“托梁换柱”法换取隔震支座施工技术综述

付小兵 李海鸿 黄永华

云南建投第六建设有限公司 云南 昆明 650000

1 项目概括

某隔震建筑共有40个框架柱，设有55个隔震支座，支座分为直径为900mm和1000mm两种，单柱单支座25个和单柱双支座15个，因隔震支座需要抽样检验，要取出已安装完成的隔震支座。在不损害现有结构的前提下，如何取出1个隔震支座，进行实施方案设计和施工介绍[1]。

2 方案设计

采用钢牛腿、加劲板焊接与柱外包钢板连接，柱与钢板之间采用灌注结构胶，待结构胶与钢板稳定后在用2台同步顶升千斤顶将梁顶升，顶升至设计位置取出隔震支座，同时做好结构监测工作。

采用“托梁换柱”的方法，对需要取出的隔震支座对应的结构柱进行托换和卸载，松开隔震支座上的螺栓，用两个同步千斤顶将柱顶升5～10mm，取出隔震支座，落下千斤顶，将上支墩落在刚性支撑上。待隔震支座检验完成后，考虑隔震支座的压缩变形，将上支墩再次顶升10～15mm，二次安装隔震支座，对准螺栓孔位，虚拧螺栓，落下千斤顶后，再拧紧螺栓，使隔震支座受力。

实现“托梁换柱”的方式是在负一层柱顶1.2m高和一层柱底1.5m高范围内，外包10mm厚钢板并压力灌注结构胶，作为改变传力路径后上下反力构件。

支撑构件主要在隔震层部位，由2个320T的同步顶升千斤顶和4根型钢柱组成。新的传力路径经过框架梁、梁柱节点处的加劲板，从计算和构造上保证框架梁局压、钢板和焊缝承载力满足要求。

3 方案实施

（1）施工工艺。钢牛腿及加劲板焊接→柱外包钢板→钢短柱制安→顶升系统安装→螺栓松开→顶升→取出隔震支座→柱内塞入刚性支撑→二次顶升→安装新的隔震支座。

（2）准备工作。顶升前，做好梁柱基层打磨处理、梁柱外包钢板和植筋、钢柱和加劲板制安、PLC顶升系统安装和调试、顶升前周边牵连构件松脱、试顶升等。

（3）钢柱和加劲板制安。根据千斤顶安装位置，采用型钢柱和加劲板焊接，点焊确定位置和尺寸无误后，再满焊接。

（4）柱外包钢板。梁柱基层打磨处理，用钢丝刷将梁柱包钢部位砼表面的浮灰、松散面层松散浮渣刷去，清理后再用硬毛刷沾洗涤剂洗刷表面，待完全干后即可。

梁柱外包钢板和植筋，复核结构实际尺寸，先做柱外包钢板，安装时钢板和柱砼表面贴紧，钢筋植入后与钢板满焊接。梁外包钢板根据千斤顶安装位置确定包钢长度。

封缝，用环氧胶泥将帖附于柱表面型钢周围封闭，留出排气孔，并在有利灌胶处粘贴灌胶嘴，间距为2～3m。

配胶，采用甲、乙双组分结构加固用胶粘剂，使用前需进行现场质量检验，进行抗拉拔试验，合格后方能使用，使用时在现场临时配制，配制时按产品说明书规定进行。将甲、乙两组分别倒入干净容器，容器内不得有油污，利用手提电钻搅拌，或采用人工搅拌，搅拌至色泽完全均匀为止。

压力灌注结构胶，待灌胶嘴粘牢后，通气试压，即以0.2～0.4MPa 的压力将环氧树脂胶从灌胶嘴压入；当排气孔出现胶液后，停止加压，以环氧胶泥堵孔，再以较低压力维持10min 以上方可停止灌胶。灌胶后不应再对型钢进行锤击、移动、焊接。

（5）PLC顶升系统安装和调试。将千斤顶放置在短柱上，连接分配阀、平衡阀、泵站、主机、高压油管、接头、三通、压力传感装置、位移传感装置等，加压至柱轴力值的10%以内，检查油管、接头、三通等有无漏油，以及千斤顶是否正常、位移传感装置是否正确显示等，把所有问题检查调试完成，保证设备正常工作。

