一種建築施工過程中結構卸載的方法

2023-10-06 05:52:29 1

專利名稱：：一種建築施工過程中結構卸載的方法
技術領域：
：本發明涉及一種建築施工過程中結構卸載的方法。
背景技術：
：在既有建築或施工中的建築中，由於業主改變建築使用功能需要增加結構荷載或擴大柱網尺寸；或由於自然因素致使建築物受損，使結構承載能力降低;或由於施工中各種原因導致結構承載能力不足時，往往都需要對結構構件進行加固處理。在結構加固工程中，由於加固所針對的對象是已建設完成的建築結構，因此，結構在加固前必然處於受力狀態，由於結構存在的初始荷載使結構構件產生初始應力或初始變形，該結構構件的初始應力的高低或初始變形的程度是否消除或消除的程度如何，將直接影響到結構的加固效果。在《混凝土結構加固設計規範》(GB50367—2006)中，強調了在"驗算結構構件承載力時，應考慮原結構在加固時的實際受力狀況，包括加固部分應變滯後的特點，以及加固部分與原結構共同工作程度"。因此，在加固前對結構進行卸載是保證結構安全的重要措施。在新建工程中，還經常出現需要在已完成的結構上進行後續的施工，如在屋面採用鋼結構時，通常需要在己完成的樓面上搭設支撐系統來支撐鋼結構拼裝時的自重及施工荷載，如果搭設的支撐系統所傳遞的施工荷載超出樓面的承載能力，就需要卸除部分荷載以保證結構的施工階段的安全。現有技術在施工過程中一般採用滿堂架頂撐系統或千斤頂多點頂撐系統。這兩種體系對構件卸載的過程及卸載的程度都難以控制；當在多層建築中需要卸除豎向荷載時，由於荷載的逐層傳遞作用，為了達到安全的卸載要求，需要上下逐層對正設立支撐系統，從而使施工中所需要的支撐數量巨大，大量佔據施工的工作面，對後續的施工帶來巨大的施工難度。與此同時，目前的卸載技術中，不能實現後續施工完成後逐步加載的要求。
發明內容本發明所要解決的技術問題是提供一種從需卸載結構上方施加一拉力抵消需卸載結構豎向荷載的建築施工過程中結構卸載的方法。本發明解決上述技術問題所採用的技術方案是一種建築施工過程中結構卸載的方法，包括下述步驟a、確定支撐結構和需卸載結構，支撐結構高度應高於需卸載結構；b、計算需卸載結構的豎向荷載，計算位於支撐結構的卸載加力上吊點、位於需卸載結構的下吊點處構件受力強度，根據計算結果確定並安裝下吊點、上吊點，下吊點低於上吊點且下吊點與上吊點一一對應；c、選用吊索規格能承受步驟b中計算的受力要求，通過吊索連接下吊點、上吊點，並將吊索與吊索加力系統連接，且設置有監控吊索受力大小的監控裝置；d、通過加力系統對吊索施力，根據監控裝置檢測，在吊索受力與需卸載結構的豎向荷載相匹配時固定，此時可進行後續施工過程；e、在後續施工完成後分步松索加載並拆除吊索、下吊點、上吊點。對結構構件進行卸載即是對原結構或構件沿豎向荷載受力方向的反向施加一個力，這個力能減小結構構件中由於豎向荷載所產生的內力，使結構構件在低應力狀態下進行加固，達到加固部分與原結構部分共同工作、協調變形的狀態。本發明與傳統建築方法中採用的施加一從下向上的支撐力的方式不同，是通過從需卸載結構上方施加一向上的拉力抵消需卸載結構的豎向壓力，達到卸載的目的。吊索力的加力系統根據索體的不同以及吊索力的大小，可以選擇液壓加力系統或其它的機械裝置系統，加力裝置在安裝使用前，必須認真檢査裝置的完好程度，裝置的空載運行狀況。