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工業(yè)建筑改造的鑒定與施工安全管理,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院土木工程安全研究所2011年9月,工業(yè)建筑專業(yè)委員會交流年會暨第二屆全國鋼鐵企業(yè)工業(yè)建筑專業(yè)技術(shù)與管理學(xué)術(shù)交流會,主要內(nèi)容,一、改造鑒定與施工安全管理的意義二、國內(nèi)外研究進(jìn)展三、工業(yè)建筑改造的程序與工藝過程四、托梁拔柱改造案例五、工業(yè)建筑改造過程安全管理,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,2,一、改造鑒定與施工安全管理的意義,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,3,需求大：據(jù)測算，我國既有建筑500億平米，其中工業(yè)建筑約100億平米。隨著我國工業(yè)化與信息化的發(fā)展，既有工業(yè)企業(yè)技術(shù)改造投資已占總投資的一半以上。條件差：工業(yè)建筑長期經(jīng)受高溫、高濕、腐蝕性氣體和粉塵、重載等惡劣環(huán)境影響，導(dǎo)致工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)損傷嚴(yán)重。復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境條件決定改造的復(fù)雜性。,一、改造鑒定與施工安全管理的意義,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,4,挑戰(zhàn)：自身損傷與新的生產(chǎn)環(huán)境條件任務(wù)：鑒定、設(shè)計、施工特性：高風(fēng)險性出路：基于鑒定的改造項目設(shè)計、施工一體化管理,二、國內(nèi)外研究進(jìn)展,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,5,國外結(jié)構(gòu)檢測鑒定發(fā)展階段,二、國內(nèi)外研究進(jìn)展,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,6,國外結(jié)構(gòu)加固改造研究進(jìn)展,既有建筑維修加固投資的比重逐漸增大,二、國內(nèi)外研究進(jìn)展,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,7,國外結(jié)構(gòu)加固改造研究進(jìn)展,加固分直接加固法和間接加固法兩類。常見的直接加固法有增大截面加固法、外粘型鋼（或鋼板）加固法、粘貼纖維復(fù)合材料加固法等；間接加固主要以增設(shè)支點加固法和體外預(yù)應(yīng)力加固法最常見。,二、國內(nèi)外研究進(jìn)展,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,8,國內(nèi)結(jié)構(gòu)檢測鑒定發(fā)展概況,二、國內(nèi)外研究進(jìn)展,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,9,國內(nèi)結(jié)構(gòu)加固改造研究進(jìn)展,目前我國成熟的直接加固方法有粘鋼加固法、碳纖維片材加固法以及植筋法等；間接加固方法以體外預(yù)應(yīng)力加固法最常見。,二、國內(nèi)外研究進(jìn)展,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,10,國內(nèi)結(jié)構(gòu)加固改造研究進(jìn)展,“托梁拔柱”作為既有建筑擴跨改造的一種技改方法，已被人們接受。國內(nèi)托梁拔柱技術(shù)最早應(yīng)用于工業(yè)建筑的拔柱改造，后逐漸向民用建筑發(fā)展。托梁拔柱涉及的結(jié)構(gòu)形式包括排架結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)以及砌體結(jié)構(gòu)等；托梁拔柱施工技術(shù)逐漸從有支撐發(fā)展到無支撐，迄今有幾種不同的拔柱技術(shù)，各自適用范圍及優(yōu)缺點各異。,三、工業(yè)建筑改造的程序與工藝過程,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,11,四、托梁拔柱改造案例,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,12,實例1：組合托架改造（12+6=18米）——有支撐托換,此柱拔除,拔柱改造前,鋼筋混凝土托架,四、托梁拔柱改造案例,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,13,施工工藝(1)加固丙01線、丙04線立柱（丙03柱要拔除）；(2)制作不完整托架及03線屋架臨時支桿（該時變結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行設(shè)計控制）；,,原結(jié)構(gòu),千斤頂,四、托梁拔柱改造案例,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,14,施工工藝(3)截丙03上柱,完善托架,形成帶臨時支桿的托架結(jié)構(gòu)；(4)卸載拆除臨時支桿,18m托架承受荷載；(5)拆除吊車梁后截丙03下柱；,此處截斷,四、托梁拔柱改造案例,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,15,(6)安裝18m鋼吊車梁。