤顶的自锁功能，两侧的两个千斤顶同步卸载，先卸载5mm,让结构自身受力过度完成后，再卸载至千斤顶离开钢梁的底面，完成本次卸载工作，让结构受力达到设计状态。
6）最后拆除下段钢柱，对焊接点部位进行打磨及油漆涂装，对补强部位进行防火涂料涂装。
4施工过程监控
施工过程中的结构安全以及钢梁在加固完成后的挠度值控制是本工作的重点，关系到托梁拔柱工作的成功与否。
监控主要手段为构件的变形监控，变形控制主要采用的仪器为全站仪，观测控制点为节点的上环板的下底面，监控主要包括以下内容：
1）千斤顶取代钢柱受力时，通过ANSYS进行分析，千斤顶受力180KN，钢牛腿变形0.14mm，对钢牛腿的变形进行精确观测，超过该值即代表千斤顶达到受力状态，观测部位为钢牛腿的外侧。
2）上段钢柱拆除过程中是结构受力完全转化，确保结构安全的关键，通过观测节点的变形，如发生较大变形出现异常时，应停止钢柱切割。
3）托梁拔柱完成后的千斤頂卸载，是成功与否的关键，因此在卸载过程中需全程监控，在卸载完成后连续观测三天，发现较大异常应停止卸载，重新研讨加固方案。
4）施工前复测柱顶楼板标高，并在施工过程中监测楼板标高变化。标高出现较大变化时，停止卸载，并组织相关单位论证或者采取加固措施。
5）施工过程中加强对拆除钢柱周圈范围内的钢柱垂直度监测，超过规范允许范围应停止施工，查找原因。
5结语
本工程托梁拔柱施工前编制了详细的施工方案并组织了专家论证，准备工作充分、合理、有效，7d完成托梁拔柱施工，达到了良好地效果。托梁拔柱的方法，与传统的大掀盖改造相比，具有对生产及生活影响较小、改造时间短、费用低等优点，可实现建筑物新的使用功能，从而满足使用者的要求。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。