揭開房屋整體旋轉(zhuǎn)平移的神秘面紗
近年來隨著大規(guī)模的城市建設(shè)和城市改造,中國(guó)的建筑物整體平移技術(shù)發(fā)展迅速幕垦、日臻成熟丢氢,并且獨(dú)創(chuàng)新技術(shù),已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先水平先改。通過大量的工程實(shí)例分析表明疚察,建筑物平移技術(shù)具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益;建筑物整體平移造價(jià)大約為新建同類建筑的30%~60%仇奶,平移施工工期約為重建同類建筑物的1/4~1/3貌嫡;同時(shí)可保護(hù)環(huán)境避免產(chǎn)生大量的建筑垃圾;對(duì)生產(chǎn)和生活影響較小该溯,二層以上的使用功能基本上不受影響岛抄;有利于城市整體規(guī)劃。從房屋結(jié)構(gòu)剛度狈茉、穩(wěn)定性來講夫椭,鋼結(jié)構(gòu)房屋的整體剛度小,在平移過程中容易失穩(wěn)氯庆,具有一定的風(fēng)險(xiǎn)性蹭秋。本文結(jié)合工程實(shí)例闡述鋼結(jié)構(gòu)房屋整體水平旋轉(zhuǎn)遷移的關(guān)鍵技術(shù)問題扰付。
1、工程實(shí)例簡(jiǎn)述
某廠整體改造要求仁讨,布袋除塵器車間需要進(jìn)行遷移旋轉(zhuǎn)羽莺。該車間建于2009年,三層鋼框架結(jié)構(gòu)洞豁,主體總高度21.4m禽翼,層高為3.75m、6.8m族跛、10.85m,柱下獨(dú)立基礎(chǔ)锐墙,縱向總長(zhǎng)度為41.6m礁哄,橫向總長(zhǎng)度為9.8m,柱網(wǎng)為5.2mx4.9m溪北,車間端跨設(shè)有柱間支撐桐绒,多處設(shè)有鋼平臺(tái)、鋼爬梯之拨,結(jié)構(gòu)豎向剛度分布不均勻茉继,整體性較差。車間包含設(shè)備總重為650噸蚀乔,在移位過程中烁竭,上述設(shè)備不拆卸。本工程場(chǎng)邊移動(dòng)距離約62m吉挣,且在水平移位的過程中需旋轉(zhuǎn)21.1o派撕,與單向平移相比,整體平移旋轉(zhuǎn)技術(shù)設(shè)計(jì)及施工難度均加大睬魂。此外终吼,本工程鋼結(jié)構(gòu)體系 柔,旋轉(zhuǎn)過程中容易失穩(wěn)氯哮,更增加了設(shè)計(jì)施工難度(如圖1所示)际跪。
2、增設(shè)水平及豎向支撐喉钢,加強(qiáng)房屋整體性
經(jīng)過多次現(xiàn)場(chǎng)查看姆打,對(duì)除塵車間整體進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)后,發(fā)現(xiàn)該鋼結(jié)構(gòu)廠房整體性較好出牧,連接節(jié)點(diǎn)可靠穴肘,考慮該車間整體重量分布不均,豎向剛度存在上大下小現(xiàn)象舔痕,且平移路線較長(zhǎng)评抚,同時(shí)旋轉(zhuǎn)21.1°豹缀。為保證結(jié)構(gòu)具有足夠的剛度和穩(wěn)定性,既能有效地傳遞牽引力慨代,又能適應(yīng)各個(gè)上軌道節(jié)點(diǎn)可能產(chǎn)生的不均勻位移邢笙,設(shè)計(jì)時(shí)將上軌道結(jié)構(gòu)彼此連接,增設(shè)水平支撐及豎向柱間支撐侍匙,設(shè)計(jì)成水平向的桁架體系氮惯。這樣在水平向和豎向通過新增設(shè)的鋼結(jié)構(gòu)支撐連為整體(如圖2所示)。
3想暗、確定旋轉(zhuǎn)軌道布置及荷載傳力點(diǎn)的位置
旋轉(zhuǎn)軌道的定位及設(shè)計(jì)是本工程的重要技術(shù)難題妇汗,首先應(yīng)確定旋轉(zhuǎn)中心,布置弧形軌道及托架梁说莫,在旋轉(zhuǎn)過程中杨箭,托架和軌道梁承受的牽引力與其本身的中心線不一致,產(chǎn)生扭矩作用储狭,同時(shí)在旋轉(zhuǎn)過程中滾軸需要不斷調(diào)整互婿,施工難度加大。因本工程地質(zhì)情況較好辽狈,下軌道選用鋼梁及枕木組合方式作為下軌道托架慈参,考慮到本工程平移距離相對(duì)較大,選用直接旋轉(zhuǎn)到位刮萌,該旋轉(zhuǎn)遷移路線較簡(jiǎn)單驮配,工期短,成本較低尊勿,但施工同步控制較困難僧凤。
所謂直接旋轉(zhuǎn)到位的方法是指在建筑物原位置平面圖上任意選取兩點(diǎn),在新位置上找其相對(duì)應(yīng)的兩點(diǎn)元扔,將新舊位置上對(duì)應(yīng)的兩點(diǎn)連線躯保,作兩條線段的垂直平分線,兩條垂直平分線的交點(diǎn)即為旋轉(zhuǎn)中心澎语,旋轉(zhuǎn)中心確定后途事,再根據(jù)新舊位置對(duì)應(yīng)平面上的點(diǎn)做弧線,該弧線段即為旋轉(zhuǎn)軌道的軸線擅羞,軌道軸線為一組以旋轉(zhuǎn)中心為圓心的同心圓皇洹(如圖3所示)。軌道軸線與與鋼柱的交點(diǎn)即
可設(shè)為荷載傳力點(diǎn)减俏,遷移時(shí)荷載傳力點(diǎn)位置必須設(shè)置滾軸召烂。
4、鋼柱節(jié)點(diǎn)托換
本工程另一關(guān)鍵技術(shù)為鋼柱柱腳節(jié)點(diǎn)的托換娃承,由于原結(jié)構(gòu)及設(shè)備均不能卸載奏夫,在托換過程中要保證結(jié)構(gòu)整體的安全穩(wěn)定怕篷。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(jié)點(diǎn)的做法酗昼,包裹式托換節(jié)點(diǎn)在原有柱的四邊均設(shè)置托換梁廊谓,將建筑物平移方向的外包梁適當(dāng)延長(zhǎng)形成四邊包裹的做法。而本工程僅在平移方向設(shè)置鋼梁麻削,另一方向采用對(duì)拉螺栓蒸痹,再用混凝土將原有鋼柱及新增鋼梁在柱腳處灌實(shí),形成包裹式柱腳節(jié)點(diǎn)(如圖4所示)呛哟。柱下托換梁伸出柱外長(zhǎng)度叠荠,在確保托換梁和下軌道梁在滾軸或頂升點(diǎn)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(zhǎng)扫责,否則托換梁柱根部的彎矩和剪力會(huì)增大蝙叛,變形也隨之增大。