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[摘 要]本文结合工程实例详细阐述抽柱改造施工过程中支撑体系的设计与实施，支撑卸载体系在抽柱改造工程中是一项非常具有难度及重要的施工步骤。该步骤进展的顺利与否，直接影响的工程质量的好坏，是整个工程能否安全顺利完成的重要一环。本文详细阐述了支撑卸载体系的设计思路、设计及计算、施工步骤、施工过程中的监测等各个环节，对同类工程具有一定的参考意义。
中图分类号：TU746.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）33-0203-01
一、工程概况
宁波某酒店位于宁波市正中心城区，该酒店裙楼为五层建筑，原设计考虑四五层作为超市等商业使用，柱网尺寸为8.4m*8.4m，现需将四五层部分区域改造成为婚宴厅使用。根据实际使用要求，8.4m的柱距太小，需将中间一根柱抽掉，形成16.8m柱距的大空间。根据改造加固设计图纸要求，已完成五层及屋面预应力拖换梁（F-H）/（12’-16’）浇筑工作，具备拆除柱、张拉预应力钢筋施工。为保证柱拆除及预应力张拉施工过程中的安全，需制定详细、可靠的支撑方案。
二、编制依据
1.结构改造加固设计图纸；
2.《混凝土结构设计规范》GB50010-2010；
3.《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006；
4.《混凝土结构施工质量验收规范》GB 50204-2002；
5.《建筑工程预应力施工规程》CECS180：2005；
6.《建筑结构加固工程施工质量验收规范》GB 50550-2010；
7.《水泥基灌浆材料应用技术规程》GB/T 50448-2008；
8.原结构施工图；
9.现场实际情况；
10.原结构设计模型；
三、支撑总体思路
支撑卸载及柱拆除施工先对五层柱进行施工，然后再依次对四层柱进行拆除。卸载支撑采用4根I25a工字钢作为托换结构，顶部采用4个30t千斤顶为卸载机构。为保证卸载数值的准确，对每根工字钢托换结构进行测力计算，在每根工字钢相应位置布置手持式应变仪测点，以便随时进行卸载程度测量，保证卸除荷载与拆除柱的受荷相近。卸载完成后，采用水钻将原柱截断，以保证截断施工过程中不会产生较大振动；然后对上部预应力梁进行预应力张拉、孔内灌浆；
四、支撑卸载设计及计算
根据原设计图纸及现场实际情况，同时为保证支撑卸载过程中的结构安全，防止卸载过多造成不利影响。在卸载力计算时对屋面恒载取值为8.5KN/m2，活载取值为0.5 KN/m2；对四五层楼面荷载取值为3 KN/m2，活载取值为1 KN/m2；通过PKPM计算模型发现，五层柱受的轴力为1120KN，四层柱受的轴力为830KN；即五层柱需卸载1120KN，四层柱需卸载
1.支撑工字钢计算
支撑卸载方案为在拆除柱四边分别设4根I25a工字钢作为托换结构，顶部采用4个30t千斤顶为卸载机构。即五层柱卸载时，每根工字钢承受荷载为1120/4=280KN；四层柱卸载时，每根工字钢承受荷载为830/4=207.5KN。支撑的工字钢最长高度约5m，通过查表可得，I25a工字钢截面面积A=4851mm2，x轴方向稳定系数φ为0.916，卸载时工字钢承受的最大应力为σ=N/（φ*A）=280000/（0.916*4851）=63 N/mm2 为了加强四边支撑工字钢托换结构的稳定性，采用钢筋或者角钢将四边工字钢点焊连接在一起，钢筋或者角钢沿高度方向每隔约1000mm设置一道。
2.支撑梁受力计算
五层柱卸载时，工字钢分别支撑在新浇预应力梁上或原框架梁上，本次验算主要是确保原框架梁在最大卸载时的结构安全，选择五层结构受力最大的框架梁计算为例，通过原模型计算，该框架梁端部最大承受的剪力为244KN，卸载完成时，工字钢最大受荷为280KN，即此时原框架梁端部承受的最大剪力为244+280=524 KN。该框架梁截面尺寸为400*700，砼标号为C40，箍筋配置情况为Φ8@100（4），则该梁能承受的最大剪力
V=0.7*1.71*400*660+210*50.3*4*660/100=594 KN>524 KN
支撑框架梁能满足要求。
3.卸载值控制计算
本次卸载采用电阻应变片检测工字钢应变值作为控制条件。在工字钢上粘贴电阻应变片，通过连接在一起的程控静态应变仪显示工字钢加载过程中的应变变化。五层每根工字钢最大受荷为280KN，四层每根工字钢最大受荷为207.5KN，当卸载完成时，五层工字钢应变为
