结构加固改造工程重难点及解决措施

结构加固改造工程重难点及解决措施摘要：在既有建筑改造工程项目中，由于规范要求、荷载变化、使用功能变化等原因，需要根据现场实际情况以及具体要求，对建筑主体结构进行改造加固施工，在同类型的改造项目中，采用施工工艺以及施工方式基本一致，需要解决的施工重点难点也有一定的共通性，本研究根据大型公建综合体改造项目的实际施工案例，提出混凝土梁结构改造、局部主体结构整体拆除、外幕墙拆除安装、高层建筑拆除垃圾外运施工过程中的重难点及相应的解决措施，为同类型的工程施工提供参考。关键词：结构加固碳纤维施工技术幕墙拆除建筑垃圾运输0引言近年来，尤其是在大中型城市核心区，随着新建项目的政策收紧和可新开发利用的土地逐渐减少，城市更新的速度也在不断加快。2021年3月12日，《“十四五”发展规划和2035年愿景目标纲要》正式提出，要加快实施城市更新行动。2021年11月4日，北京市成为建设部第一批城市更新试点之一。同时，地方政府陆续发布了“十四五”城市规划。高质量的城市更新，已成为“十四五”城市发展的新动能。针对上述国内外背景，本项目从实际工程案例角度，对建筑改造施工重难点进行研究总结，并提出了相应的解决措施，为同类型的工程施工提供了可借鉴的施工案例经验，特别是关于碳纤维复合材料（CFRP）的施工技术研究，通过理论分析、试验研究、现场实施以及监测观察等方式，提供了成功的施工案例经验。1高强碳纤维筋加固混凝土构件在续建改造项目中，因消防、节能、抗震等设计标准要求提高及建筑布局和做法调整（楼板增加地暖）等因素，建筑外幕墙荷载增加、楼板地暖荷载增加，需要对既有框架结构梁进行加固。另外，若建筑为高端住宅，对改造后的建筑结构品质要求高，常规结构加固技术存在一定的弊端无法满足业主实际需求：（1）碳布、碳板、粘钢、包钢加固技术，业主二次精装修时既有结构加固易再次暴露，会大幅度降低业主对住宅品质的认可度和接受度；二次精装修极易对碳布、碳板造成破坏，影响结构安全性、耐久性；改造完成后，结构加固所用胶粘剂受外界环境影响较大，现行规范要求至少每10年检测其工作状态，在工程交付使用后开展此项工作难度特别大，基本不具备可操作性；（2）框架结构梁增大截面加固技术，会大幅度降低室内净高。因此，研究制定一种切实可行的加固技术成为本工程公寓既有结构改造施工的重点和难点。碳纤维复合材料（CFRP）是一种新型高性能结构材料，具有优异的力学和物理性能（轻质、高强、抗疲劳耐超高温及耐腐蚀性能等），利用CFRP加固补强混凝土结构方法简便有效，符合低碳环保理念，适用面广且基本不增加原结构质量和结构尺寸，具有传统加固技术不可比拟的优越性，在此材料基础上研究创新是解决上述工程难题的重要思路和技术突破方向。采用此加固技术基本不增加构件自重，对室内净高和空间影响小，加固完成后混凝土构件外观无明显变化，防火性能好，业主认可度和接受度高，研发成果实际工程中得到成功应用，所用高强碳纤维筋全部为国产，在完成了既定科技攻关目标的同时，取得了良好的经济效益和社会效益，拓展了这种新型碳纤维复合材料在土木工程领域的应用，具有广阔的应用前景和很高的推广价值。工程中使用的高强碳纤维筋（CFRP）是一种由多股连续碳纤维与基体（聚酰胺树脂、聚乙烯树脂、环氧树脂等）进行胶合后，通过特殊模具热合加工而成的新型高性能结构材料，具有优异的力学和物理性能（轻质、高强、抗疲劳耐超高温及耐腐蚀性能等），是碳纤维材料的拓展创新应用。