建筑业10项新技术.doc

抗震加固与改造技术消能减震技术主要技术内容消能减震技术是将结构的某些构件设计成消能构件或在结构的某些部位装设消能装置在风或小震作用时这些消能构件或消能装置具有足够的初始刚度处于弹性状态结构具有足够的侧向刚度以满足正常使用要求当出现大风或大震作用时随着结构侧向变形的增大消能构件或消能装置率先进入非弹性状态产生较大阻尼大量消耗输入结构的地震或风振能量使主体结构避免出现明显的非弹性状态且迅速衰减结构的地震或风振反应位移速度加速度等保护主体结构及构件在强地震或大风中免遭破坏或倒塌达到减震抗震的目的消能部件消能构件或消能装置及其连接件按照不同构件型式分为消能支撑消能剪力墙消能支承或悬吊构件消能节点消能连接等消能部件中的消能器又称阻尼器分为速度相关型如黏滞流体阻尼器黏弹性阻尼器黏滞阻尼墙黏弹性阻尼墙位移相关型如金属屈服型阻尼器摩擦阻尼器等和其它类型如调频质量阻尼器调频液体阻尼器等采用消能减震技术的结构体系与传统抗震结构体系相比具有大震安全性经济性和技术合理性技术指标建筑结构消能减震设计方案应根据建筑抗震设防类别抗震设防烈度场地条件建筑结构方案和建筑使用要求与采用抗震设计的设计方案进行技术经济可行性的对比分析后确定采用消能减震技术结构体系的计算分析应依据建筑抗震设计规范进行设计安装做法应遵循国家建筑标准设计图集建筑结构消能减震振设计其产品应符合建筑消能阻尼器的规定适用范围消能减震技术主要应用于高层建筑高耸塔架大跨度桥梁柔性管道管线生命线工程既有建筑的抗震或抗风性能的改善等已应用的典型工程江苏省宿迁市建设大厦北京威盛大厦等新建工程以及北京火车站北京展览馆西安长乐苑招商局广场号楼等加固改造工程建筑隔震技术主要技术内容基础隔震系统是通过在基础和上部结构之间设置一个专门的橡胶隔震支座和耗能元件如铅阻尼器油阻尼器钢棒阻尼器粘弹性阻尼器和滑板支座等形成高度很低的柔性底层称为隔震层通过隔震层的隔震和耗能元件使基础和上部结构断开将建筑物分为上部结构隔震层和下部结构三部分延长上部结构的基本周期从而避开地震的主频带范围使上部结构与水平地面运动在相当程度上解除了耦连关系同时利用隔震层的高阻尼特性消耗输入地震动的能量使传递到隔震结构上的地震作用进一步减小提高隔震建筑的安全性目前除基础隔震外人们对层间隔震的研究和应用也越来越多隔震技术已经系统化实用化它包括摩擦滑移系统叠层橡胶支座系统摩擦摆系统等其中目前工程界最常用的是叠层橡胶支座隔震系统这种隔震系统性能稳定可靠采用专门的叠层橡胶支座作为隔震元件是由一层层的薄钢板和橡胶相互叠置经过专门的硫化工艺粘合而成其结构配方工艺需要特殊的设计属于一种橡胶厚制品目前常用的橡胶隔震支座有天然橡胶支座铅芯橡胶支座高阻尼橡胶支座等技术指标采用隔震技术后的上部结构地震作用一般可减小倍地震时建筑物上部结构的反应以第一振型为主类似于刚体平动其地震反应很小结构构件和内部设备都不会发生破坏或丧失正常的使用功能在内部工作和生活的人员不仅不会遭受伤害也不会感受到强烈的摇晃强震发生后人员无需疏散房屋无需修理或仅需一般修理从而保证建筑物的安全甚至避免非结构构件如设备装修破坏等次生灾害的发生建筑隔震设计方案应根据建筑抗震设防类别抗震设防烈度场地条件建筑结构方案和建筑使用要求与采用抗震设计的设计方案进行技术经济可行性的对比分析后确定采用隔震技术结构体系的计算分析应依据建筑抗震设计规范进行设计安装做法应遵循建筑结构隔震构造详图其产品应符合建筑隔震橡胶支座的规定适用范围建筑隔震技术主要应用于重要的建筑一般指甲乙类等特别重要的建筑有特殊性使用要求的建筑传统抗震技术难以达到抗震要求的或有更高抗震要求的某些建筑也可用于抗震性能不满足要求的既有建筑的加固改造已应用的典型工程北京三里河七