整體頂升技術主要是包柱式托換承臺或墻體夾梁體系支承2層以上樓層的荷載,并將荷載傳遞給支承頂升體系,通過在嚴密監測控制下的逐步頂升,將房屋升高至設計高度。
1、工程概況
該大樓位于國道公路邊,為7層半辦公大樓,框架結構。柱下群樁基礎,首層層高5米,由于國道擴建,路面升高,導致首層處于半地下狀態,為恢復商鋪功能的同時,增加一層地下停車場。
由于該大樓還在使用,要求2層以上在工程施工中能照常使用,工期盡可能短,頂升要確保安全,對原結構盡量少破壞。
2、方案設計應考慮的因素
1)該大樓建成后經歷了一次沉降變形過程,結構中除正常的內力外,還積累了一定的變形所產生的應力,在頂升斷柱時,這些應力的釋放,對托換體系、支撐體系及原結構都有影響,故所設計的體系必須能承受此種影響,平緩地將應力釋放。
2)頂升過程中應考慮并盡量消除頂升力的不平衡或基礎沉降對結構和頂升的不利影響。
3)由于上部結構質量不均勻,為防止在頂升中可能出現的平移、扭轉、傾斜,必須考慮房屋重心與所有頂升力合力的作用點要重合。
4)在頂升運動中,房屋重心升高,解決支撐體系的穩定,也是方案設計的核心問題。
3、方案的確定和設計
3.1.基礎支墊體系
原基礎為灌注樁群樁基礎,由于該大樓使用已超過10年,承載能力有所提高,約增大8%~10%,盡管升高后業主需要增加1層,但是由于基礎承載力的提高及擬建地下室處向下挖土800㎜,大樓拔高后增加的荷載不大,故原基礎不需要加固。
3.2.托換體系
是通過原結構柱子界面與托換結構界面的連接傳遞,能有效安全地將2層以上荷載托起來,托換結構可有鋼筋混凝土結構、鋼結構。
鋼結構變形少,與原結構界面連接為新舊混凝土連接,通過新舊混凝土界面摩阻力、機械咬合力、鋼筋桶箍和錨筋的作用,可安全可靠地將荷載傳至新結構,優點是對原結構盡量破壞少,可利用原結構周邊界面。
鋼結構變形較大,與原結構界面連接為鋼與混凝土連接,需大量穿越原結構,通過螺栓抗剪來傳遞荷載至新結構、缺點是對原結構損傷較大。
該大樓柱平均軸力為3000kN剪力墻荷載超過5000kN,這樣的托換量不適宜對原結構有太大的創傷。本工程采用了包柱式鋼筋混凝土托換承臺,以及承臺與承臺之間設置連系梁,組合成為剛性較大的托換底盤。
原框架柱實測混凝土強度達到C20,符合結構加固規范對原結構的要求,幫托換承臺混凝土強度設計為C25,高度設計在±0.00處,為保證新舊混凝土連接良好,采用了適量的錨筋。