ε5=N/（E*A）=280000/（206000*4851）=2.8*10-4；
ε4=N/（E*A）=207500/（206000*4851）=2.08*10-4；即五层卸载完成时，应变片应达到的数据为280；四层卸载完成时，应达到的数据为208；
五、支撑卸载施工步骤
支撑卸载结构如上图所示，其工序步骤为：
（1）先对支撑工字钢进行加工，工字钢高度应根据现场情况确定，其中支撑在新浇预应力梁处的工字钢高度约为4.3米，支撑在另外两侧框架梁处的工字钢高度约为5米；先将工字钢加工成指定高度，并对上下两端加焊端部钢板及加劲肋，在工字钢连接处应加焊加强板；并在适当位置制作手持应变仪测点（离楼面高度1.5m左右为宜），以便卸载时能随时检测卸载情况。
（2）清理卸载支撑区域杂物，在底部钢板下部铺一层细沙，保证工字钢支撑结构底部平整，安装四边工字钢托换系统，并用钢筋或角钢每隔800mm左右对四周工字钢进行点焊连接，以增强整体稳定性；
（3）安放千斤顶，千斤顶的放置需保持平整，中心轴线尽可能与下部支撑工字钢中心轴线重合，千斤顶顶部与梁接触面宜安装一块20mm厚钢板并铺一层细沙；
（4）调试千斤顶，当下部托换结构及千斤顶全部安装完毕后，先进行试卸载，检查各构件是否正常；将千斤顶顶升顶紧，检查工字钢、千斤顶等是否垂直，中心线是否重合，若发现不利情况，应及时改正；
（5）在拆除柱两侧的预应力梁底处分别安装一个百分表位移计，检查柱截断过程中及预应力钢筋张拉过程中的位移变化情况，百分表安装时应于千斤顶等分开安装，以免互相造成影响；
（6）支撑工作完成后，进行卸载施工，卸载目标是将拆除柱目前承受的荷载卸除接近为零，保证柱拆除施工的安全及新增预应力梁能更好的工作。
（7）千斤顶顶升时，每个柱子安排两个施工人员进行千斤顶顶升施工，每个千斤顶每次顶升5次，然后用手持应变仪检测支撑工字钢的应变，再依次进行下一轮千斤顶顶升施工，直至每根支撑工字钢的应变值达到要求为止；
（8）卸载值达到规定要求后，采用水钻在预应力梁底截面处将柱截断，施工时应注意对旁边千斤顶的影响，以免碰到千斤顶等支撑结构；
（9）柱截断后应马上进行预应力钢筋张拉。
（10）预应力钢筋张拉过程中应及时观察百分表读书并做好相关记录；
（11）预应力钢筋全部张拉完成后，将千斤顶等支撑托换结构移至下一根柱进行支撑卸载施工。
（12）五层预应力梁张拉完成后，再依次对四层柱进行支撑卸载施工；
六、结论与建议
本文详细阐述了支撑卸载体系的设计思路、设计及计算、施工步骤、施工过程中的监测等各个环节，经本工程实践检验表明，该体系能满足要求，对同类工程具有一定的参考意义。
中图分类号：TU746.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）33-0203-01
一、工程概况
宁波某酒店位于宁波市正中心城区，该酒店裙楼为五层建筑，原设计考虑四五层作为超市等商业使用，柱网尺寸为8.4m*8.4m，现需将四五层部分区域改造成为婚宴厅使用。根据实际使用要求，8.4m的柱距太小，需将中间一根柱抽掉，形成16.8m柱距的大空间。根据改造加固设计图纸要求，已完成五层及屋面预应力拖换梁（F-H）/（12’-16’）浇筑工作，具备拆除柱、张拉预应力钢筋施工。为保证柱拆除及预应力张拉施工过程中的安全，需制定详细、可靠的支撑方案。
二、编制依据
1.结构改造加固设计图纸；
2.《混凝土结构设计规范》GB50010-2010；
3.《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006；
4.《混凝土结构施工质量验收规范》GB 50204-2002；
5.《建筑工程预应力施工规程》CECS180：2005；
6.《建筑结构加固工程施工质量验收规范》GB 50550-2010；
7.《水泥基灌浆材料应用技术规程》GB/T 50448-2008；
8.原结构施工图；
9.现场实际情况；
10.原结构设计模型；
三、支撑总体思路
支撑卸载及柱拆除施工先对五层柱进行施工，然后再依次对四层柱进行拆除。卸载支撑采用4根I25a工字钢作为托换结构，顶部采用4个30t千斤顶为卸载机构。为保证卸载数值的准确，对每根工字钢托换结构进行测力计算，在每根工字钢相应位置布置手持式应变仪测点，以便随时进行卸载程度测量，保证卸除荷载与拆除柱的受荷相近。卸载完成后，采用水钻将原柱截断，以保证截断施工过程中不会产生较大振动；然后对上部预应力梁进行预应力张拉、孔内灌浆；
四、支撑卸载设计及计算