部委联合办公楼北京地铁复八线福建省防震减灾中心大楼昆明新机场等混凝土结构粘贴碳纤维粘钢和外包钢加固技术主要技术内容混凝土结构粘贴碳纤维和粘钢加固技术是采用专门配置的改性环氧胶粘剂将碳纤维片材或钢板粘贴在结构构件表面多为构件受拉区形成复合受力体系使两者协同工作以提高结构构件的抗弯抗剪抗拉承载能力达到对构件进行加固补强的目的外包钢加固法是在钢筋混凝土梁柱四周包型钢的一种加固方法可分为干式和湿式两种湿式外包钢加固法是在外包型钢与构件之间采用改性环氧树脂化学灌浆等方法进行粘结以使型钢与原构件能整体共同工作干式外包钢加固法的型钢与原构件之间无粘结有时填以水泥砂浆不传递结合面剪力与湿式相比干式外包钢法施工更方便但承载力的提高不如湿式外包钢法有效技术指标粘贴碳纤维粘钢和外包钢加固的设计计算和结构胶的要求应符合混凝土结构加固设计规范和建筑抗震加固技术规程的规定关于钢材焊缝设计及其施工的要求应符合现行国家标准规范钢结构设计规范的规定适用范围粘贴碳纤维加固技术适用于钢筋混凝土受弯轴心受压大偏心受压及受拉构件粘钢加固技术适用于钢筋混凝土受弯大偏心受压和受拉构件的加固二者均不适用于素混凝土构件包括纵筋配筋率低于现行国家标准混凝土结构设计规范规定的最小配筋率的构件的加固被加固的混凝土结构构件其现场实测混凝土强度等级不得低于混凝土表面正拉粘结强度不得低于长期使用的环境温度不应高于外包钢加固技术适用于需要提高截面承载能力和抗震能力的钢筋混凝土梁柱结构的加固已应用的典型工程粘贴碳纤维粘钢和外包钢加固技术在北京火车站北京工人体育场中国国家博物馆等加固改造工程均有应用钢绞线网片聚合物砂浆加固技术主要技术内容钢铰线聚合物砂浆加固技术是一项新型加固技术它是在被加固构件进行界面处理后将钢铰线网片敷设于被加固构件的受拉部位再在其上涂抹聚合物砂浆其中钢铰线是受力的主体在加固后的结构中发挥其高于普通钢筋的抗拉强度聚合物砂浆有良好的渗透性对氯化物和一般化工品的阻抗性好粘结强度和密实程度高它一方面起保护钢铰线网片的作用另一方面将其粘结在原结构上形成整体使钢铰线网片与原结构构件变形协调共同工作以有效提高其承载能力和刚度钢铰线网片聚合物砂浆加固技术除加固效果优异外与传统加固技术相比具有良好的环保耐久耐高温防腐防火性能施工快捷方便现场环境污染小且由于加固层厚度薄加固后不显著增加结构自重对建筑物的外观风貌和使用空间及功能没有影响技术指标钢绞线网片聚合物砂浆加固的材料和设计计算应符合混凝土结构加固设计规范和建筑抗震加固技术规程的要求其中配制聚合物砂浆用的聚合物乳液环保检验参照民用建筑工程室内环境污染控制规范进行总挥发性有机化合物应游离甲醛应钢绞线网片聚合物砂浆加固施工可参考北京市地方标准钢绞线网片聚合物砂浆加固混凝土结构施工及验收规程进行适用范围钢绞线网片聚合物砂浆加固技术适用于砌体结构砖墙钢筋混凝土结构梁板柱和节点的加固已应用的典型工程该技术应用的主要项目有北京工人体育馆改扩建工程中国国家博物馆改扩建工程厦门郑成功纪念馆加固工程厦门特区纪念馆加固工程等结构无损拆除与整体移位技术主要技术内容无损性拆除是通过金刚石切割工具在高速运转下对钢筋混凝土磨削并依靠冷却水带走产生的粉屑最终形成切割面来实现构件分离的一种拆除方式可以根据结构特点和周边场地状况选用高空吊拆分块切割整体转运的施工方法无损性拆除不存在振动对保留结构无冲击不会产生微裂纹破坏不影响结构受力和使用寿命同时它具有低噪音无污染无振动效率高的特点无损性拆除静态切割施工方案的设计考虑到待拆除构件的类型较多单一的拆除方式不仅效率低成本高也不可能完成多样的拆除工作因此在进行方案设计时需结合几种金刚石切割工具的优点进行有针对性的选择针对板厚薄且切割距离不长的楼板或楼梯可以选用金刚石手持锯对