单层钢结构厂房托梁拔柱工法工法

单层钢结构厂房托梁拔柱工法

1 前言

随着我国经济飞速发展和国家鼓励淘汰落后产能的政策指导，很多行业都面临着生产工艺、设备更新，要求对原有厂房进行改造。托梁拔柱是在不拆上部结构的情况下拆除柱子，解决厂房扩大柱距问题的一种先进方法。

托梁拔柱是托屋架拔柱、托梁拆墙及托梁拔柱的总称，是一门综合性技术，包括相关结构加固改造技术、上部结构顶升技术及监测技术等。90年代，中国京冶工程技术有限公司（原冶金部建筑研究总院）在邯郸中板厂二期改造、汉口轧钢厂Φ114技改项目中，尝试使用托梁拔柱方法拆除部分柱子，取得了很好的效果。公司集设计、施工、检测为一体，利用钢结构、地基基础、监测等综合技术的优势，于2004年开始对当今常用结构形式的单层钢结构厂房托梁拔柱技术进行了系统开发研究，成果于2007年底通过了中冶集团技术中心鉴定，总体上达到了国际先进水平，并成功应用于两个典型单层钢结构厂房的拔柱改造工程中。在此基础上形成了本工法。

2 工法特点

2.0.1 不拆除上部结构，通过设置转换构件，将荷载转移，拆除下柱，实现对已有建筑的改造。

2.0.2通过对厂房加固改造设计，不降低厂房结构的承载能力和整体刚度，亦不使厂房刚度产生突变。

2.0.3施工简单，容易操作，利用千斤顶就可完成拔柱处屋面系统的顶升、截柱、落架等施工过程。

2.0.4通过支顶位移和支顶反力等主要施工控制参数的监测，并采取必要的安全措施，保证拔柱过程中的安全。

2.0.5具有节省空间、造价低、施工周期短、不影响车间生产、安全可靠、减少环境污染等优点，应用前景十分广泛。

3 适用范围

本工法适用于在不拆除上部结构的情况下，对单层钢结构厂房一处或大面积托梁拔柱的改造工程，钢筋混凝土结构厂房托梁拔柱工法原理与此相同，只是上部结构加固做法和节点处理不同，可作为参考。

4 工艺原理

4.0.1利用托换技术设置转换构件（新增纵向托架（图4-1）或利用新换吊车梁（图4-2）），使拔柱

位置竖向荷载转移到纵向相邻结构柱，转换构件也可传递水平荷载，增加屋面水平支撑，把拔柱受荷范围内屋面承担的水平荷载分配到相邻跨，形成托梁拔柱结构体系。

4.0.2利用结构加固技术，对增加荷载的结构构件、地基基础进行加固。

4.0.3通过顶升技术，防止拔柱位置屋面下挠，并减少对相邻构件产生附加荷载。

4.0.4转换构件与加固柱可靠连接后，拆除拔柱下柱。

图4.0.1-1 新增托架转换方案图4.0.1-2 利用新换吊车梁转换方案

5 设计、施工工艺流程及操作要点

5.1托梁拔柱设计

5.1.1设计流程

托梁拔柱设计流程见图5.1.1-1。

图5.1.1-1 托梁拔柱设计流程图

5.1.2设计要点

1设计准备

收集原厂房设计和施工等相关资料；调查使用情况、拟拔柱周围环境等；对原结构进行现场实测；根据实测结果对结构进行复核，确定其承载能力、安全度大小。具体做法参照《钢结构检测评定及加固技术规程》（YB9257-96）的规定。

2托梁拔柱方案制定及优化

根据生产工艺要求和现场实际情况确定托梁拔柱方案。常用的方案有两种：

1）利用新换吊车梁（或托梁）系统作为屋面系统的支承结构，通过构造措施，将拟拔柱上柱连接于吊车梁上，截掉下柱，若上柱梁柱节点为刚接应改造为铰接。该方案构件少、施工简单、经济实用。