根据原设计图纸及现场实际情况，同时为保证支撑卸载过程中的结构安全，防止卸载过多造成不利影响。在卸载力计算时对屋面恒载取值为8.5KN/m2，活载取值为0.5 KN/m2；对四五层楼面荷载取值为3 KN/m2，活载取值为1 KN/m2；通过PKPM计算模型发现，五层柱受的轴力为1120KN，四层柱受的轴力为830KN；即五层柱需卸载1120KN，四层柱需卸载
1.支撑工字钢计算
支撑卸载方案为在拆除柱四边分别设4根I25a工字钢作为托换结构，顶部采用4个30t千斤顶为卸载机构。即五层柱卸载时，每根工字钢承受荷载为1120/4=280KN；四层柱卸载时，每根工字钢承受荷载为830/4=207.5KN。支撑的工字钢最长高度约5m，通过查表可得，I25a工字钢截面面积A=4851mm2，x轴方向稳定系数φ为0.916，卸载时工字钢承受的最大应力为σ=N/（φ*A）=280000/（0.916*4851）=63 N/mm2
2.支撑梁受力计算
五层柱卸载时，工字钢分别支撑在新浇预应力梁上或原框架梁上，本次验算主要是确保原框架梁在最大卸载时的结构安全，选择五层结构受力最大的框架梁计算为例，通过原模型计算，该框架梁端部最大承受的剪力为244KN，卸载完成时，工字钢最大受荷为280KN，即此时原框架梁端部承受的最大剪力为244+280=524 KN。该框架梁截面尺寸为400*700，砼标号为C40，箍筋配置情况为Φ8@100（4），则该梁能承受的最大剪力
V=0.7*1.71*400*660+210*50.3*4*660/100=594 KN>524 KN
支撑框架梁能满足要求。
3.卸载值控制计算
本次卸载采用电阻应变片检测工字钢应变值作为控制条件。在工字钢上粘贴电阻应变片，通过连接在一起的程控静态应变仪显示工字钢加载过程中的应变变化。五层每根工字钢最大受荷为280KN，四层每根工字钢最大受荷为207.5KN，当卸载完成时，五层工字钢应变为
ε5=N/（E*A）=280000/（206000*4851）=2.8*10-4；
ε4=N/（E*A）=207500/（206000*4851）=2.08*10-4；即五层卸载完成时，应变片应达到的数据为280；四层卸载完成时，应达到的数据为208；
五、支撑卸载施工步骤
支撑卸载结构如上图所示，其工序步骤为：
（1）先对支撑工字钢进行加工，工字钢高度应根据现场情况确定，其中支撑在新浇预应力梁处的工字钢高度约为4.3米，支撑在另外两侧框架梁处的工字钢高度约为5米；先将工字钢加工成指定高度，并对上下两端加焊端部钢板及加劲肋，在工字钢连接处应加焊加强板；并在适当位置制作手持应变仪测点（离楼面高度1.5m左右为宜），以便卸载时能随时检测卸载情况。
（2）清理卸载支撑区域杂物，在底部钢板下部铺一层细沙，保证工字钢支撑结构底部平整，安装四边工字钢托换系统，并用钢筋或角钢每隔800mm左右对四周工字钢进行点焊连接，以增强整体稳定性；
（3）安放千斤顶，千斤顶的放置需保持平整，中心轴线尽可能与下部支撑工字钢中心轴线重合，千斤顶顶部与梁接触面宜安装一块20mm厚钢板并铺一层细沙；
（4）调试千斤顶，当下部托换结构及千斤顶全部安装完毕后，先进行试卸载，检查各构件是否正常；将千斤顶顶升顶紧，检查工字钢、千斤顶等是否垂直，中心线是否重合，若发现不利情况，应及时改正；
（5）在拆除柱两侧的预应力梁底处分别安装一个百分表位移计，检查柱截断过程中及预应力钢筋张拉过程中的位移变化情况，百分表安装时应于千斤顶等分开安装，以免互相造成影响；
（6）支撑工作完成后，进行卸载施工，卸载目标是将拆除柱目前承受的荷载卸除接近为零，保证柱拆除施工的安全及新增预应力梁能更好的工作。
（7）千斤顶顶升时，每个柱子安排两个施工人员进行千斤顶顶升施工，每个千斤顶每次顶升5次，然后用手持应变仪检测支撑工字钢的应变，再依次进行下一轮千斤顶顶升施工，直至每根支撑工字钢的应变值达到要求为止；
（8）卸载值达到规定要求后，采用水钻在预应力梁底截面处将柱截断，施工时应注意对旁边千斤顶的影响，以免碰到千斤顶等支撑结构；
（9）柱截断后应马上进行预应力钢筋张拉。
（10）预应力钢筋张拉过程中应及时观察百分表读书并做好相关记录；
（11）预应力钢筋全部张拉完成后，将千斤顶等支撑托换结构移至下一根柱进行支撑卸载施工。
（12）五层预应力梁张拉完成后，再依次对四层柱进行支撑卸载施工；
六、结论与建议
本文详细阐述了支撑卸载体系的设计思路、设计及计算、施工步骤、施工过程中的监测等各个环节，经本工程实践检验表明，该体系能满足要求，对同类工程具有一定的参考意义。