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上海浦東國際機場T1航站樓改造工程總建筑面積為112 500 m2,其中樓內(nèi)改造面積為45 100 m2,新建及加建面積為67 400 m2(其中地下室為9 800 m2)。改造后T1航站樓總體布局不變,僅利用原有室外庭院,加寬為新的連接廊部分。新建部分的范圍是T1航站樓主樓與長廊之間、南北方向軸之間的區(qū)域;改造部分包括主樓、長廊及其間原有連接廊區(qū)域。T1航站樓幕墻改造工程主要涉及主樓和長廊兩側(cè),根據(jù)相關(guān)設(shè)計要求,幕墻改造完成后,標高18 m以下主樓和長廊與新建區(qū)貫通,形成大空間。幕墻改造為主樓側(cè)和長廊側(cè)拆除標高6~18 m間的原有玻璃幕墻以及幕墻柱,保留標高18 m以上的玻璃幕墻,在標高16.70 m處新增南北向的箱形托梁(圖1)。
圖1 上海浦東國際機場T1航站樓幕墻改造立面示意
上海浦東國際機場T1航站樓幕墻改造分為R3、R4兩部分:R3部分即主樓幕墻,R4部分即長廊幕墻。
根據(jù)工程實際情況,R3、R4幕墻改造可分為4個工作區(qū),其中軸為A區(qū),軸為C區(qū),軸為D區(qū),軸為F區(qū)。本次變形監(jiān)測點布置在幕墻結(jié)構(gòu)柱、幕墻柱與屋檐上。
主樓及長廊幕墻改造變形監(jiān)測點布置,如圖2、圖3所示。
圖2 主樓幕墻變形監(jiān)測點布置
圖3 長廊幕墻變形監(jiān)測點布置
本工程主要采用的變形監(jiān)測方法為:在測量目標位置粘貼反射片進行標記,利用全站儀測量反射片三維坐標,比較測點三維坐標變化,計算目標的水平位移與沉降。由于T1航站樓分區(qū)進行改造,并進行封閉施工,航站樓內(nèi)測量控制點無法通視,因而不能進行聯(lián)測,故采用每個施工區(qū)域內(nèi)建立自定義坐標軸平行于幕墻坐標系的方法,測量幕墻結(jié)構(gòu)柱、幕墻柱的相對坐標[1,2]。
T1航站樓幕墻改造工程的監(jiān)測點布置在幕墻結(jié)構(gòu)柱頂端、幕墻柱頂端、屋檐下沿位置,均用反射片進行標記。測量時在建立的測量控制網(wǎng)控制點上架設(shè)全站儀,后視其他控制點,依次讀取幕墻結(jié)構(gòu)柱變形監(jiān)測點、幕墻柱監(jiān)測點、屋檐下沿監(jiān)測點的三維坐標(圖4),計算測點的水平位移與沉降。
圖4 屋檐變形監(jiān)測點布置示意
幕墻改造監(jiān)測周期和頻率根據(jù)實際施工工況變化確定,并非一成不變。在幕墻改造前初始工況監(jiān)測時,每天上午和下午各監(jiān)測1次;幕墻玻璃拆除施工時,每天上午監(jiān)測1次;幕墻托梁安裝施工時,每天監(jiān)測1次;托梁灌砂施工時進行跟蹤監(jiān)測,每0.5 h監(jiān)測1次;幕墻柱割除施工時進行跟蹤監(jiān)測,每割除1根幕墻柱監(jiān)測1次。
T1航站樓R3幕墻改造主要施工控制節(jié)點為:標高6~12 m幕墻玻璃拆除、標高12~18 m幕墻玻璃拆除100%、安裝托梁與灌砂、中間幕墻柱割除、所有幕墻柱割除。主樓部分變形監(jiān)測點實測變形值隨工況變化的情況如圖5所示。
圖5 R3幕墻改造施工全過程監(jiān)測實測變形值
