建筑物平移启动前对托换桁架的影响.pdf

建 筑 技 术 Architecture Technology第 54 卷第 20 期 2023 年 10 月Vol.54 No.20 Oct.20232498建筑物平移启动前对托换桁架的影响王广义1，田忠诚1，赵京伟2（1.山东建筑大学工程鉴定加固研究院有限公司，250013，济南；2.济南工程职业技术学院，250200，济南）摘要：为研究托换桁架的内力变化及平移时施加顶推力的依据，以某平移工程为背景，应用有限元分析软件 ETABS 建立了平移时的托换模型。对比分析了在平移方向的后端施加顶推力和在建筑物中间及后端同时施加顶推力对托换桁架内力的影响，研究了不同施力方式引起的托换桁架的变形，探讨了交叉斜撑的内力变化情况。研究结果表明：相比仅在建筑物后端施加顶推力，在建筑物中间及后端同时施加顶推力托换梁的最大变形可降低 50%左右；托换梁最大轴力可降低 50%以上；顶推力对边跨处托换桁架交叉斜撑影响最大。关键词：建筑物平移；托换桁架；顶推力中图分类号：TU 746.4 文献标志码：A 文章编号：1000-4726(2023)20-2498-03EFFECT ON SUPPORT TRUSS BEFORE BUILDING TRANSLATION STARTWANG Guang-yi1,TIAN Zhong-cheng1,ZHAO Jing-wei2(1.Engineering Research Institute of Appraisal and Strengthening of Shandong Jianzhu University Co.,Ltd.,250013,Jinan,China;2.Jinan Engineering Vocational and Technical College,250200,Jinan,China)Abstract:In order to study the internal force changes of the truss and the basis of the thrust force applied to the translation,a translation model was established by using the finite element analysis software ETABS,taking a translation project as the background.The influence of the top thrust on the final end of the translation direction and the influence of the thrust force on the internal force of the trusses at the middle and back ends of the building were compared and analyzed.The deformation of the underpinning truss caused by different modes of force was studied,and the internal fore changes of the cross inclined braces were discussed.The results show that the maximum deformation of the jacking force applied to the back end and the middle of the building can be reduced by about 50%,and the maximum axial force of the supporting beam can be reduced by more than 50%,and the jacking force has the greatest impact on the cross truss of the trusses at the side span.Keywords:building moving;underpinning tress;jacking force建筑物平移时，施加顶推力之后、启动之前托换桁架的内力变化较大，此时确保托换桁架不发生破坏是保证平移顺利进行的前提。吴二军等通过江南大酒店平移工程，对平移过程的实时监测提出了要求。杜建民等通过建立建筑物横向平移时托换体系的收稿日期：20230723作者简介：王广义（1988），男，山东聊城人，高级工程师，硕士，e-mail:.