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1、工业建筑改造的鉴定与施工安全管理,华中科技大学土木工程与力学学院土木工程安全研究所2011年9月,工业建筑专业委员会交流年会暨第二届全国钢铁企业工业建筑专业技术与管理学术交流会,主要内容,一、改造鉴定与施工安全管理的意义二、国内外研究进展三、工业建筑改造的程序与工艺过程 四、托梁拔柱改造案例五、工业建筑改造过程安全管理,华中科技大学土木工程与力学院,2,一、改造鉴定与施工安全管理的意义,华中科技大学土木工程与力学院,3,需求大：据测算，我国既有建筑500亿平米，其中工业建筑约100亿平米。随着我国工业化与信息化的发展，既有工业企业技术改造投资已占总投资的一半以上。条件差：工业建筑长期经受高温、
2、高湿、腐蚀性气体和粉尘、重载等恶劣环境影响，导致工业建筑结构损伤严重。复杂的生产环境条件决定改造的复杂性。,一、改造鉴定与施工安全管理的意义,华中科技大学土木工程与力学院,4,挑战：自身损伤与新的生产环境条件 任务：鉴定、设计、施工 特性：高风险性 出路：基于鉴定的改造项目设计、施工一体化管理,二、国内外研究进展,华中科技大学土木工程与力学院,5,国外结构检测鉴定发展阶段,二、国内外研究进展,华中科技大学土木工程与力学院,6,国外结构加固改造研究进展,既有建筑维修加固投资的比重逐渐增大,二、国内外研究进展,华中科技大学土木工程与力学院,7,国外结构加固改造研究进展,加固分直接加固法和间接加固法
3、两类。常见的直接加固法有增大截面加固法、外粘型钢（或钢板）加固法、粘贴纤维复合材料加固法等；间接加固主要以增设支点加固法和体外预应力加固法最常见。,二、国内外研究进展,华中科技大学土木工程与力学院,8,国内结构检测鉴定发展概况,二、国内外研究进展,华中科技大学土木工程与力学院,9,国内结构加固改造研究进展,目前我国成熟的直接加固方法有粘钢加固法、碳纤维片材加固法以及植筋法等；间接加固方法以体外预应力加固法最常见。,二、国内外研究进展,华中科技大学土木工程与力学院,10,国内结构加固改造研究进展,“托梁拔柱”作为既有建筑扩跨改造的一种技改方法，已被人们接受。国内托梁拔柱技术最早应用于工业建筑的拔
4、柱改造，后逐渐向民用建筑发展。托梁拔柱涉及的结构形式包括排架结构、框架结构以及砌体结构等；托梁拔柱施工技术逐渐从有支撑发展到无支撑，迄今有几种不同的拔柱技术，各自适用范围及优缺点各异。,三、工业建筑改造的程序与工艺过程,华中科技大学土木工程与力学院,11,四、托梁拔柱改造案例,华中科技大学土木工程与力学院,12,实例1：组合托架改造（12+6=18米）有支撑托换,此柱拔除,拔柱改造前,钢筋混凝土托架,四、托梁拔柱改造案例,华中科技大学土木工程与力学院,13,施工工艺(1)加固丙01线、丙04线立柱（丙03柱要拔除）；(2)制作不完整托架及03线屋架临时支杆（该时变结构应进行设计控制）；,原结构
5、,千斤顶,四、托梁拔柱改造案例,华中科技大学土木工程与力学院,14,施工工艺(3)截丙03上柱,完善托架,形成带临时支杆的托架结构；(4)卸载拆除临时支杆,18 m托架承受荷载；(5)拆除吊车梁后截丙03下柱；,此处截断,四、托梁拔柱改造案例,华中科技大学土木工程与力学院,15,(6)安装18 m钢吊车梁。,拔柱改造后,新吊车梁,托架,华中科技大学土木工程与力学院,16,实例2：钢桁架改造（6+6+6=18米）无支撑托换,改造一（轻钢屋面）,四、托梁拔柱改造案例,华中科技大学土木工程与力学院,17,实例2：钢桁架改造（6+6+6=18米）无支撑托换,四、托梁拔柱改造案例,改造二（钢筋混凝土屋面