其进行分离它可进行单人操作不需要电源可多台同时作业方便快捷施工效率高针对截面宽度较小的如密肋梁可以选用金刚石薄壁钻进行分离它使用简单灵活施工速度快虽受钻头直径的影响切割面积小但针对截面宽度小的梁效率特别高针对厚度薄切割距离长且要求精度高的楼板及墙体可以选用大型长导轨金刚石圆盘锯进行分离它受轨道的控制切割位置十分准确精度较高虽安装较繁琐并受锯片直径限制切割深度不大但在进行薄板长距离切割时优势十分明显针对梁柱及截面厚度较大的墙板等大型构件选用金刚石绳锯进行分离金刚石绳锯具有切割速度快功率大等特点不受混凝土形状和位置的限制但安装较为复杂在进行大截面的构件切割时具有优势无损性拆除吊运方案的设计在确定了拆除方法后吊运方案的选择也十分重要可以根据场地情况选择履带吊或其他起重机械作为转运工具根据起重机械的回转半径和吊装能力来确定构件的分块大小梁一般以一跨为一个吊运单元个别跨度较大的梁以半跨为一个吊运单元采用双索双圈吊篮式拴系法柱以一层高为一个吊运单元采用单索双股穿孔拴系法板通过计算自身受力状况确定不同面积为一个吊运单元采用四点起吊法无损性拆除施工工艺流程分析原结构图纸确定拆除顺序放线确定拆除范围搭设临时支撑钻吊装孔起重机械就位切割吊运转运清理技术指标金刚石绳锯绳索的变向是通过导向轮的组合安装来实现的施工过程中导向轮的安装与主动驱动轮中的位置关系应巧妙的设计以满足切割要求绳索切割线速度不低于金刚石绳索的质量标准应满足切割过程中最大张拉强度的要求金刚石圆盘锯切割锯片与切割深度的关系见表切割锯片与切割深度的关系表锯片直径切割深度轨道安装偏差控制在以内锯片固定完成后检查调整锯片与切割面的垂直度平行于墙体切割楼板时距离墙边最小切割距离为金刚石薄壁钻孔位偏差采用十字画线法确定钻孔中心孔位偏差不超过利用连续钻孔进行切割时钻孔采用或孔径施工长度方向上布置钻孔数为个切割直线偏差小于适用范围适用于各类钢筋混凝土结构民用建筑的局部结构拆改及有保留原有结构要求的工程施工已应用的典型工程为满足年奥运会的需要国家奥林匹克体育中心体育场对原有结构进行了拆除改造拆除部分主要集中在看台及看台与高架平台的连廊部分原看台最高处步最低处步此次改造仅保留下部步看台其上的柱梁楼板及折线形看台板全部拆除柱拆除方量约梁拆除方量楼板拆除面积约看台板拆除面积约通过多种切割工具的组合和合理的施工组织无损性拆除技术的应用效果非常好无粘结预应力混凝土结构拆除技术主要技术内容无粘结预应力混凝土拆除是指将已张拉完端头处理完的无粘结预应力混凝土梁板中的无粘结预应力筋切断然后再进行梁板混凝土的拆除其技术内容主要包括卸荷架搭设确定预应力钢筋的位置人工剔凿找出预应力钢筋对预应力钢筋进行临时固定并放张卸锚在指定范围进行砼切除预应力筋重新张拉封头技术指标符合无粘结预应力混凝土结构技术规程工艺流程搭设卸荷架探测确定预应力筋位置剔凿除预应力筋放张卸锚混凝土切除预应力筋端部加固处理浇混凝土及附加钢筋预应力筋重新张拉封头确定预应力钢筋的位置在支撑系统搭设完成后要参考原有结构预应力施工图纸并结合一些探测仪器如雷达探测仪等确定预应力钢筋的准确位置以及预应力节点的位置并做出标记预应力混凝土改造先将需要拆除构件的每根预应力钢筋所在位置上剔凿三个洞口其中第一洞口和第三洞口位置在拟拆除的构件的边缘中间洞口位置在拟拆除的构件中间第一洞口第三洞口剔凿完成后第一洞口第三洞口处的预应力筋用临时固定锚具固定住在中间洞口处采用热熔法将预应力筋切断如图所示图预应力筋的切断示意图根据不同情况采用不同的开洞和临时固定方法然后可以采用气割的方法将洞口内的预应力钢筋切断将预加应力慢慢释放掉烧断前必须在该预应力筋张拉端作可靠的防护在洞口处预应力筋切断放张后还需重新进行张拉恢复开洞位置周边结构中的预应力状