工程概况
海控国际广场位于海南省海口市国贸核心区,濒临琼州海峡,工程总建筑面积18.84万平方米,主楼总高度249.7米,是目前我国“八度半”抗震设防区和高盐雾区的最高建筑。也是地质条件复杂、气候条件较差、新旧建筑物协同工作的高难度工程。该项目获得了中国建设工程鲁班奖、中国钢结构金奖在内的多项荣誉。大鹏于2011年--2013年5月施工,总工程造价2610万。
检测和鉴定
由于海控国际广场B座结构主体裸露达十多年,并且地下室部分作为停车场使用,受大气环境和气候的长期作用,有相当一部分构件露筋,锈蚀严重,对整个结构的承载力和正常使用都构成严重影响。国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心于2007年对海控国际广场结构进行了检测和鉴定。
重点检测部位有:受到车辆行驶、停靠时产生的较大反复荷载或扰动荷载作用的构件,如地下室停车场结构,暴露在室外的构件(如外框柱、梁),受到盐雾侵蚀的构件(如顶部钢结构)以及其他受较重荷载区域(如设备用房等)。
本工程主要采取的检测与鉴定方法是回弹法、钻芯法检测混凝土强度,超声波法检测混凝土结构缺陷和裂缝,以及钢筋位置及保护层厚度的检测,钢筋锈蚀程度的检测。通过现场检测取得技术数据后,经建模计算得出如下结论。
1)部分混凝土构件由于钢筋锈蚀严重,造成混凝土保护层胀裂,钢筋裸露,钢筋锈蚀严重;钢结构存在锈蚀。
2)主楼部分钢筋混凝土柱与剪力墙混凝土强度偏低。
3)柱头、楼板等部位结构损伤较多。
设计参数说明
B座改造加固设计按照《建筑抗震设计规范》GB50011一2010计算地震作用,采取抗震措施,同时从偏于安全的角度考虑,综合编制设计参数:设计基准期为50年;建筑结构抗震设防类别为丙类;建筑结构安全等级为二级;结构重要性系数为1.0;基础设计等级为甲类;基础安全等级为一级;抗震设防烈度为8度;设计基本地震加速度为O.209;场地类别为Ⅱ类;特征周期为0.30s;小震阻尼比为0.04;大震阻尼比为0.05;剪力墙和框架抗震等级均为一级;周期折减系数为0.9。
大鹏加固改造技术
梁、板类构件加固
主要采取加大截面法对梁、板类构件进行加固,如图所示。图中t为梁侧面加大尺寸,h为梁底加大尺寸。
特殊节点1
因位于B座地下2层冷冻机房,原结构梁异常密集,有6根梁汇集于1根柱子上,如图2所示,给该区域梁的加固工作带来极大困难。
根据荷载分析计算,原设计拟对图2中的JGL—01,JGL-02,JGL-03梁采取加大截面及新增梁底纵筋的方法,如表1所示。通过深化设计,局部调整,制定可行措施。
1)不改变根数的情况下合理排布新增下铁,结合增加梁底加高尺寸,使得新增下铁可相互错开,方便植筋。
2)在梁与柱交叉部位用混凝土牛腿进行加强,如图3所示,减少植筋深度,避免框架梁纵筋在柱内交碰。
特殊节点2
部分受楼层净高尺寸要求,不宜采取加大截面法加固的,采用预张紧钢丝绳网.聚合物砂浆加固法加固,如图4所示,图中^为梁高。
施工流程
加固部位定位放线 -混凝土基面处理-安装固定板-固定卡的安装-高强钢丝绳网裁切-高强钢丝绳网的固定、张拉-高强钢丝绳网节点的销固基面浮尘冲洗涂刷界面剂抹聚合物砂浆-湿润养护。
施工质量控制要点
1)预张拉钢丝绳网一聚合物砂浆加固结构,须在原结构原有裂缝封闭、注浆后方可施工。
2)界面处理:将加固区装饰面层剔除后,进行凿毛,清除板表面的杂物,然后用高压空气吹净,保证加固面的清洁及无松动混凝土块。
3)为增强加固板表面和高强聚合物砂浆的附着强度,在施工部位混凝土的表面充分洒水润湿。
4)渗透性聚合物砂浆施工时,为保证黏结性能,每层施工厚度应控制在15mm左右,一般35mm厚的聚合砂浆层分2层施工。
5)加固施工完毕,开始初始硬化以后安排专人进行湿水养护,并保持7d以上的养护状态。
墙类构件加固
墙体开洞处采用粘钢法加固,如图5所示,图中画“×”部分为拆除的门窗洞口。
施工流程
定位放线-剔凿-打磨墙面-环氧砂浆修补-钢板下料-钻孔-钢板拼装-螺栓紧固-封缝-灌胶-固化-检验。
施工质量控制要点
1)严格按照规范要求进行混凝土基面及钢板粘贴面的处理,提高结构胶的黏结力。
2)钢板成孔时采用磁力钻或台钻机械成孔。
3)结构胶配合比应严格按照使用说明书进行,严禁配合比不准,造成结构胶不固化或者固化太快浪费胶。
4)涂胶时要中间厚两边薄,在受压时中间的结构胶从两边流出,保证钢板内结构胶密实。
5)如有空鼓,在空鼓处用电钻打2个孔,用灌注方式将空鼓补实。
拆除
因功能调整,部分构件需要拆除或开洞。
普通部位拆除
拆除方法