在對吊索加力時，必須遵照緩慢，均勻，平穩，對稱分級的原則。當採用多臺加力裝置共同作用時，更要互相呼應，協調一致，分級同步進行。必要時，應對加力系統在較小荷載範圍內進行預加力試驗。由於吊索卸載及重新加載過程是一個系統工程，其硬體部分除了吊索加力系統外，還設置有監控裝置，監控裝置由監測設備，信息傳輸設備組成。在卸載或加載過程中，監控裝置及時測讀數據，及時反饋，通過測試數據與計算數據的對比，控制和協調吊索力的變化，以達到預期的最佳狀態。所用的監控裝置設備類型有很多，可以根據不同的條件加以採用，對吊索力的監控，通常採用荷載傳感器監控，索體應變式監控，及振動頻率式監控等，監測設備的布置與安裝考慮周圍環境對測試儀器的影響，一般不布置安裝在太陽暴曬、雨淋、磁場幹擾、振動影響大的地方，同時也要考慮儀器連線走向方便，易與保護，並便於測讀等因素。對於被卸載的結構構件本體，可以採用應變儀，百分表，位移計或其他一些儀器來測量結構構件的內力及結構構件的變形和位移。為保證施工安全，所述下吊點、上吊點的安全係數》1.5，吊索的安全係數>1。為減小上吊點、下吊點構件的軸向受力，所述吊索力的作用線與水平面的夾角e的範圍為45°《e《90°。但若因支撐結構高度或安裝地形等因素影響，在保證拉索及上、下吊點受力強度足夠的情況下，0值可適當減小。所述卸載過程可通過監控裝置和吊索加力系統分步逐漸完成。即卸載過程是可以通過監控裝置和吊索加力系統隨時控制的，根據施工控制需要或各工程構件受力要求，在卸載加載過程中可以分步對需卸載的豎向荷載進行控制，如需卸載的豎向荷載為5噸，可通過控制分步每次卸載1噸直至滿足施工需要。所述下吊點與其對應的上吊點均可設置多個，下吊點設置在需卸載結構支撐的構件上和/或對需卸載結構支撐的構件施加有荷載的構件上。在多層或是對需卸載結構有其他施加荷載的建築結構上，可以通過卸除對需卸載結構施加有壓力的構件的豎向荷載，同樣起到卸除需卸載結構豎向荷載的目的。所述後續施工完成後，按照控制的要求將所卸除的荷載重新施加到霈卸載結構，加載過程亦可通過監控裝置和吊索加力系統分步逐漸完成。綜上，本發明的有益效果是1、本發明採用向需卸載結構施加一向上的拉力抵消需卸載結構的豎向荷載，提供一種建築施工過程中新的卸載的方法，且可不設置或僅設置少量的地面支撐構件。2、卸載過程是可以通過監控裝置和吊索加力系統隨時控制的，根據施工控制需要或各工程構件受力要求，在卸載過程中可以分步對需卸載的豎向荷載進行控制。3、通過計算設置不同的上、下吊點，可對多層建築在改造、加固建築中進行卸載，解決了現有技術難以用於多層建築結構的不足。4、在卸載以及後續工作完成後，可以利用既有的監控裝置和吊索加力系統將原卸除的荷載重新分步加載之所需卸載的結構上。5、對施工中需要替代支撐來減少樓面施工荷載時，本發明同樣適用；本發明在施工過程中不需採用支撐結構，所用材料遠少於現有卸載系統，具有明顯的經濟效果。下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細描述。圖l是本發明的工藝流程圖2是本發明實施例改造樓層11.3m層平面布置圖3是本發明實施例改造樓層16.lm層平面布置圖圖4是本發明實施例吊索布置結構示意圖；圖5是圖3中上吊點與支撐結構連接關係的放大示意圖；圖6是圖3中下吊點與支撐結構連接關係實施例1(索頭布置在梁下方)的放大示意圖7是圖3中下吊點與支撐結構連接關係實施例2(索頭布置在梁上方)的放大示意圖8是本發明實施例3的結構示意圖。