高层建筑结构竖向构件混凝土置换实例

本工程某商住楼，地下一层，地上三十层，为现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构。建筑结构的安全等级二级，结构合理使用年限为50年，建筑抗震设防类别为丙类，基础采用预应力混凝土管桩。,该建筑物封顶后，经检测发现，第16层所有竖向承重构件剪力墙、框架柱及第17层梁板混凝土氯离子含量超标，无法满足规范耐久性要求。为保证建筑结构在合理使用年限内的安全使用，经多种加固处理方案比选，最后选定对上部结构进行可靠支撑后，对氯离子含量超标构件的混凝土采用高强混凝土进行置换处理、建筑抗震加固。

二、置换支撑体系介绍

采用置换混凝土处理方法，支撑体系设计是关键。通过竖向及水平支撑体系保证需置换构件混凝土凿除后，上部竖向荷载能有效的向下传递，水平荷载能合理的分配。

设计采用上、下抱柱式钢托盘与竖向主支撑、辅助支撑组合的支撑体系传递竖向荷载作用，钢托盘体系由纵横向的H型钢梁与柱连接组成。为满足抗剪力要求，需凿除原墙柱保护层，形成剪力槽，将型钢腹板放入槽内，并采用高强化学螺栓固定。竖向主支撑、辅助支撑采用钢管，为避免竖向支撑对构件产生附加弯矩，竖向支撑必须对称布置。

为检验钢托盘支撑体系可靠性，需在竖向辅助支撑上部设置千斤顶，在墙柱置换前实施预顶升，完成支撑体系的变形，要求同一构件的顶升必须同步进行。

   由于竖向支撑与托盘间连接方式非固结，无法与其他竖向构件共同承受水平荷载作用，需置换构件混凝土破除后，竖向构件抗侧移刚度发生变化，整个结构内力重新分布，为防止应力过集中于某构件，导致个别构件先破坏，设计采用在墙柱间增设水平梁系，使水平荷载合理分配至其他竖向构件。

三、设计荷载取值说明

由于该建筑物尚未投入使用，竖向活载作用仅考虑十七层施工荷载，竖向恒载计算时含十六层以上各层梁、板自重，十六层以上墙柱自重及填充墙体自重。

高层建筑结构，对风荷载作用较敏感，需置换墙柱荷载组合取竖向荷载与风荷载的最不利组合。

四、框架柱、剪力墙置换施工

（一）置换施工流程

分区放线→临时钢托盘制安（开始同步安装监测）→17层钢连梁制安→16置换层卸荷楼面支撑制安→托盘主、副支撑制安→电子位移计安装→托盘预顶并契紧主支撑→柱钻应力解除孔与下层柱分离→对16层柱做静力拆除→局部增设调整钢筋→16层墙柱浇筑不收缩混凝土C35→混凝土养护，待柱混凝土强度达到80%后，分级卸荷拆除主副支撑体系→剪力墙置换

（二）施工注意事项

1.置换时待混凝土拆除清理完成后，需要仔细将结合面凿毛，然后用钢丝刷将结合面清理干净，并用鼓风机吹除结合面的灰尘。

2.在被置换柱及暗柱上部200mm处用冲击钻，钻预应力解除孔；在柱分批位置钻预应力解除孔。在被置换柱及暗柱分段部位先钻孔后灌注静力拆除膨胀剂，大约6小时混凝土松散后再用小型电动工具或人工清凿置换部位原混凝土

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