1)雨篷等外部结构采用水锯切割、水钻拆除,并采用汽车式起重机配合塔式起重机进行垂直及水平方向运输。、
2)楼梯等内部结构采用水锯切割、水钻配合,并采用葫芦进行垂直方向运输。
3)新开洞口尺寸较小,采用水钻拆除。
注意事项
1)施工前应将被加固构件上方多余荷载全部卸掉,同时做好拆除及加固工程工作面水平及竖向交叉作业。
2)拆除施工顺序应符合从上至下,从内往外,先断开与原结构之间连接(采用静力水锯切除)再分块拆除,并吊装出施工现场。
特殊部位拆除
现场情况
A,B座连接部分拟拆除重建。该部位原设计为人口大厅,上部是架空雨篷。左右两侧结构相对独立,竖向为1—6层,高27.5m。大厅两侧分别有3根900mm×900mm方形柱和1根直径900mm的圆柱,方形柱由框梁连接,圆柱独立。柱下为地下室顶板结构,如图6所示。
此次拆除为保护性拆除,避免拆除混凝土块对地下室顶板结构损伤,拟采取人工加风镐、起重机配合的方式进行拆除。
拆除方案
1)起重机械选型
由于本次使用的汽车式起重机需站位于地下室顶板上,所以在选用起重机时,不仅要使该起重机起重性能满足现场施工需要,还要对其工作状态下单腿最大支撑力与地下室顶板承载力进行核算,必要时对顶板进行支撑加固。
综合考虑,选用SANY-QY25c汽车式起重机。
由图6可得,起重机停机位与所拆除的柱距离为5一15m,在QY25c汽车起重机起升高度曲线范围内。参照起重机主臂起重性能表,计算混凝土柱分节长度,做到合理分节,充分发挥机械施工效率,降低施工成本。
2)工况分析
方柱拆除:起重机幅度约为6m,主臂起升最大高度为33m,可全部拆除,吊重7.5—15.8t,方柱分节长度为3.7—7.8m,满足起重性能要求。
圆柱拆除:起重机幅度约为15m,主臂起升最大高度在30m以上,可全部拆除,吊重3.5—3.7t。圆柱分节长度为2.2—2.3m,满足起重性能要求。
新增构件
因功能变化和受力需要,需要提高原结构稳定性及承载力,故增设部分构件。
新增构件节点(见图7)
图8b中梁侧背板与梁内钢筋穿孔塞焊,钢板外侧涂防锈漆焊接后,在背板与混凝土之间灌注结构胶。
施工质量控制要点
1)新增结构按自下而上的顺序施工。
2)为使新旧混凝土能够结合成整体,拟选择高性能的混凝土界面剂(界面胶)。
3)为解决混凝土体积稳定性,提高混凝土耐久性,防止钢筋进一步氧化,在混凝土中添加了膨胀剂和阻锈剂,根据同类产品应用经验和相关规范得到膨胀剂的限胀率≥0.3‰。
4)梁柱墙板改造完成后喷涂渗透型阻锈剂。
续建
现场情况
原工程施工至15层停建,遗留3层钢梁,钢柱高15.6m,拟拆除该钢梁后续建2层。
续建方案
1)旧混凝土面的处理柱、核心筒墙处青苔、浮土等清理干净,表面彻底凿毛,混凝土浇筑前冲洗干净;楼板清理干净。
2)原有钢筋的处理框架柱保证四角3根钢筋,每边l根钢筋要与新建结构连接,剪力墙每排隔2根钢筋与新建结构进行连接。双面焊接,焊接长度为5d,原露钢筋头需调直、除锈,长度不满足5d的,往下剔凿。
3)钢结构的处理原有钢梁全部拆除,由新钢梁替换,需深化设计;钢柱视现场实际情况,根部锈蚀严重的进行拆除重做,其他的进行除锈处理。但由于钢柱翼缘板间缝隙较小,除锈困难,采取下述措施,保证了施工质量。
除锈执行标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》GB8923—88,除锈等级界定为st2。除锈后立即涂刷阻锈剂。
新旧连接
考虑到B座建筑建成已多年,其沉降已稳定,而A座新建建筑尚未发生。A座结构以后的沉降及在地震作用下的变形将对A座及B座带来破坏,图9中XGL2与B座旧楼为铰接连接,与A座新楼通过滑动支座连接,采用滑动支座后其滑动位移消除了这种不利影响。共布置了35个滑动支座。抗震球形钢支座深化设计如图10所示。
设计参数:竖向承载力800kN,转角0.02rad,算,y方向位移士150mm。支座使用年限100年。滑动材料摩擦系数0.03(常温)和0.05(低温)。
大鹏严格执行十二项质量管理制度,建立质量保证体系,对施工人员进行安全教育,必须持证上岗,严格管理,过程监督制定施工现场治安、消防管理规定,强化安全生产管理,通过组织落实、责任到人、定期检查,经过大鹏加固,该工程承载力明显提高,达到了大震不动的目的,该项目根据国家标准合格验收,得到了专家和业主各方的高度评价。
海口海控国际广场改造加固工程,不仅再次突现大鹏施工技术过硬,同时也为今后临海高楼的成功加固起到了较好的示范和引领作用。未来,大鹏将依然以质量为底线,以标准树立品质,以品质成就经典,让建筑更安全更高效!