梯施工区域采用满堂脚手架，既保证了石材施工安全及便捷，又大幅提高了工作效率。（7）每施工 23 块石材至约 2 m 高时，进行一次石材面垂直度、水平和垂直开缝的垂直度等安装精度的复核，发现偏差较大时及时调整，避免累积误差。（8）石材开槽后不得有损坏或崩裂现象，槽口应打磨成 45 倒角，槽内保持光滑、洁净。（9）阳角石材为海棠角作法，海棠角在达到美观的同时可有效预防崩边。阳角施工完成后，要及时做好阳角保护措施，避免磕碰造成损坏。6 结束语通过合理的组织施工、严谨的技术措施、严格的质量把控，中国工艺美术馆室公共区域内幕墙工程顺利完工，石材幕墙安装牢固、饰面平整、排列整齐、缝隙均匀，完美呈现了天然石材恢宏大气、质朴自然又不失奢华的美感。参考文献1 王振,王守美,王锴等.大型公共建筑石材幕墙复合保温墙体施工技术研究 J.建筑技术开发,2023,50(8):6265.2023 年 10 月2499承载力计算模型，对墙下双梁进行了分析研究。敬登虎等将钢板 砖砌体组合结构应用于既有砖混房屋大空间改造中。赵考重等、王超、房晓鹏分别对角钢 砌体组合托换结构、槽钢 砌体组合托换结构、钢 混凝土组合托换结构受力机理进行了系统研究。张鑫等提出了滚动式平移牵引力的计算公式。学者们在对建筑物平移时的监测、托换方法等方面做了深入的研究，但对平移时托换桁架的受力还需进一步研究。本研究应用有限元分析软件 ETABS 建立建筑物平移启动前的模型，对平移启动前托换桁架的内力和变形进行了研究分析，为确保托换桁架的安全性提供了依据；针对不同施力方式对托换桁架变形的影响进行研究，分析托换桁架的内力变化。1 建立分析模型及施加顶推力1.1 建立分析模型本工程地下 1 层、地上 15 层，裙楼地下 1 层、地上 3 层为框架 剪力墙结构，上部结构模型及荷载与原结构相同。平移时所用托换桁架如图 1 所示，斜 撑 尺 寸 为 300 mm600 mm，连 梁 尺 寸 为320 mm580 mm，为截面相同的2根梁并列平行连接到柱上。建模时将 2 根梁合并为 1 根梁，即斜撑尺寸为 600 mm600 mm，连梁尺寸为 640 mm580 mm，将托换桁架设置在原结构地下一层下部。aaaaabbbbb12345678910111213ABCDEF图 1 托换桁架平面示意使用摩擦摆连接单元模拟平移时滚轴的摩擦力，不考虑支座竖向变形，取支座竖向刚度为3107 N/m，有效阻尼为 0；平移方向（x 向）刚度为 8105 N/m，摩 擦 系 数 为 0.1；垂 直 平 移 方 向（y 向）刚 度 为8105 N/m，摩擦系数为 0.5；绕 R1 轴的转动刚度为 2103（Nm）/rad，绕 R2、R3 的 转 动 刚 度 为5107（Nm）/rad，控制远离施力点的位移为 0，模拟平移启动前的状态。将连接属性指定到模型支座下部，仅对 z 方向进行约束。1.2 施加顶推力依据山东建筑大学张鑫教授团队提出的平移启动牵引力公式 F=kfG 计算平移启动所需的顶推力。其中 F 为启动牵引力，G 为建筑物重力，综合调整系数k=1，摩擦系数 f=0.1。平移时一个油泵会控制多个千斤顶，除去油管拐弯处损耗外，施加在千斤顶上的顶推力基本相同。故将整个建筑物平移所需的顶推力平均分配到各轴线上，作用在平移方向的后端为工况一；将工况一中各轴线的顶推力平分作用在建筑物 7 轴位置和平移方向的后端为工况二。各轴线支座反力和平移所需顶推力见表 1。表 1 各轴线支座反力和平移所需顶推力 kN轴号支座反力之和启动所需顶推力工况一顶推力工况二顶推力后端7轴后端7轴A18 5871 8596 29503 1483 148B63 8246 3826 29503 1483 148C94 2849 4286 29503 1483 148D101 13510 1146 29503 1483 148E76 1047 6106 29503 1483 148F23 7612 3766 29503 1483148 2 托换梁轴向变形及托换桁架内力分析2.1 托换梁轴向变形在各工况作用下，托换梁会产生累计轴向变形，托换梁的变形也反映了该轴线上顶推力的布置是否合理，轴线变形过大会使与其相连的梁开裂或发生破坏。两种工况作用下托换梁沿平移方向累计轴向变形如图2 所示。3.532.521.510.50工况一1.120.572.411.242.941.462.761.382.691.342.661.27工况二ABCDEF累计轴向变形/mm轴号图 2 各工况作用下托换梁累计轴向变形由图 2 可知，托换梁承受轴向压力，相比仅在建筑物平移方向的后端施加顶推力，在建筑物平移方向的后端和 7 轴施加顶推力时，托换梁累计轴向变形可降低 50%左右，有效减小了托换梁的轴向变形，降低了对托换梁的影响。