圖中標記及相應構件名稱1-上吊點，2-下吊點，3-吊索，4-待拔柱，5-上吊點支撐鋼梁，6-鋼斜撐，7-支撐砼柱，8-螺栓，9-錨具，10-槽鋼組合梁，11-原混凝土柱，12-原混凝土梁，13-轉接裝置，14-需卸載柱，15-梁底粘鋼板，16-原設計門框支柱，17-新增門框支柱，18-門過梁。具體實施例方式實施例1:參見圖1至圖7所不，為本發明卸載、加載方法的在樓層改造中的應用。某綜合辦公樓，由於樓層使用功能改變的需要，需將三層標高11.3m以下的待拔柱4拆除(如圖2所示)，標高16.1m以下的拔柱4拆除(如圖3所示)，去除二層部分梁、板，使樓層大廳部分形成無柱空間。待拔柱4拆除後梁的跨度增至最大為15.4米，原有的結構受力體系有了較大的改變，在拆除待拔柱4前要對相應的梁或其他柱進行加固處理。本實施例的特點是拔柱的層數多(3層)，拔柱的數量多(四根共ll段)，給卸載施工增加了很大難度，在許多方面是沒有先例的。本實施例選擇該需改造辦公樓旁一高於該辦公樓的主樓作為支撐結構，該辦公樓即為需卸載結構，通過計算辦公樓的豎向荷載，位於主樓的卸載加力上吊點、位於辦公樓的下吊點處構件受力強度，根據計算結果確定並安裝下吊點、上吊點，下吊點低於上吊點且下吊點與上吊點一一對應。下吊點、上吊點的安全係數》1.5，選用吊索規格能承受上述步驟中計算的受力要求，吊索、吊具的安全係數》1，通過吊索連接下吊點、上吊點，並將吊索與吊索加力系統連接(安裝結果如圖4所示)，且設置有監控吊索受力大小的監控裝置，吊索力的作用線與水平面的夾角為45°±5°，此後通過加力系統對吊索施力，根據監控裝置檢測，在吊索施力與需卸載結構的豎向荷載匹配時固定吊索，此時可進行後續施工過程，即對待拔柱進行拆除，在待拔柱拆除完成後，通過對樓層加固，待加固後結構能承受已卸除的豎直荷載時、再將原卸除的荷載重新施加到加固後的結構上，加載過程可通過監控裝置和吊索加力系統分步逐漸完成，隨後可拆除吊索及上下吊點。本實施例卸載過程可通過監控裝置和吊索加力系統分步逐漸完成，且分別於辦公樓的二樓、三樓、四樓設置有下吊點，並在主樓上經計算確定的相應位置設有上吊點，根據結構構件的類型，卸載水平的高低，卸載吊索的材料情況，上、下吊點型式的選擇也很多，如後錨固組裝式吊點、構件開孔穿入吊點、抱箍型吊點、捆綁式吊點以及其它組合式吊點，可根據卸載吊索的布置來靈活選擇。本實施例採用了組合式鋼吊點(參見圖5至圖7所示)，將槽鋼組合梁固定於下吊點原混凝土柱或梁處形成一加固鋼架，上吊點則將上吊點支撐鋼梁通過鋼斜撐和螺栓將鋼梁固定於支撐砼柱上，然後將錨具固定於加固鋼架上並通過吊索對上、下吊點進行連接，安裝吊點時，應保證吊點力的作用線是在設計或方案規定的範圍內。同時，對吊點必須有各種有效的防吊索滑移，變形的措施。系統安裝完成並經過技術及安全檢查確定無誤後，即可利用機具對吊索加力，使吊索的卸載拉力通過下吊點傳遞到需卸載結構構件，從而實現對結構構件的初始應力卸載。以及對加固後結構的重新加載。