态张拉力按照原有结构预应力的张拉力进行必须注意的是由于预应力筋放张和重新张拉时张拉端混凝土强度很难满足施工要求且预应力筋出端面处位置难以保证理想状态因此在张拉之前必须对预应力筋端部进行加固处理以满足混凝土局部承压的要求在梁中的预应力钢筋为集团束方式布置的每梁中布有多根预应力筋在原结构混凝土中在梁端位置该预应力钢筋集团束都位于梁的中上端由于预应力重新张拉需要将预应力钢筋分散开处理所以这就需要在混凝土拆除完毕后重新浇注一部分混凝土安放承压板并配置一定数量的附加钢筋以承担预应力钢筋局部承压的作用此部分混凝土强度达到以后就可以对预应力钢筋再次张拉张拉控制应力按照原结构的要求进行加上锚具尺寸和混凝土保护层厚度第一次浇注的混凝土至少需要其余部分混凝土第二次浇注或分若干次浇注混凝土如图所示图预应力混凝土结构示意图适用范围由于建筑物用途的改变而需要对已建成或正在施工的无粘结预应力结构进行改造的工程已应用的典型工程该技术在北京华贸中心商贸广场工程中成功应用北京华贸中心商贸广场是北京市项重点工程之一总建筑面工程结构形式为框架剪力墙结构由于使用功能的改变对地下一层地上六层局部顶板的无粘结预应力结构进行改造深基坑施工监测技术主要技术内容通过在工程支护围护结构上布设凸球面的钢制测钉作为位移监测点使用全站仪定期对各点进行监测根据变形值判定是否采取何种措施消除影响避免进一步并变形发生危险监测方法可分为基准线法和坐标法在墙顶水平位移监测点旁布设围护结构的沉降监测点布点要求间隔布设一个监测点利用高程监测的方法对围护结构墙顶进行沉降监测基坑围护结构沿垂直方向水平位移的监测用测斜仪由下至上测量预先埋设在墙体内测斜管的变形情况以了解基坑开挖施工过程中基坑支护结构在各个深度上的水平位移情况用以了解推算围护体变形临近建筑物沉降监测利用高程监测的方法来了解临近建筑物的沉降从而了解其是否发生会引起不均匀沉降基准点的布设在施工现场沉降影响范围之外布设个基准点为该工程临近建筑物沉降监测的基准点临近建筑物沉降监测的监测方法使用仪器监测精度同建筑物主体沉降监测技术指标变形报警值水平位移报警值按一级安全等级考虑最大水平位移按二级安全等级考虑最大水平位移地面沉降量报警值按一级安全等级考虑最大沉降量按二级安全等级考虑最大沉降量监测报警指标一般以总变化量和变化速率两个量控制累计变化量的报警指标一般不宜超过设计限值若有监测项目的数据超过报警指标应从累计变化量与日变量两方面考虑适用范围用于深基坑钻挖孔灌注桩地连墙重力坝等围支护结构的变形监测已应用的典型工程深圳中航广场工程上海万达商业中心等结构安全性监测控技术主要技术内容结构安全性监测控技术是指通过对结构安全控制参数进行一定期间内的量值及变化进行监测并根据监测数据评估判断或预测结构安全状态必要时采取相应控制措施以保证结构安全监测参数一般包括定位变形应力应变荷载温度结构动态参数等监测系统包括传感器数据采集传输系统数据库状态分析评估与预测显示软件等结构安全监测控过程一般分为施工期间监测与使用期间监测施工期间的监测主要以控制结构在施工期间的安全和施工质量为主使用期间的监测主要监测结构损伤累积和灾害等突发事件引起结构的状态变化根据监测数据评估结构状态与安全性以采取相应的控制或加固修复措施技术指标监测技术指标主要包括传感器及数据采集传输系统的测试稳定性和精度其稳定性指标一般以监测期间内最大漂移小于工程允许的范围测试精度一般满足结构状态值的以内要求监测测试点布置与数量满足工程监测的需要并满足建筑结构检测技术标准等国家现行测试测量等规范标准要求构件及结构的安全性与质量应满足钢结构设计规范钢结构工程施工质量验收规范混凝土结构设计规范混凝土结构工程施工质量验收规范等现行国家规范标准要求适用范围大跨度钢结构大