碳纤维筋植筋为①6、①10，抗拉强度N1800Mpa，比重约为钢筋的1/5，相当于同植筋HRB400钢筋的4.5倍。表3.1-1高强碳纤维（CFRP）筋主要性能参数表序主要性能设计数值实际数值号1抗拉强度/MPaN18003503.82弹性模量/GPaN120123.43断裂伸长率/%N1.52.72局部主体结构拆改续建施工在续建改造项目中，按照新设计要求施工时，需先对既有结构进行拆除，重点为原状不安全结构，拆除体量大，不能整体拆除，需进行分段拆除，面临独立构件过高人员无操作面、拆除完结构无法运输、保证待拆除结构安全稳定性、高空坠物等关键难题，采用逐一突破，整体考虑的方式进行解决。结构只采用静力切除时工效过慢，为保障工期，采用多种拆除形式结合：板拆除时，采取从中心向四周风镐破拆的方式，先将中间混凝土构件破碎，保留钢筋，周边构件分段切除；梁拆除时采用液压剪进行破拆，随后运出场外；柱子在高度上分段，长度1000mm，单块重量约350kg，用机械导链将分段柱捆绑，然后将钢筋切割，将混凝土柱落到地面。独立构件拆除采用风镐破拆后，切除钢筋进行运输，底部满铺钢脚板及木模板，外加一层彩条布，便于碎渣清理。3环轨吊装拆除单元体幕墙施工续建改造项目因整体标准的提高，经常需要对外幕墙进行整体拆除改造施工，施工难度较大。因此，利用原有顶部结构，安装环轨吊装单元体幕墙施工，可以极大的提高施工安全性及施工效率。环轨吊装单元体幕墙施工技术需要与高处作业吊篮配合炮车、吊车等施工机械协同作业的施工方式，充分发挥各种施工机具设备的优势（电动葫芦、工字钢梁、高强螺栓组件等）进行组合后形成的新型幕墙单元体吊装施工技术，具有优异的力学稳定性和物理安全性，利用环轨吊装单元体幕墙施工技术简便且高效。采用吊篮作为环轨安装主要吊装及转运机具进行环轨安装，轨道钢梁拼装、拆除快捷、高效，维护方便，安装后基本不增加既有钢构件自重，也不会对既有钢结构造成质量损伤，对建筑周边净空占用小，对室外空间其他作业影响小。采用环轨吊装幕墙单元体，保证了单元体安装转运可覆盖整个立面，并结合施工提升炮车的吊运，避免了单元体从采光井处转运时的磕碰等损伤。且吊装过程速度快、状态稳、水平横移便捷。采用环轨-电动葫芦体系吊装幕墙单元体，单排轨道吊电动葫芦的电磁刹车、快慢速可适时调整优点，在安装单元体过程中运行平稳，落位时的微调工作同样便捷高效，保证了幕墙整体安装质量的良好性。4高层建筑垃圾垂直运输通道施工建筑在拆除改造施工中会产生大量的建筑垃圾，在高度较高的建筑中，垃圾难以运输。在实际施工过程中，为解决该难题，在拆除的高层建筑中搭设了一条专用的运输通道，高层建筑垃圾垂直运输通道是一种由阻燃胶合板及优质木方、槽钢、工字钢、钢管扣件等材料组装形成的清运通道，具有良好的稳定性和优异的利用率（模板、木方、钢管扣件、槽钢等）。运输通带采用阻燃竹胶板、优质木方、648镀锌钢管及扣件、8#槽钢、16#工字钢均为项目加固、砌筑工程中使用的材料，高层建筑垃圾垂直运输通道需在原结构楼板上开洞，根据裙房现有可利用管井洞口尺寸，运输通道尺寸控制在800mm〜1200mm，标准层需要在楼板上开相应尺寸洞口，开洞采用保留钢筋人工剔凿，保留洞口边缘钢筋用于后期洞口封堵的钢筋焊接长度。垃圾运输通道最下面一层部分利用5mm厚钢板焊接，在最底层通道做一个弯折缓冲处理，减少渣土倾倒对结构楼板的冲击损害；上部井道采用15mm阻燃竹胶板