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揭開房屋整體旋轉平移的神秘面紗

發布日期:2020/3/2 作者: 點擊:868

近年來隨著大規模的城市建設和城市改造,中國的建筑物整體平移技術發展迅速、日臻成熟,并且獨創新技術,已經達到世界領先水平。通過大量的工程實例分析表明,建筑物平移技術具有顯著的社會效益和經濟效益;建筑物整體平移造價大約為新建同類建筑的30%~60%,平移施工工期約為重建同類建筑物的1/4~1/3;同時可保護環境避免產生大量的建筑垃圾;對生產和生活影響較小,二層以上的使用功能基本上不受影響;有利于城市整體規劃。從房屋結構剛度、穩定性來講,鋼結構房屋的整體剛度小,在平移過程中容易失穩,具有一定的風險性。本文結合工程實例闡述鋼結構房屋整體水平旋轉遷移的關鍵技術問題。

1、工程實例簡述

某廠整體改造要求,布袋除塵器車間需要進行遷移旋轉。該車間建于2009年,三層鋼框架結構,主體總高度21.4m,層高為3.75m、6.8m、10.85m,柱下獨立基礎,縱向總長度為41.6m,橫向總長度為9.8m,柱網為5.2mx4.9m,車間端跨設有柱間支撐,多處設有鋼平臺、鋼爬梯,結構豎向剛度分布不均勻,整體性較差。車間包含設備總重為650噸,在移位過程中,上述設備不拆卸。本工程場邊移動距離約62m,且在水平移位的過程中需旋轉21.1o,與單向平移相比,整體平移旋轉技術設計及施工難度均加大。此外,本工程鋼結構體系 柔,旋轉過程中容易失穩,更增加了設計施工難度(如圖1所示)。

2、增設水平及豎向支撐,加強房屋整體性

經過多次現場查看,對除塵車間整體進行質量檢測后,發現該鋼結構廠房整體性較好,連接節點可靠,考慮該車間整體重量分布不均,豎向剛度存在上大下小現象,且平移路線較長,同時旋轉21.1°。為保證結構具有足夠的剛度和穩定性,既能有效地傳遞牽引力,又能適應各個上軌道節點可能產生的不均勻位移,設計時將上軌道結構彼此連接,增設水平支撐及豎向柱間支撐,設計成水平向的桁架體系。這樣在水平向和豎向通過新增設的鋼結構支撐連為整體(如圖2所示)。

3、確定旋轉軌道布置及荷載傳力點的位置

旋轉軌道的定位及設計是本工程的重要技術難題,首先應確定旋轉中心,布置弧形軌道及托架梁,在旋轉過程中,托架和軌道梁承受的牽引力與其本身的中心線不一致,產生扭矩作用,同時在旋轉過程中滾軸需要不斷調整,施工難度加大。因本工程地質情況較好,下軌道選用鋼梁及枕木組合方式作為下軌道托架,考慮到本工程平移距離相對較大,選用直接旋轉到位,該旋轉遷移路線較簡單,工期短,成本較低,但施工同步控制較困難。

所謂直接旋轉到位的方法是指在建筑物原位置平面圖上任意選取兩點,在新位置上找其相對應的兩點,將新舊位置上對應的兩點連線,作兩條線段的垂直平分線,兩條垂直平分線的交點即為旋轉中心,旋轉中心確定后,再根據新舊位置對應平面上的點做弧線,該弧線段即為旋轉軌道的軸線,軌道軸線為一組以旋轉中心為圓心的同心圓弧(如圖3所示)。軌道軸線與與鋼柱的交點即

可設為荷載傳力點,遷移時荷載傳力點位置必須設置滾軸。

4、鋼柱節點托換

本工程另一關鍵技術為鋼柱柱腳節點的托換,由于原結構及設備均不能卸載,在托換過程中要保證結構整體的安全穩定。柱下托換方式有包裹式托換和單梁式托換,本工程不完全采用包裹式托換節點的做法,包裹式托換節點在原有柱的四邊均設置托換梁,將建筑物平移方向的外包梁適當延長形成四邊包裹的做法。而本工程僅在平移方向設置鋼梁,另一方向采用對拉螺栓,再用混凝土將原有鋼柱及新增鋼梁在柱腳處灌實,形成包裹式柱腳節點(如圖4所示)。柱下托換梁伸出柱外長度,在確保托換梁和下軌道梁在滾軸或頂升點的作用下局部抗壓承載力能夠滿足的前提下,不宜外伸太長,否則托換梁柱根部的彎矩和剪力會增大,變形也隨之增大。


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