王广义，等：建筑物平移启动前对托换桁架的影响建 筑 技 术第 54 卷第 20 期2500建筑物C轴右侧整体变形相对于左侧变形较大，会使托换结构产生逆时针方向的扭转。相对于工况一，工况二作用下A轴与 F轴变形差值增大，会使托换桁架承受的扭转力增大。2.2 托换梁轴力两种工况作用下托换梁轴力最大值产生在平移方向的后端，平移方向后端托换梁轴力见表 2。表 2 各种工况作用下平移方向后端托换梁轴力 kN轴号工况一轴力工况二轴力A 112 7411 220B 113 1131 447C 133 1941 557D 132 9791 473E 133 0051 473F 133 3521 574由表 2 可知，在工况二作用下，托换梁轴力比工 表 3 工况一、工况二作用下的斜撑轴力 kN工况一斜撑轴力工况二斜撑轴力轴号1 2 2 3 6 7 10 11 12 131 2 2 3 6 7 10 11 12 13ABa54.4732.40638.7571.65132.21269.52b70.7058.2135.9096.7987.2744.84BCa16.7732.1847.0111.5252.7449.38b3.6112.00501.0019.82130.17247.40DEa12.4628.0432.15127.74295.020.4833.05123.9757.89147.55b25.5012.8741.9187.19328.4321.555.6544.8419.55156.81EFa28.9681.4947.6670.15406.0761.08106.2779.4055.42206.56b0.7260.2537.10143.35405.1315.9269.66127.9614.13183.26况一减小了 50%左右，且托换梁各轴线上的差值减小，整个托换桁架的受力更加均匀。从经济的角度来说，采用工况二加载方式可以适当减小托换梁底截面，降低成本。托换梁轴向力反映的规律与托换梁累计变形的规律是吻合的，平移启动前通过监测托换梁的变形确定其受力的安全性是合理的。2.3 交叉斜撑轴力交叉斜撑在平衡托换桁架的受力及变形起到了重要作用，使整个托换桁架协同工作，取部分交叉斜撑的轴力（表 3），其中交叉斜撑的编号如图 1 所示。由表 3 可知，A B和 E F 两边跨裙楼位置处交叉斜撑的轴力大于中间跨主楼位置处的轴力。由于边跨斜撑因内力仅能向中间跨方向传递，而中间跨的斜撑可向平面内方向传递，因此边跨斜撑内力大于中间跨，故在设计时可将不同跨的斜撑设计成截面不同的梁，这样更经济，结构变形更协调，不宜仅按受力最大处将斜撑设计成相同截面。3 结论（1）与仅在建筑物平移方向的后端施加顶推力相比，在建筑物平移方向的后端和建筑物中部施加顶推力时托换梁累计轴向变形可降低 50%左右；托换梁轴力减小了 50%，且托换梁各轴线上的差值减小，使整个托换桁架的受力更加均匀。（2）边跨位置处交叉斜撑的轴力大于中间跨位置处的轴力，在设计时可将不同跨的斜撑设计成截面不同的梁，达到经济效果。参考文献1 吴二军,黄振,李爱群,等.江南大酒店整体平移工程的静态和动态实时监测 J.建筑结构,2001,31(12):1114.2 杜建民,袁迎曙,王波,等.承重砖墙托换体系承载力预计模型研究 J.中国矿业大学学报,2010,39(5):642647.3 敬登虎,曹双寅,吴婷.钢板 砖砌体组合结构托换改造技术及应用 J.土木工程学报,2009,42(5):5560.4 敬登虎,曹双寅,吴婷.钢板 砖砌体组合墙梁的试验研究与分析 J.土木建筑与环境,2012,34(5):3341.5 赵考重,王丽,夏风敏.钢 混组合结构在砖混建筑拆墙改造中的应用 J.建筑结构,2003(4):2529,35.6 王超.钢 砌体组合墙梁结构在砌体结构房屋托换改造中的试验研究 D.济南:山东建筑大学,2011.7 房晓鹏.钢 砌体组合墙梁结构在有构造柱砌体结构房屋托换改造中的试验研究 D.济南:山东建筑大学,2011.8 张鑫,都爱华,张绘军.建筑物平移技术牵引力计算公式和动力分析研究 J.山东建筑大学学报,2010,25(3):222225,230.9 符春峰,谷金省,刘道军.大跨度悬挑桁架结构整体提升施工技术应用 J.建筑技术,2023,54(11):13311335.10 陈子龙.某工程大跨桁架施工问题分析与处理 J.建筑技术开发,2023,50(6):79.