鋼結(jié)構(gòu)廠房托梁拔柱改造技術(shù)與安全管理研究.pdf

1、據(jù)測算,我國既有建筑物面積約400億m2,其中工業(yè)建筑約100億m2。上世紀五六十年代我國大量興建的工業(yè)廠房長期經(jīng)受高溫、高濕、腐蝕性氣體、粉塵以及重載等惡劣環(huán)境影響,其結(jié)構(gòu)損傷嚴重,大部分進入了老年期。隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展,工業(yè)生產(chǎn)也正在步入機械化、現(xiàn)代化時代,既有工業(yè)建筑設(shè)施的適應(yīng)性改造日益活躍。托梁拔柱作為有效擴大柱間距的改造方法得到了廣泛應(yīng)用,然而復雜的生產(chǎn)環(huán)境條件決定了改造質(zhì)量的參差不齊和高風險性。
　　針對鋼結(jié)構(gòu)廠房

2、的托梁拔柱改造,目前已有許多施工技術(shù)和研究成果,但在托梁拔柱改造過程中對支撐體系的設(shè)計、原結(jié)構(gòu)的變形控制以及改造后組合結(jié)構(gòu)的整體工作性能等方面仍存在較多問題沒有解決。因此,研究鋼結(jié)構(gòu)廠房托梁拔柱改造系統(tǒng)理論與方法,使托梁拔柱改造設(shè)計和施工標準化、規(guī)范化,對降低改造過程的安全風險具有重大理論意義和現(xiàn)實意義。
　　本文運用現(xiàn)代安全管理理論、系統(tǒng)工程原理,采用結(jié)構(gòu)分解(WBS)方法、工程現(xiàn)場測試以及事故樹(FTA)分析方法,建立了鋼結(jié)構(gòu)

3、廠房托梁拔柱的標準化設(shè)計流程和施工工藝,構(gòu)建了托梁拔柱全過程安全評價指標體系,同時給出了安全風險控制對策,以期改進托梁拔柱項目質(zhì)量,控制安全風險。本文的主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)托梁拔柱設(shè)計原則與方法
　　參考國家標準、規(guī)范,通過專家訪談,總結(jié)了既有建筑托換設(shè)計的一般原則以及托梁拔柱防倒塌設(shè)計原則。針對鋼結(jié)構(gòu)廠房托梁拔柱改造,重點介紹了結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計原則,并對關(guān)鍵構(gòu)件——托梁(或托架)的極限狀態(tài)、剛度控制以及結(jié)構(gòu)布置的設(shè)計

4、原則進行了總結(jié)和闡述,最后提出了鋼結(jié)構(gòu)廠房托梁拔柱改造設(shè)計的一般流程。
　　(2)托梁拔柱施工工藝與施工關(guān)鍵技術(shù)
　　通過專家訪談,比較研究了目前常見的三種托梁拔柱方法——非完整托架頂升施工方法、完整托架頂升施工方法以及完整托架不頂升施工方法各自的優(yōu)、缺點,并推薦“完整托架不頂升施工方法”作為托梁拔柱的首選方法。采用結(jié)構(gòu)分解(WBS)方法和流程圖的形式識別了該方法的一般施工工藝,并對其施工過程的關(guān)鍵技術(shù)——基礎(chǔ)和鋼柱加固技術(shù)

5、、托架原位制作技術(shù)、截柱卸載技術(shù)等進行了詳細闡述。
　　(3)現(xiàn)場測試與理論分析對比
　　利用SAP2000有限元軟件對某單層鋼結(jié)構(gòu)廠房托梁拔柱改造前、后抗震性能以及關(guān)鍵構(gòu)件的承載力等進行了驗算,結(jié)果表明采用前述成果,托梁拔柱結(jié)構(gòu)的承載能力和剛度滿足規(guī)范要求,驗證了設(shè)計原則和施工方案的可行性。通過托梁拔柱工程現(xiàn)場試驗,對托換過程關(guān)鍵構(gòu)件的應(yīng)力和撓度進行測試和分析,獲得截柱、卸載過程中關(guān)鍵構(gòu)件——托架和柱子的內(nèi)力變化規(guī)律,并與

6、有限元計算結(jié)果進行了對比,分析了理論值與測試值出現(xiàn)偏差的主要影響因素——氧炔焰切割鋼柱導致柱子的溫度升高,從而證實了采用“完整托架不頂升施工方法”進行托梁拔柱施工的科學性。
　　(4)托梁拔柱安全風險管理
　　識別了托梁拔柱施工過程中潛在的主要安全事故類型——高處墜落、物體打擊、坍塌、機具傷害以及觸電,采用事故樹(FTA)方法對導致各主要安全事故類型的風險因素進行分解,并采用事故樹的定性計算方法,得出不同事件的結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)