1 项目概况 武汉市某改造加固项目总建筑面积704 498 m2，由超高层办公和组成，东西面宽最长487.2 m，南北跨度最长251.5 m，用地面积81 623.04 m2，如图1所示。 图1 武昌万象城实景 2 拆改方案 2.1 方案提出 商业综合体中庭结构改造工程主要涵盖两大部分：一是上部结构楼板拆除与修补作业；二是下部钢结构拆除与增设作业。基于这两部分施工内容，结合现场施工难度、施工成本及安全，通过应用BIM技术进行模拟仿真分析，拟定以下3个方案。 2.1.1 整体拆改法（方案1） 在洞口底部结构区满铺满堂架进行临时支撑，施工时，采用小型汽车式起重机进行钢梁吊装，按标准切除主梁范围内楼板，整段拆除钢梁后，依设计补充钢梁，再恢复结构楼板，过程需确保安全和质量，如图2所示。 图2 整体拆改法示意 2.1.2 局部拆改法（方案2） 在洞口底部结构区域全面铺设满堂架进行回顶作业。施工时，采用小型龙门架进行钢梁吊装，仅拆除需开洞区域的楼板和钢梁，之后在新增区域安装钢梁，恢复结构楼板，如图3所示。 图3 局部拆改法示意 2.1.3 分段拆改利旧结合法（方案3） 针对方案1和方案2拆除钢梁过程中高处作业多、拆改量大且设备费用高的问题，在方案2的基础上进行优化，提出分段拆除的思路。 通过自制门式小型钢桁架，对局部结构开展分段改造与分段替换作业。在拆改过程中，仅对钢梁顶部楼板的混凝土进行凿除，以此为钢梁拆除与替换创造作业面。同时，将待替换结构划分成若干段落，按顺序逐段实施拆除与替换操作，进而降低因一次性整体改造而产生的风险，并对设计方案反向提资，对拆除段钢梁进行利旧设计。分段拆改利旧结合法如图4所示。钢结构分段如图5所示。钢梁拆除及利旧策划见表1。 图4 分段拆改利旧结合法示意 图5 钢结构分段示意 表1 钢梁拆除及利旧策划 2.2 方案比选 本项目为改造类项目，在保证工期与成本的情况下，充分确保现场施工安全，依据项目实际情况和需求，对3个方案进行对比分析，见表2。 表2 方案对比分析 对于方案1，用小型汽车式起重机吊装钢梁时，其底部楼板需回顶加固。钢梁和楼板拆除、补充时，作业人员高处作业量较大，安全风险高，且汽车式起重机租赁费用高，进出场难，行进路线也要满堂架搭设回顶，无法满足进度要求，还会产生较高的措施费用，不建议采纳。 对于方案2，用门式起重机吊装钢梁，局部有高空作业，存在一定高处作业风险，且小型门式起重机租赁费用高，不建议采纳。 对于方案3，自制门式小型钢桁架可对局部结构分段改造、替换。钢桁架强度和稳定性高，能为局部结构提供可靠支撑。拆改时将结构分段，逐段拆除替换，降低整体改造风险。 因此，最终选用方案3。 3 工程实施 3.1 梁面楼板拆除 用静力切割方式将需要拆除及新增钢梁上部混凝土楼板破除，楼板切割宽度沿钢梁翼缘宽方向各延伸100 mm，分段切割长度为400 mm，现场安排专职人员进行混凝土出渣作业。 3.2 钢梁分段拆除 使用乙炔焊对钢梁（H 1 200 mm×400 mm×20 mm×36 mm）进行分段切割，并清理切口处防火涂料。考虑结构楼板受力，切割应按顺序进行。切割前，在钢梁两端焊接16 mm吊板，并放置吊装钢桁架固定。使用氧气切割依次切割钢梁两端，切割完毕后，吊移至地面，转运至集中加工区，并清理防火涂料，按照利旧段尺寸重新切割下料，涂抹底漆，将剩余部分回收。 3.3 新增洞口主钢梁分段安装 以承插型盘扣架作支撑，将清理后的利旧钢梁分3段拼接安装，最大钢梁自重2.1 t。用自制门式钢桁架+单轨吊车吊运分段钢梁吊运至设计部位，先装分段1和分段3，在连接部位加焊与腹板等厚加劲板，分段1和分段3用高强螺栓和加劲板与原有钢梁固定；分段1与分段2、分段2与分段3均在钢梁腹板边缘机械开孔，用M24高强螺栓和加劲板同原有钢梁机械连接。 3.4 洞口范围内楼板拆除 回顶加固及钢梁安装完成后，破除洞口范围内的混凝土梁板，先进行洞口部位放线定位，开洞区域放线分格，尺寸为0.5 m×0.5 m，重量为108 kg，采用绳锯进行分块切割，每切割完成一块混凝土，安排2个作业人员采用钢丝绳索，将碎块抬至拖车上运输至室外指定地点堆放。 3.5 洞口周边新增钢梁安装 新增钢梁截面为H 600 mm×200 mm×11 mm×17 mm、H 400 mm×200 mm×8 mm×13 mm两种，H 600 mm×200 mm×11 mm×17 mm钢梁长度7.2 m，重量为0.77 t，与原结构钢梁进行结构焊接，H 400 mm×200 mm×8 mm×13 mm钢梁长度分别为4.74 m、4.57 m、2.73 m、4.57 m，将2.73 m钢梁一端与原结构梁连接。 3.6 洞口周边楼板恢复 根据洞口定位，楼板厚度及钢筋布置同原设计，钢筋绑扎前对新增楼板交接部位进行剔凿，确保原结构钢筋外露长度不少于10 d（d为钢筋直径），与新增楼板钢筋单面焊接。使用木模对补板区域进行搭设，最后采用C40微膨胀混凝土进行浇筑，待混凝土强度满足要求后，拆除回顶架，完成清理工作。 4 经济效益分析 对比洞口整体拆除安装的方案，发现分段拆改利旧结合法在人工、材料、机械、工期、安全上都有显著的优势。效益分析见表3。 表3 效益分析 5 结束语 在商业综合体改造项目中，钢梁局部替换技术展现出显著优势。通过定型化门式钢架实现钢梁的分段切割与安装，依据关键工况受力确定了最优拆改顺序，充分考虑钢梁利旧，实现了资源的高效利用及对原结构创伤最小化，实现了较好的经济效益和环境效益。 该技术成功解决了狭小空间施工的诸多难题，提高了施工效率，保障了作业安全，降低了成品保护难度，为类似的商业综合体改造及其他结构改造项目提供了宝贵的经验和参考。
