某框架柱局部托换及加固工程施工方案

柱局部托换及加固工程施工组织施工方案工程概况简介：由***建设集团承建的***IC期小高层工程J栋工程现已施工至9层，2009年5月6日J栋转换层拆除模板后，项目部与监理公司联合检查组，对拆模后发现J栋36轴交E轴（需加大截面）；35轴交D轴（需置换后加大截面），35轴交E轴（需包钢处理）共三条柱在柱施工缝位置发现质量缺陷，后经监理方，业主，设计院，质检站等相关部门会议研究决定由设计院提出补强设计方案，现我司根据设计院的设计方案制定施工组织设计方案如下。施工组织依据海外设计院的加固设计图纸（结G-27及其附图）钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001建筑工程施工质量验收评定统一标准GB50300-2001建筑工程质量检验评定标准GBJ301-88混凝土质量控制标准GB50164-92预应力混凝土结构技术规程JGJ/T92-93建筑机械使用安全技术规程JGJ33-2001混凝土结构加固设计规范（GB50367-2006）加固施工组织管理机构为保质保量完成本次加固施工，确保完成设计要求。我项目部以项目经理亲自挂帅，组成本次加固施工领导小组，分工与职能如下：1)现场生产组织架构框图：总包单位专业加固公司植筋组钢构施工组化学灌浆组卸荷施工组搬运工组测量观测组职能分工总包单位：***建设集团有限公司广州公司，负责本次加固施工方案的初步审查，上报业主及监理公司的审查，负责方案实施中的监督与对分包专业公司的管理。主要负责人为项目经理***，领导小组成员：技术负责人**，工程师**、主办施工员邝***、专业质量检查员***。专业分包公司：广州市***灌浆工程有限公司，负责本次加固的具体施工。项目经理：**文现场负责人：**植筋组：3人，负责人：肖**，工作负责范围：柱加固钢筋的植筋，柱包钢化学螺栓的植入。钢构施工组：3人，负责人：张**负责施工范围：柱包钢的钢结构的制作与安装。柱卸载化学灌浆组：4人，负责人：谭***负责施工范围：柱包钢，干包钢板后的压力注胶，结构混凝土表面蜂窝的修补。卸荷施工组：4人，负责人关***负责柱施工的加载卸荷与与千斤顶的卸载工作搬运工组；6人，负责人：李**负责所有材料的现场搬运与安装配合。测量观测组：2人，负责人，**，负责卸载置换施工期间的转换梁位移观测。施工总体工艺流程及施工工艺根据图纸放线卸载(混凝土置换)柱主筋植筋楼板开孔钢筋施工S型箍筋植筋模板施工膨胀混凝土施工混凝土养护卸载拆除完成施工。１）放线施工：按施工图纸在首层和地下室放出35，36轴轴线和E,D轴轴线。根据轴线放出加大柱的边线、加固需要植入的柱柱筋位置及回顶卸载钢柱支顶位置的位置线，并由专业测量工程师进行复核。由监理复核，做好记录。2）按设计院提供的卸荷要求参数，如附图对柱进行卸载，卸载要求按拾级进行，每级加载间隔时间为30分钟。加载控制方法如下：选定上海江南千斤顶厂QW200型油压千斤顶做为卸载专用千斤顶，（千斤顶行程：200毫米、缸径：190毫米、压力：67Mpa）根据千斤顶活塞面积乘以千斤顶油压得出千斤顶的顶升力，严格控制加载程序和时间,每条柱三个卸荷点轮流循环卸载或同时卸载卸载参数一览表序号卸载位置卸载总值每级卸载植植135—36轴交E轴800KNN80KN236—377轴交E轴1047KN104..7KN336轴交DD—E轴452KKN45.22KN435轴交DD—E轴890KKN89KKN535轴交CC—D轴951KKN95.11KN635—366轴交D轴1395KN139..5KN每级加载换算表(1)加载位置：35——36轴交E轴加载级数千斤顶对对应支顶力千斤顶油压表度数数第一级80KN2.8233MPa第二级160KKN5.6466MPa第三级240KKN8.4699MPa第四级320KKN11.2992MPaa第五级400KKN14.1115MPa第六级480KKN16.9338MPaa第七级560KKN119.776MPaa第八级640KKN22.5884MPaa第九级720KKN25.4007MPa第十级800KKN28.2330MPaa每级加载换算表(2)加载位置：36——37轴交E轴加载级数千斤顶对对应支顶力千斤顶油压表度数数第一级104.77KN3.6995MPa第二级209.44KN6.66689MPaa第三级314.11KN11.0084MPaa第四级418.88KN14.7779MPPa第五级523.55KN18.4473MPaa第六级6628.2KKN22.1667MPa第七级7732.9KKN25.8662MPa第八级8837.6KKN29.5557MPa第九级9942.3KKN33.2552Mpa第十级11047KKN36.9446MPa每级加载换算表(3)加载位置：36轴轴交D—E轴加载级数千斤顶对对应支顶力千斤顶油压表度数数第一级45.2KKN1.5955MPa第二级90.4KN3.1900MPa第三级135.66KN4.7855MPa第四级180.88KN6.3800MPa第五级226KKN7.9755MPa第六级271.22KN9.5700MPa第七级316.44KN12.7660MPa第八级361.66KN12.7660MPaa第九级406.88KN14.3555MPaa第十级452KKN15.955MPa每级加载换算表(4)加载位置：35轴轴交D—E轴加载级数千斤顶对对应支顶力千斤顶油压表度数数第一级89KN3.1411MPa第二级178KKN6.2811MPa第三级267KKN9.4222MPa第四级356KKN12.5662MPaa第五级445KKN15.7003MPaa第六级534KKN18.8443MPaa第七级623KNN21.9884MPa第八级712KNN25.1225MPaa第九级801KNN28.2665MPa第十级890KKN31.4006MPa每级加载换算表(5)加载位置：35轴轴交C—D轴加载级数千斤顶对对应支顶力千斤顶油压表度数数第一级95.1KKN3.3566MPa第二级190.22KN6.7122MPa第三级285.33KN10.0667MPa第四级380.44KN13.4223MPa第五级475.55KN16.7779MPa第六级570.66KN20.1335MPa第七级665.77KN23.4881MPa第八级760.88KN26.8447MPa第九级855.99KN30.2002MPa第十级951KN32.2888MPa每级加载换算表(6)加载位置：35——36轴交D轴加载级数千斤顶对对应支顶力千斤顶油压表度数数第一级139.55KN4.9223MPa第二级279KN9.8445MPa第三级418..5KN14.7769MPaa第四级558KN19.6691MPaa第五级697.55KN24.6613MPaa第六级837KN29.5535MPaa第七级976.55KN34.4458MPaa第八级11166KN39.3381MPaa第九级12555.5KN44.3303MPaa第十级13955KN49.2226MPaa附图（1）卸载方案立面附图（2）36轴交E轴卸载顺序：1）安装地下室安全支顶6条，2）安装首层千斤顶钢支顶。3）卸载，4）安装首层安全支顶.5）拆除千斤顶钢支顶。6）柱加固，7）回顶千斤顶钢支顶。8）拆除首层安全支顶.9）拆除千斤顶钢支顶。10）拆除地下室安全支顶立面剖面钢柱支顶大样图千斤顶安装大样图钢支顶安装大样3）卸载后按图纸将需要植筋的部位凿开混凝土表面进行植筋，本次施工采用瑞士喜利德植筋胶，严格按喜利德产品说明书施工，按图纸将加固需要的柱筋植入承台与首层梁及转换层梁。4)楼板开孔；卸载工作完成后通过设计，监理单位现场验收后按放好线的位置，用人工将地下室顶板和二层楼板混凝土凿除为确保混凝土能顺利浇捣开口大小大于等于300*300，开口位置如下图35轴交D轴柱混凝土置换：置换开始施工时间为柱卸载完成后，如下图a先凿除阴影部分，清理好上下截面，如图模板装配图封好模板用C40早强型微膨胀混凝土进行第一次置换，第一次置换完成后24小时在对第二次进行置换，置换完成后48小时且用回弹仪现场回弹当前两次置换后混凝土强度大于等于C20时方可再凿除剩余需要凿除的混凝土，进行第三次置换。（每次置换高度从柱施工缝位置向上大于700）第一次置换第二次置换第三次置换附图a柱置换模板装配大样柱子支撑托换处理设计计算1、缺陷柱的轴力：根据设计单位提供该柱目前工况下的理论轴力为3363kN，鉴于安全考虑，托换时按目前工况下该柱理论轴力乘以1.5系数，即托换时该柱轴力按N0=5044.5kN考虑。2、无缝钢管支撑规格：托换缺陷柱，将该柱荷载（轴力）分散到支撑上，对柱进行卸载。