跨度预应力混凝土结构索膜结构复杂超规范的新型结构施工质量控制要求高与有重要影响的结构桥梁结构隧道等已应用的典型工程国家体育场钢结构五棵松体育馆钢结构国家大剧院钢结构上海卢浦大桥深圳会展中心钢结构上海大剧院上海东方明珠塔年上海世博会建筑钢结构与索膜结构中国航海博物馆结构等开挖爆破监测技术主要技术内容在爆破作业中爆破震动对基础建筑物自身周边环境物均会造成一定的影响无论从工程施工的角度还是环境安全的需要均要对爆破作业提出控制将爆破引发的各类效应量列为控制和监测爆破影响的重要项目爆破监测的主要项目主要包括爆破质点振动速度爆破动应变爆破孔隙动水压力爆破水击波动水压力及涌浪监测爆破有害气体空气冲击波及噪声监测振动速度传感器应变计渗压计水击波传感器脉动压力传感器等分别与各类数据采集分析装置组成监测系统对有害气体的分析可采用有毒气体检测仪空气冲击波及噪声监测可采用专用的爆破噪音测试系统或声级计技术指标爆破监测在具体实施中应符合爆破安全规程作业场所空气中粉尘测定方法水电水利工程爆破安全监测规程适用范围适用于市政工程海港码头铁路公路水利水电工程中的岩石类基坑开挖爆破中已应用的典型工程三峡水利枢纽三期上游围堰拆除工程小浪底水利枢纽的左右岸开挖工程秦山核电站大型基坑开挖爆破重庆轻轨三号线江北机场站工程南水北调丹江口水库加高工程隧道变形远程自动监测系统主要技术内容隧道监控量测是新奥法的三大核心之一对评价隧道施工方法的可行性设计参数的合理性为了解隧道变形特性及其结构安全状态等提供准确及时的依据对隧道二次衬砌的施作时间具有决定性意义因此它既是保障隧道建设成功的重要手段也是隧道运营安全的重要保障本系统是针对大量隧道变形监测需求开发一种简便高精度的自动隧道变形监测系统可对施工中或营运中隧道结构变形进行远程网络化自动监测提供实时数据分析及预警功能可为施工或营运安全提供有效保障同时可有效降低测量人员的劳动强度减少出入危险施工环境的次数本系统通过激光图像传感器接收靶构成测试部件通过现场采集仪进行数据采集经由现场数据总线连接多个采集仪与洞口采集中心交换数据洞口采集中心数据支持本地分析查看和通过网络发布至数据服务器构成网络化自动测试系统系统应用示意图见图图图隧道变形监测系统应用示意图图隧道变形监测系统监测断面示意图隧道变形监测系统通过在隧道内或洞口固定点设置激光定位器测试点设置接收靶激光定位器光斑投射至接收靶面接收装置图像传感器采集激光光斑图像通过特定图像处理算法计算出光斑的位置坐标测试坐标值与初始坐标值比较可求得测点位水平及垂直移值测点位置同时设置激光定位器指向下一接收装置可实现级联测试数据通过现场总线传输至洞口监测计算机数据通过有线或无线网络可传输至服务器实现广域的结构安全监测管理技术指标量程可扩展精度总线总线电源适用范围适用于隧道施工及运营过程中结构变形的自动化监测已应用的典型工程该系统在武广客运专线浏阳河隧道下穿机场高速公路暗挖段贵广铁路小高寨隧道进行现场试用一机多天线变形检测技术主要技术内容测量平差后控制点的平面位置精度为高程精度为完全满足边坡或滑坡体监测精度要求可以在监测点上建立无人值守的观测系统通过软件控制实现实时监测和变形分析预报但由于每个监测点上都需要安装接收机设备费用非常昂贵一机多天线技术可以利用一台主机控制多个天线从而实现多个监测点共用台接收机并采用通讯数据无线传输到控制中心实现了系统的无人看守自动运行最终使得在监测的总体费用与传统方式相近的基础上监测成果更加实时可靠技术指标全球定位系统测量规范混凝土大坝安全监测技术规程适用范围大型边坡滑坡体变形监测大坝变形监测大桥变形监测等领域已应用的典型工程小浪底水利枢纽大坝变形监测小湾水电站边坡变形监测重庆开县巨坪滑坡体变形监测浦东新区海堤防汛墙位移监测