2）在屋面和吊车梁间新增托架，传递屋面拔柱处荷载，新换吊车梁只传递吊车荷载，拟拔柱上柱作为新增托架的一根竖杆。该方案受力明确，对重级工作制、吊车吨位较大或吊车梁高度受限制的厂房较实用。

托梁拔柱方案的制定在满足工艺的条件下应进行优化，选取安全可靠、切实可行、经济合理、方便施工、构造简单的优化方案。

3托梁拔柱结构体系设计

托梁拔柱结构体系宜采用空间结构模型进行受力分析。根据计算结果，对于不同类型的结构构件（原有结构构件，需加固的结构构件，新增或新换结构构件）采用不同的设计规范，主要的设计规范有：1）《既有建筑地基基础加固技术规范》JGJ123-2000

2）《钢结构设计规范》GB50017-2003

3）《钢结构加固技术规范》CECS77：96

4）《钢结构检测评定及加固技术规程》（YB9257—96）

原有结构构件应根据现场对构件实测的结果，综合考虑腐蚀、损伤对其截面的削弱影响，考虑折减系数；钢柱的加固采用加大截面法，应验算是否可在负荷下加固，同时对负荷状态下加固应考虑折减系数；新增或新换结构构件是托梁拔柱体系中的关键构件，应适当提高安全系数。

屋面支撑系统是保证托梁拔柱厂房整体刚度的重要构件，需根据拔柱多少、位置等工艺条件，适当增加，并尽量形成封闭体系。若拔柱处有柱间支撑，需将下柱柱间支撑移至邻跨，基础梁相应平移，再增加上柱支撑，保证纵向水平荷载传递，形成完整结构体系。

独立基础加固采用加大基础底面积方法；桩基础可采用补桩加固，宜采用钻孔灌注桩，在原承台外补桩时，加大承台时与基础扩大底面积做法相同，在原承台内补桩时，可采用高强无收缩灌浆料对承台进行修补。

4施工控制参数确定

为防止改造后拟拔柱柱顶下沉，对与其连接构件产生附加荷载，在拔柱上柱与托架或吊车梁连接前，需将拟拔柱上柱及其屋盖系统进行顶升（预起拱）。顶升高度根据转换构件形式不同采用以下方法进行计算。

1）转换构件为新增托架时，顶升高度可采用托梁拔柱结构体系在恒荷载标准值+0.5倍活荷载标准值+0.5倍积灰荷载标准值作用下柱顶的竖向位移值，并综合考虑新增托架与拔柱上柱连接可能会存在

一定的间隙、顶升产生的反拱力以及新增托架受荷载后蠕变影响，将竖向位移值适当提高作为顶升高度。

2）转换构件为新换吊车梁（或托梁）时，顶升高度可采用托梁拔柱结构体系在恒荷载标准值+0.5倍活荷载标准值+0.5倍积灰荷载标准值+0.8倍吊车荷载标准值作用下柱顶的竖向位移值，并综合考虑施工误差、顶升产生的反拱力以及结构改造完成后蠕变的影响，将竖向位移值适当提高作为顶升高度。

支顶反力为支顶时实际结构（转换构件不参加工作）在恒荷载+每级支顶位移作用下支托产生的反力，利用计算机模拟出每级支顶位移与支顶反力的对应关系，用于指导施工。

顶升反力为顶升到顶升高度时支托产生的反力，该值不宜超过实际结构（转换构件不参加工作）在两倍恒载单独作用下支托产生的反力，该值作为对顶升高度的校核，亦作为选择千斤顶吨位大小的依据。

5方案实施的技术保证

为了合理实施托梁拔柱方案，设计图纸应给出托梁拔柱改造的施工顺序，设计人员还应验算结构在施工过程中强度和稳定，根据验算结果给出相应的临时加固措施等，并对整个施工过程进行跟踪服务，发现问题及时解决，确保改造成功。

5.2 托梁拔柱施工工艺

5.2.1施工工艺流程

托梁拔柱工法应遵循先加固后改造的原则，施工工艺流程图见图5.2.1-1。

图5.2.1-1 托梁拔柱施工工艺流程图

5.2.2操作要点