6、）,华中科技大学土木工程与力学院,18,实例2：钢桁架改造（6+6+6=18米）无支撑托换,四、托梁拔柱改造案例,改造三（钢筋混凝土屋面，边跨）,华中科技大学土木工程与力学院,19,实例3：钢桁架改造（18+18=36米）无支撑托换,四、托梁拔柱改造案例,改造前,此柱拔除,华中科技大学土木工程与力学院,20,实例4：钢桁架改造（5+5=10米）无支撑托换,拔柱前，托架施工中,四、托梁拔柱改造案例,此柱拔除,托架,华中科技大学土木工程与力学院,21,平面图,立面图,此柱拔除,拔柱改造前厂房平面、立面图,华中科技大学土木工程与力学院,22,施工工艺(1)加固M19线、M21线立柱（M20柱需拔除）
7、；(2)制作完整托架（托架设计成对称于柱的两片，待拔柱上柱作为托架一竖杆）；(3)待拔柱上柱卸载反力架制作，千斤顶就位；(4)分阶段截除待拔柱；(5)卸载千斤顶，10m托架承受荷载；(6)拆除吊车梁后截M20下柱；(7)安装10 m钢吊车梁。,现场试验检测情况,本工程待抽柱共分八次全部截完，对托架杆件内力和托架变形进行了全程监控，监测结果与理论分析一致。,现场测试,华中科技大学土木工程与力学院,现场试验检测情况,华中科技大学土木工程与力学院,托架上、下弦杆中点试验、理论应力值对比示意图（单位：MPa）,现场试验检测情况,华中科技大学土木工程与力学院,托架中间斜杆试验、理论应力值对比示意图（单位
8、：MPa）,现场试验检测情况,华中科技大学土木工程与力学院,现场试验检测情况,截柱前屋架下弦杆跨中自振频率（竖向）,华中科技大学土木工程与力学院,截柱后屋架下弦杆跨中自振频率（竖向）,现场试验检测情况,华中科技大学土木工程与力学院,截柱后托架下弦杆跨中自振频率（竖向）,现场试验检测情况,华中科技大学土木工程与力学院,待截柱全部截除，结构稳定后托架的跨中挠度为5mm，为L/2000，满足相应规范要求。现场通过加速度传感器对截柱后托架和屋架进行数据采集，得到实测托架第一主频频率为7.44Hz，高于屋架第一主频3.9倍，满足抗震要求。,现场试验检测情况,华中科技大学土木工程与力学院,五、工业建筑改造
9、过程安全管理,华中科技大学土木工程与力学院,31,施工过程安全风险因素评价采用LC方法,风险量D=LC，定义：当D5，评价为危险性小；D510，评价为中等危险；D1015，评价为较危险；D1520，评价为危险；D2025，评价为特别危险。,结果,专家访谈和问卷调查,(1)技术风险（设计或施工质量问题）(2)人员安全风险（临时设施、施工机具的误差，施工人员或管理人员的失误）,(1)主要风险类型:原结构抗力降低风险、设计计算模式不正确风险、高处坠落风险和起重伤害风险等。(2)原因:1)违规操作或违规指挥;2)缺乏培训或有效培训;3)现场检查与监督不力;4)缺乏安全防护工作 等。,华中科技大学土木工
10、程与力学院,工程设计,施工过程,施工全过程安全管理,人员安全管理,1.坚持先检测鉴定后设计原则;2.贯彻以刚度控制为主的设计原则,1.以系统思想为指导，计划先行，杜绝施工活动的盲目性和非系统性；2.施工方法上分结构施工和构件施工两种原则（上、下弦杆和腹杆）,坚持“三不”原则（安全培训、安全设施和监护）,托梁抽柱全过程安全风险管理（设计、施工原则）,华中科技大学土木工程与力学院,（1）设计上以刚度为主要控制进行托架设计,托架设计施工图,托梁抽柱全过程安全风险管理（设计、施工原则）,华中科技大学土木工程与力学院,（2）施工中（待抽柱截断过程）,上柱腹板截断示意图,由于结构的对称性，柱截断对称进行，待抽柱截断顺序依次为先截断腹板，再截断翼缘板。,托梁抽柱全过程安全风险管理（设计、施工原则）,华中科技大学土木工程与力学院,（3）人员控制,坚持“三不”原则，以消除违章为目标（a）未经安全培训（如施工规程培训、施工组织设计技术交底等）不上岗；（b）未有安全设施（如设置安全网、临边洞口防护等）和个体防护（佩戴安全帽、安全带等）不上场；（c）未有监护（如现场安全员、技术主管、相关监理人员等）不动工；,托梁抽柱全过程安全风险管理（设计、施工原则）,华中科技大学土木工程与力学院,华中科技大学土木工程与力学院,37,谢 谢！,