在首层和负一层与该柱相连的三条梁上分别设置托换钢管支撑，支撑钢管与梁之间采用Q235钢板垫板。每个钢管支撑应分担柱的轴向荷载为N=5044.5/3=1681.5kN，三条梁在支撑点处的剪力分别为Vd=1395kN、V1c=951kN和V1e=890kN。因此，每条梁钢管支撑应承受的荷载分别为：Nd=3076.5kN、N1c=2632.5kN和N1e=2571.5kN。采用热轧无缝钢管支撑，支撑必须满足轴向抗压和稳定性要求。（1）满足轴向承载要求计算无缝钢管材质选用Q235钢，抗压强度设计值取f=190N/mm2，则按满足轴向承载要求的三条梁支撑无缝钢管受力的有效断面面积分别不小于：Sd=Nd/f=3076.5×103/190=16192.1mm2S1c=N1c/f=2632.5×103/190=13855.3mm2S1e=N1e/f=2571.5×103/200=13534.2mm2采用统一规格的钢管，其有效断面面积均不小于Sd=16192.1mm2。（2）外径450mm，壁厚12.0mmQ235无缝钢管稳定验算：轴心受压计算N=3076.5KNA=3.14×(4502-4262)/4=16503.84mm2钢管柱计算长度L0=1.0*3.0=3.0m钢管截面回转半径:i0=(1+α2)1/2*D/4=(1+(426/450)2)1/2*450/4=221.96mm钢管柱长细比λ=L0/i0=3000/221.96=15.516按《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录C，查表：钢管柱的稳定系数φ=0.981N/(φ*A)=3076.5*103/(0.981*16503.84)=190N/mm2<f=215N/mm2满足整体稳定验算。外径与壁厚之比：D/t=450/12=37.5<100（235/fy）=109满足局部稳定验算。本次加固选用满足上述承载和稳定性要求的无缝钢管规格为：外径450mm，壁厚12mm。（3）支撑钢管的钢垫板抗冲剪切验算钢垫板抗剪强度设计值按fv=115N/mm2选取，钢管规格为外径450mm、壁厚15mm，则按冲剪切验算，钢板厚度不小于9.80mm。选取钢垫板规格：1000（1200）×1000×16mm。（4）钢垫板局部及梁受压验算：钢垫板尺寸：1000*1000mm，砼抗压强度设计值fc=14.3N/mm2受压轴力N=3076.5KN局部受压应力σ=N/A=3076.5*103/1*106=3.08N/mm2<fc=14.3N/mm2满足局部受压验算。5）柱钢筋施工：1）钢筋连接：钢筋之间的连接采用焊接连植入承台及梁内的钢筋计算好钢筋的长度，确保柱同一截面钢筋连接接头数量小于50%。钢筋竖向焊接必须焊缝饱满，焊缝长度符合规范要求，按图纸施工箍筋完成柱筋施工。6)S型箍筋植筋:采用瑞士喜利德植筋胶，严格按喜利德产品说明书施工将加工制作好的Φ12植入原柱内。完成钢筋最后一道工序施工。7）模板施工：钢筋施工完后，清理完毕。通过监理方，甲方进行隐蔽验收，开始安装模板，利用以前原柱施工时留下对拉螺杆孔安装对拉螺杆孔加固柱模板。模板施工装配图如附图3，施工顺序：地下室柱模板地下室柱混凝土首层柱模8）混凝土施工：本次加固混凝土施工，1）首先混凝土选择细石商品砼。2）柱施工使用震动棒选择两种1种为Φ50震笔，另种为Φ25震笔，确保每个位置均能用震笔振捣密实。3）混凝土浇筑高度每次小于500，振捣密实前一段后再施工后一段。混凝土拆模时间为24小时，养护时间为7天，养护完成后拆除卸载钢柱。9)解除卸载.1)拆除顺序拆除首层安全支顶千斤顶卸荷拆除首层千斤顶支顶拆除地下室支顶.2)千斤顶卸荷要求;千斤顶卸载时按加载的要求一样逐级卸荷,卸荷时间间隔为10分钟.10）沉降观测：梁沉降观测使用仪器为光学水准仪。观测方法如下：首层在通过要卸载的柱的三条梁和该条柱头位置设置沉降观测点，每条梁不少于2个（柱头一个）。加固施工开始前进行首次观测并做好观测记录，加固施工卸载时每加一级荷载观测一次，并将观测到的梁的绕度值和柱头位移及时汇报给现场施工负责人，（绕度值和柱头位移最大值不得超过梁净跨1/250）。柱卸载完成完成后在置换混凝土期间每4小时观测一次，当绕度值和柱头位移最大值超过梁净跨1/250时，检查千斤顶压力表读数，加大支顶力（或增加支顶数将梁变形顶回。五、