,拔柱改造后,新吊車梁,托架,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,16,實例2：鋼桁架改造（6+6+6=18米）——無支撐托換,改造一（輕鋼屋面）,四、托梁拔柱改造案例,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,17,實例2：鋼桁架改造（6+6+6=18米）——無支撐托換,四、托梁拔柱改造案例,改造二（鋼筋混凝土屋面）,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,18,實例2：鋼桁架改造（6+6+6=18米）——無支撐托換,四、托梁拔柱改造案例,改造三（鋼筋混凝土屋面，邊跨）,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,19,實例3：鋼桁架改造（18+18=36米）——無支撐托換,四、托梁拔柱改造案例,改造前,此柱拔除,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,20,實例4：鋼桁架改造（5+5=10米）——無支撐托換,拔柱前，托架施工中,四、托梁拔柱改造案例,此柱拔除,托架,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,21,平面圖,立面圖,,,此柱拔除,拔柱改造前廠房平面、立面圖,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,22,施工工藝(1)加固M19線、M21線立柱（M20柱需拔除）；(2)制作完整托架（托架設(shè)計成對稱于柱的兩片，待拔柱上柱作為托架一豎桿）；(3)待拔柱上柱卸載反力架制作，千斤頂就位；(4)分階段截除待拔柱；(5)卸載千斤頂，10m托架承受荷載；(6)拆除吊車梁后截M20下柱；(7)安裝10m鋼吊車梁。,現(xiàn)場試驗檢測情況,本工程待抽柱共分八次全部截完，對托架桿件內(nèi)力和托架變形進(jìn)行了全程監(jiān)控，監(jiān)測結(jié)果與理論分析一致。,現(xiàn)場測試,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,現(xiàn)場試驗檢測情況,,,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,托架上、下弦桿中點試驗、理論應(yīng)力值對比示意圖（單位：MPa）,現(xiàn)場試驗檢測情況,,,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,托架中間斜桿試驗、理論應(yīng)力值對比示意圖（單位：MPa）,現(xiàn)場試驗檢測情況,,,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,現(xiàn)場試驗檢測情況,截柱前屋架下弦桿跨中自振頻率（豎向）,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,截柱后屋架下弦桿跨中自振頻率（豎向）,現(xiàn)場試驗檢測情況,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,截柱后托架下弦桿跨中自振頻率（豎向）,現(xiàn)場試驗檢測情況,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,待截柱全部截除，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后托架的跨中撓度為5mm，為L/2000，滿足相應(yīng)規(guī)范要求。現(xiàn)場通過加速度傳感器對截柱后托架和屋架進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，得到實測托架第一主頻頻率為7.44Hz，高于屋架第一主頻3.9倍，滿足抗震要求。,現(xiàn)場試驗檢測情況,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,五、工業(yè)建筑改造過程安全管理,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,31,施工過程安全風(fēng)險因素評價——采用LC方法,風(fēng)險量D=LC，定義：當(dāng)D<5，評價為危險性??；D＝5～10，評價為中等危險；D＝10～15，評價為較危險；D＝15～20，評價為危險；D＝20～25，評價為特別危險。,,結(jié)果,專家訪談和問卷調(diào)查,(1)技術(shù)風(fēng)險（設(shè)計或施工質(zhì)量問題）(2)人員安全風(fēng)險（臨時設(shè)施、施工機具的誤差，施工人員或管理人員的失誤）,,(1)主要風(fēng)險類型:原結(jié)構(gòu)抗力降低風(fēng)險、設(shè)計計算模式不正確風(fēng)險、高處墜落風(fēng)險和起重傷害風(fēng)險等。(2)原因:1)違規(guī)操作或違規(guī)指揮;2)缺乏培訓(xùn)或有效培訓(xùn);3)現(xiàn)場檢查與監(jiān)督不力;4)缺乏安全防護工作等。,,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,工程設(shè)計,,施工過程,施工全過程安全管理,人員安全管理,1.堅持先檢測鑒定后設(shè)計原則;2.貫徹以剛度控制為主的設(shè)計原則,1.以系統(tǒng)思想為指導(dǎo)，計劃先行，杜絕施工活動的盲目性和非系統(tǒng)性；2.施工方法上分結(jié)構(gòu)施工和構(gòu)件施工兩種原則（上、下弦桿和腹桿）,堅持“三不”原則（安全培訓(xùn)、安全設(shè)施和監(jiān)護）,托梁抽柱全過程安全風(fēng)險管理（設(shè)計、施工原則）,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,（1）設(shè)計上以剛度為主要控制進(jìn)行托架設(shè)計,托架設(shè)計施工圖,托梁抽柱全過程安全風(fēng)險管理（設(shè)計、施工原則）,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,（2）施工中（待抽柱截斷過程）,上柱腹板截斷示意圖,由于結(jié)構(gòu)的對稱性，柱截斷對稱進(jìn)行，待抽柱截斷順序依次為先截斷腹板，再截斷翼緣板。,托梁抽柱全過程安全風(fēng)險管理（設(shè)計、施工原則）,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,（3）人員控制,堅持“三不”原則，以消除違章為目標(biāo)（a）未經(jīng)安全培訓(xùn)（如施工規(guī)程培訓(xùn)、施工組織設(shè)計技術(shù)交底等）不上崗；（b）未有安全設(shè)施（如設(shè)置安全網(wǎng)、臨邊洞口防護等）和個體防護（佩戴安全帽、安全帶等）不上場；（c）未有監(jiān)護（如現(xiàn)場安全員、技術(shù)主管、相關(guān)監(jiān)理人員等）不動工；,托梁抽柱全過程安全風(fēng)險管理（設(shè)計、施工原則）,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)院,37,謝謝！,