[发明专利]基于主动控制技术的高层框架柱混凝土置换施工方法

说明书

本发明涉及一种基于主动控制技术的高层框架柱混凝土置换施工方法，在拟置换混凝土框架柱取孔插入钢插销，钢斜撑一端固定至钢销插上，另一端安装于梁板上且可水平向滑动，混凝土框架柱两侧的连接节点II设置对拉预应力筋；安装拟置换混凝土框架柱所在楼层的垂直钢支撑，安装位置与钢斜撑位置对应；安装应变计、位移监测点，实时监测受力变化，结构变形；通过对拉预应力筋的张拉和监测数据，主动控制钢支撑轴力，实现混凝土框架柱轴力的卸载；进行混凝土的分块拆除和重新浇筑，并埋设混凝土应变计；混凝土养护至强度满足要求后，拆除钢支撑的并周转使用，实现高层框架柱混凝土的置换。本发明通过施工实时监测，实现混凝土框架柱轴力卸载的主动控制。

技术领域

本发明涉及一种高层框架柱混凝土置换的施工方法，属于建筑施工技术领域。

背景技术

钢筋混凝土结构是高层建筑最普通的结构形式，混凝土柱的强度直接影响建筑安全。但在实际工程中，由于各种因素影响容易出现工程质量事故，特别是混凝土强度问题。当混凝土强度等级与设计要求相差较大时，一般采用的处理方式是：将不合格楼层的混凝土柱及其以上楼层建筑全部拆除，彻底返工，该方法虽然可以弥补工程质量问题，但经济损失较大。另一种是采用诸如加大截面加固法、外包型钢加固法、置换混凝土加固法等各种加固措施，以达到设计要求。

置换混凝土加固法是将不合格的框架混凝土剔除干净，重新浇筑满足设计要求的混凝土。不仅能将不合格的混凝土彻底返工，使建筑物完全满足设计要求，而且施工期间，上部主体结构可继续施工。经济损失相对整栋建筑拆除返工要小得多，但难点在于要有一套可靠的结构支撑系统，用于卸除该柱上部结构传来的荷载，保证上部结构不变形，不开裂。已见的框架柱混凝土置换时钢支撑托换均是采用在拟置换框架柱的上、下多个楼层设置垂直钢支撑卸载方法，该方法采用垂直设置的钢支撑代替原结构框架柱传递竖向荷载，一般仅在钢支撑根部打入钢质契块进行垂直钢支撑初紧，不能够主动控制垂直钢支撑的轴力大小；而且，垂直钢支撑需要一直支撑至地下室底板上，以避免框架结构的梁柱节点在置换施工阶段要承受比较大的剪力而发生剪切破坏，所需的垂直支撑用量大，且无法快速周转使用。

孙作轩等，高层建筑混凝土柱置换加固施工方法(《中国高新科技》2017年第1卷第8期p58-60)，采用的加固方法是：(1)布置支撑系统，支撑系统是在替换柱四周梁的下方设置支撑，利用钢管形成组合钢管支撑。组合钢管下端设置螺旋千斤顶，通过千斤顶的顶升实现对柱子的卸荷目的。(2)分批次人工凿除一定尺寸的混凝土(可截断相应区域的箍筋但保留纵筋)；(3)放置型钢并焊接形成格构柱；(4)安装模板浇筑混凝土；养护、检测与拆除。该施工方法是针对构架式混凝土柱提出的半置换混凝土加固方法，保留原有中心部分的混凝土承载力，同时加入型钢提高支撑力，量化了加固效果，不改变原有截面尺寸。但对施工工艺水平要求较高。需要熟练人员剔除混凝土、焊接钢板等作用。

郑育新等，高层建筑混凝土柱整体置换混凝土加固施工方法(《施工技术》2011年11月上，第40卷第352期，p91-100)，针对上部楼层较多(8层甚至10余层以上)，不合格混凝土柱已承受的荷载较大时，整根柱置换混凝土的加工施工。其中，钢管支撑能卸除的荷载按单根钢管支撑能力、螺旋千斤顶支撑能力、梁端混凝土斜压抗剪承载能力计算。但需要严格按照支撑系统的设计次序进行，每阶段剔除混凝土时，剔除截面应该尽量小，不得超过截面的1/4，尽量使得剩余混凝土截面大一些。而且需要采用专业人员操作千斤顶等。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于主动控制技术的高层框架柱混凝土置换施工方法，具有钢支撑用量少、重量轻、便于人工运输和安装，周转使用周期短，全程实时监控，主动控制的特点。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

基于主动控制技术的高层框架柱混凝土置换施工方法，步骤如下：

步骤1、取芯打孔：在拟置换混凝土框架柱的上一层以及下一层的框架柱上水平取芯得到钢销插孔，取芯直径46mm、上下层各取8个芯孔，取芯时应确保取芯的垂直度；避开柱的主筋、箍筋。