一苎尘旦生堡塑壁塑堂查奎亟叁堕壅! ! 坚至上海汽车工业大厦配套工程综合楼 预应力改造设计及施工南建林石潇岩王陈远王凯蔡伟国( 中国建研院上海建科结构新技术工程有限公司，上海2 0 0 0 2 3 )( 上海市第四建筑有限公司)提要本文介绍了预应力技术在已有建筑拆柱改造中的个应用实例，分析和实践表明采用预应力技术避免了已有结构荷载的两次转换，达到了经济、安全、可靠的目的，在类似工程中具有一定的参考价值。关键词拆柱改造预应力荷载转换1 概述11 工程概况上海汽车工业大厦配套工程综合楼位于上海市中心威海路与石门一路交汇处，沿石门路西侧布置。主体工程地上两层( 局部三层) ，地下两层，总建筑面积约1 5 3 万平方米。原标高5 5 6 0 m 楼面结构布置见图1 。B D 轴线跨度7 m ，混凝土梁截面3 0 0 X 7 0 0 。在该层结构施工结束后，由于部分楼面需要改作汽车展示厅，B D 轴线与轴和n D 轴范围内要求由原来7 m 跨改为1 4 m 跨的大空间，从而需要拔掉C 轴线的柱子。经过计算，原混凝土截面不能满足现有结构体系的改变。中国建筑科学研究院上海建科结构新技术工程有限公司承担了结构改造的设计及施工任务。1 2 加固方案本着向业主负责的态度，进行了两种加固改造方法的设计，第一种为采用门式钢结构托换柱子的方案，第二种为采用预应力技术托换柱子的方案。两种加固方案详见图2 图7 。2 加固方案的确定和实施2 1 两种加固方案的综合比较为选用一种更加优化的结构改造方案，对以上两种设计方案进行了全面的分析和比较。比较主要方面见表1 。需要说明的是，钢结构方案是采用先拆柱后加固的方法，将楼盖的荷载由原有的混凝土柱子转移到钢结构门式刚架，不可避免地需要两次荷载转换，第一步南建林，男，1 蛳6 出生工学硕士，高级工程师3 8 8第八届后张预应力学术交流会论文2 0 0 4 年是将楼盖荷载转移到I I 缶时的支撑架，第二步是等门式钢结构安装就位后，再将荷载由临时支撑转换到钢结构上。这必然给施工带来了两个难题：一是必须严格控制每次荷载转换时结构的竖向位移，如果后续的支撑未顶紧或刚度不够的情况下实施转换，必然会导致结构竖向位移过大而开裂；二是由于需要搭设临时支撑架，钢结构安装的空间非常狭小，施工难度较大。而预应力加固方案则是先加固粱然后拆柱的方法，由于梁在加大截面并施加预应力之后，预应力产生的主动向上荷载能够完全平衡结构自重，因此，预应力张拉后拆除 柱子时，粱不仅不会产生向下的挠度，相反会产生向上的反拱，对保证结构及施工的安全非常有利。施工过程实测的数据与理论计算结果完全能够吻合。 表1 两种改造方案的比较比较内容预应力方案钢结构方案比较粱柱加同费用总计粱柱加固、钢结构制作、造价安装及防火涂料等费用总预应力混凝土方案可约8 0 万元以降低造将约4 0 计约1 4 0 万元混凝土浇筑养护时钢结构加工可在工厂提前钢结构方案施工进度 旖工工期间较长，总工期约进行，现场施工总计仅需略快于预应力方案一个月要约1 5 天建筑使用加固后粱高度为加固后粱高1 5 7 0 ，建筑净1 0 0 0 改造后对净空影响较大，为保证必要项应力方案明显优于功能的空间，须在钢粱腹板上钢结构空仅减小了3 0 0 开孔以便设备管线穿过荷载转换荷载转换一次完荷载转换需要两次完成。预应力方案较为安成，而且结构不产竖向位移控制难度较大l全，施工比钢结构方 难易生向下的整向位移变撑架会妨碍锅结构安装便结构的酎久及防火和耐久性能非钢结构防火性能较混凝土混凝土方案具有明显防火性能常好差，需要定期维护优势综合考虑工程成本以及结构荷载转化过程中的合理性、安全性，显然预应力加固方案是一种安全、可靠、经济的改造方案，最终被采用，预应力粱截面分别为1 0 0 0 X1 0 0 0 m m 。为使新老混凝协同工作，施工时除了将老混凝土表面凿毛以外，另外通过在老混凝土粱表面植入箍筋和拉结筋，水平拉结筋对传原粱截面。在预应力锚固端由于应力比较集中，植筋间隔进行加密。第八届后张预应力学术交流会论文2 0 0 4 年2 2 预应力加固施工流程3 结论随着预应力设计理念的更新以及施工工艺的不断改进，预应力技术已经不仅仅局限于是一种与混凝土相结合的材料工艺，而是逐渐发展成为一种解决多种施工难题的有效的施工手段，在本文的改造工艺中，预应力既是一种解决大跨混凝土梁的承载能力、提高其抗裂性能的高强材料技术，同时又作为一种施工手段简单地解决了拆除柱子时既有结构荷载转换的难题，体现出预应力技术独具的优势。蔓丛星亘斐望室垄堂查奎鎏鱼堡苎! 型兰l ji 阱M 卦IL t。一 ；【淼iK 纛【二涌t( 7 )l 、，毒i 量坦iH 、i 图1 结构改造示意图 ，一山_ 二_ I一亡由一二3 趣；埠土 f - 。蛩 8 j加固后结构平面示意圈3 9 1。i雌溉、f 。三三；圳上叫砑i j ，、j I n虬揶f扎、* jmJ，珊m0 6川嗣i川叫圈(0孙二二吲ili1二：=掣F泌川i=_二；=川I出酗fL 於一即一I_川崮二_l二二川闫l萎 |、i一蔓! ! 旦亘堂堡壁垄兰查奎鎏垒! 垒L 一! 坚兰到蠢| ；| F。一 _ _ 寸涮斟蚓i 地斋 i 霉戮卜。 1 博到【。| l、ql ：= 帐等 州1 到 恨到 ? 】割、 J 、14浏七j 割 二z 蠢一T R 趣1f1 r _ U _：聪善量嵩1 _ = 二# ib 1N剖 | j蚓心f 除：割 彳懑爨裂- - 书 ：兰岢一ql 二卜_ 广L Lr _嵋【_广L。J _ fF 一刮。c j 。图3 ( 左) 混凝土凿除范围示意图图4 ( 中) 预应力束布置示意图图5 ( 右) 预应力筋束形图第八届后张预应力学术交流会论文2 0 0 4 年l * L 1 ；l L “竺一、删也U L t 5J q 二* L o l C j图6 预应力加固后粱截面配筋图f ：t j 旷一珊。珊。一一。一一 廿。 _ ? 目* 1、 d。! 。i 型i l。十一1 d ，扎，4 、；，+ b 、 州qI 、，“、，j ”j qc j 茎一i i 一_ r，mW 。! 生g = 1 0 ，图7 钢结构加固示意图暗11斗，l嗡j十l姒一晦叩j4，一墨丛星亘茎塑窒垄堂查奎鎏叁笙苎! ! 唑望图8 加固钢梁设计图