R3幕墻改造施工全過程監(jiān)測中,變形監(jiān)測點累計最大水平位移5.70 mm,最大沉降值為7 mm,每項施工完成時相對前項施工完成時的位移小于3 mm。主樓幕墻施工改造全過程監(jiān)測中,實測值未出現(xiàn)超過預(yù)警位移值與報警位移值的情況,且各重要施工節(jié)點的位移值均小于模擬計算值,順利完成了主樓幕墻改造施工控制工作。
R4幕墻改造施工監(jiān)控主要包括2部分:初始工況下幕墻變形受溫度、風(fēng)荷載影響關(guān)系監(jiān)測結(jié)果及R4幕墻改造全過程施工監(jiān)測結(jié)果[3,4]。
5.2.1 初始工況下幕墻變形受溫度、風(fēng)荷載影響關(guān)系監(jiān)測結(jié)果
對R4幕墻進行初始工況下監(jiān)測,主要目的是為掌握R4幕墻改造前風(fēng)力、風(fēng)向、溫度變化對R4位移的影響,分析R4初始變形。圖6與圖7為室外溫度16 ℃、風(fēng)力3級時,測點X、Y方向位移隨風(fēng)向變化時的變化情況。風(fēng)向?qū)y點位移的影響為-3 ~+3 mm。其中,X正方向為垂直于幕墻向東,負方向為向西;Y正方向為平行于幕墻向南,負方向為向北。風(fēng)向為東南風(fēng)向時測點X方向位移基本為正方向,即向東偏移,測點Y方向位移基本為負方向,即向北偏移;風(fēng)向為東北風(fēng)向時,測點X方向位移基本為負方向,即向西偏移,測點Y方向位移基本為正,即向南偏移。東西風(fēng)向?qū)y點的變形影響較小。
圖6 長廊測點X方向位移隨風(fēng)向變化示意
圖7 長廊測點Y方向位移隨風(fēng)向變化示意
圖8與圖9為在東北風(fēng)3~4級條件下,測點X、Y方向位移隨溫度升高時的變化圖。測點X、Y均隨溫度升高向正方向變化,即X方向隨溫度升高向東偏移,Y方向隨溫度升高向南偏移。溫差最大為10 K,位移最大變化為5 mm。
5.2.2 R4幕墻改造施工全過程監(jiān)測結(jié)果
T1航站樓R4幕墻改造主要施工控制節(jié)點為:幕墻玻璃拆除50%、幕墻玻璃拆除100%、安裝托梁與灌砂、中間4根幕墻柱割除、所有幕墻柱割除。
圖8 長廊測點X方向位移隨溫度變化示意
圖9 長廊測點Y方向位移隨溫度變化示意
長廊幕墻改造施工過程中,最大水平位移為5.80 mm,最大沉降值為4.40 mm,模擬計算最大位移為8 mm,沉降值為8 mm;長廊改造完成后,最大水平位移為4.90 mm,最大沉降值4 mm,模擬計算最大位移值為0 mm,最大沉降值為8 mm。長廊改造施工完成后,實測水平位移較模擬計算值(0 mm)稍大,平均值為2.60 mm,遠小于設(shè)計允許值(圖10~圖12)。
圖10 R4幕墻A區(qū)測點實測位移值隨工況變化示意
圖11 R4幕墻C、D區(qū)實測變形隨工況變化示意
圖12 R4幕墻C、D區(qū)實測變形隨工況變化示意
既有建筑物改造全過程變形監(jiān)測是既有建筑改造施工安全控制的必要手段,正確有效地采用變形監(jiān)測技術(shù),不但能保證施工安全,且大大提高施工質(zhì)量。變形監(jiān)測技術(shù)與施工仿真模擬分析技術(shù)相結(jié)合,對重要施工節(jié)點進行預(yù)判和評估,并優(yōu)化施工方案,可加快施工進度,確保施工質(zhì)量與安全[5]。