柱侧对称布置2个320吨的千斤顶，千斤顶中心和埋铁件中心重合，千斤顶底面和预埋件表面贴合、顶紧，千斤顶活塞杆顶上准备4块400x400mm厚20mm的钢板，和支梁底钢板面贴合、顶紧。同一个柱侧的千斤顶用高压油管串联起来，串联油管不宜过长，以水平长度再富余300～500mm为宜，否则会影响顶升过程中钢垫板填塞。柱侧安置一套位移传感器，传感器一端固定在柱下支墩上，另一端固定在上支墩上，用于测量千斤顶的顶升位移值。

油路系统安装，油路系统包括电动泵站、分流油路块、电磁同步阀组、液压锁、压力传感器、高压油管等。油路系统布置遵照“清晰简洁、线管最短、方便操作”为指导原则。

总控系统安装，总控系统包括32点同步电脑控制器、信息收集器以及数据线等组成。多点同步电脑控制器放置在柱边3m外的地方，信息收集器放置在电动泵站的旁边，数据线一端连接同步电脑控制器，另一端同压力传感器、位移传感器连接，以收集和显示每组千斤顶的压力值和位移值。

（6）周边牵连。构件松脱，顶升前，须将周边四个柱上隔震支座上下法兰板上的螺栓松开一半，防止顶升时，周边隔震支座受拉变形过大，而影响隔震支座的后续使用。

（7）试顶升和顶升。试顶升是正式顶升前的一项安全实验工作，试顶升压力值调整为柱轴力值的85%～95%，检查PLC系统调试时是否问题发生，同时检查型钢柱、钢牛腿及加劲板有无过大变形、有无顶升位移量，一是安全检测，二是看看计算轴力值和实际顶升力值的差异，为重新调整顶升力值做一次尝试。

顶升的重点在千斤顶，本次选用的PLC同步顶升千斤顶具有操作方便、用工数少、精度高等特点。

（8）正式顶升。试顶升后，排除了潜在的问题，按照设计的顶升量进行顶升。计划用1天完成顶升，最大顶升量暂定为15mm，1天内顶升完成。

正式顶升时，以顶升力和顶升位移量两个数值进行双控。以位移量为目标值，以顶升力为安全控制值，确保在安全的前提下，达到取出隔震支座的目的。

千斤顶同步顶升5～10mm，以能顺利取出隔震支座为标准。

（9）隔震支座的取出。因隔震支座在取出后需要运至实验室进行检测，因此，隔震支座在取出时，特别要注意不能焊接、磕碰和摔落，整个取出过程要非常小心，每一个吊装和运输的环节都要在控制之下，最大限度保证检测结果不受取出和安装的影响。

隔震支座的取出方案在隔震支座上下法兰板相邻的两个角，各紧贴一根75x5的角钢，贴在上下法兰板的角上，用一根吊装用的软布带，绕过两个角钢后，将两个布带都系在倒链上，防止在取出隔震支座的过程中，倒链损坏隔震支座。在千斤顶顶升到位后，到倒链以水平方向的力将隔震支座拽拉出来，放在事先准备好的钢管滚筒上，滚出柱截面范围内，再用竖向方向的倒链，将隔震支座放在准备好的小推车上，再推出至室外。

（10）刚性支撑安装。隔震支座从取出，到二次安装，中间的运输、检验、加工预计需要1个月的时间，在此期间，千斤顶不能以恒定的持续支撑上部结构，因此，除同步千斤顶支撑外，还需要布置刚性支撑，在此期间以恒定的力持续支撑，以保证上部结构不发生破坏性的变形。

隔震支座取出后，根据上下支墩的间距，分别测量四个区域的净高度，按实际净高度焊接支座刚性支墩，并在隔震支座取出的同一天内安装好刚性支墩，维持隔震支座取出前的状态。

（11）施工监测。整体监测工作主要测试外包钢的可靠程度、千斤顶的顶升力和位移情况。顶升过程中，在一层梁底部位产生较大的附加应力，找出两个边柱和两个中柱，查看是否有裂缝，涂刷上白色的石膏粉，顶升过程中和顶升完成后，再观察是否有裂缝产生。如产生较大裂缝，就需要用专业的设备进行深入检测。

结构胶达到固化时间后，安装百分表分别在外包钢板上、加劲板侧面，用于测试在顶升力下外包钢板有无松脱，加劲板有无侧向变形情况。

4 结束语

本文着重介绍了“托梁换柱”方法取出需要进行实验的隔震支座，采用可靠的方法确保取出隔震支座过程不受损坏，对结构的影响范围最低，为今后同类型工程积累了宝贵的经验。