實施例2:如圖7所示，本工程在其中一下吊點設置時也遇到問題，該軸柱截面不規則且為多邊形，而且在吊點處有一根斜梁使得吊索無法通過，因此將吊點的位置從梁的下口轉換到板面上，在設置吊點時用鋼梁把柱截面修正，再利用轉接裝置將上、下組合梁進行連接，成功的解決了這一問題。本實施例其他各設置與實施例l相同。實施例3:如圖8所示，某公司大電機房抽柱改造加固工程，其改造部位為大電機房大門。門洞寬度由原8000ram改為lOOOOmm;每邊均擴寬lOOOmm，還不能降低門過梁18的梁底標高，而且，在施工期間原門洞因車間不能停產，隨時需要使用。由於新改造後的門洞跨度較大，其梁中上部支撐有一鋼柱，為增加門洞的長期使用安全性，本方案特別增加預應力斜拉杆對門梁進行卸載加固。施工情況分別在柱頂和門過梁跨中約三分之一處設置鋼墊板連接。用預應力斜拉杆分別斜拉以卸除門過梁上由上部鋼柱產生的部分荷載。預應力斜拉杆採用①32mm精軋螺紋鋼筋，用千斤頂進行張拉，油表張拉控制力。斜拉杆施工完成後，待梁底粘鋼板15和新增門框立柱澆築完成並達到100%強度後，開始拆除大門原設計門框立柱及周邊牆體。拆除順序應由上至下進行，所有拆除至設計標高。該工程吊杆系統的安裝與卸載僅用時一天。本實施例如採用現有滿堂鋼管架支撐卸載系統或千斤頂卸載系統施工，由於需搭建支撐結構，施工必然複雜且在施工過程中，原門洞不能正常使用，導致車間不能正常運行而造成損失，而採用本發明施工方法能有效的解決該問題。本發明在建工程項目的結構改造加固中應用吊索卸載系統來進行結構構件初始應力卸載,具有施工便捷，取材容易，對施工機械及施工人員無特殊要求。特別是施工用料省，現場布置簡捷，極少佔用施工平面與空間，對環境保護基本無影響。同傳統地結構下支撐卸載系統相比，吊索系統所用材料費用要減少40%至60%，綜合費用可降低一半以上。在即有建築物的改造加固中，應用吊索卸載系統來進行結構構件初始應力卸載，一般可作到對生活活動影響小，生產活動不停頓。在給業主的生產生活帶來便利的同時，也給施工單位帶來良好的社會效益。在本實施例及與本實施例類似的多層施工過程中，當在多層建築中需要卸除豎向荷載時，由於荷載的逐層傳遞作用，滿堂架頂撐系統或千斤頂多點頂撐系統為了達到安全的卸載要求，需要上下逐層對正設立支撐系統，從而使施工中所需要的支撐數量巨大，大量佔據施工的工作面，對後續的施工帶來巨大的施工難度；而且不能實現後續施工完成後逐步加載的要求。本發明的施工方法則可完全解決多層建築中需要卸除豎向荷載的問題，從施工安全及施工難度相對於現有方法都得到了極大的改進。下面結合本發明卸載方法與滿堂鋼管架支撐卸載系統的經濟效益比較進一步說明本發明的進步效果。表1吊索系統與滿堂鋼管架支撐卸載系統的經濟效益比較tableseeoriginaldocumentpage11經分析比較，本發明的卸載方法容易實現設計要求，在技術方面優於對比方案，材料用量遠少於對比方案，施工費用僅為對比方案的49%;而滿堂鋼管架支撐卸載系統滿足設計要求有困難，在技術方面與對比方案有較大的差距，材料用量遠大於對比方案，施工費用為對比方案的204%。因此，本發明在施工方法上及施工費用上都具有極大的進步。權利要求1、一種建築施工過程中結構卸載的方法，其特徵在於，包括下述步驟a、確定支撐結構和需卸載結構，支撐結構高度應高於需卸載結構；b、計算需卸載結構的豎向荷載，計算位於支撐結構的卸載加力上吊點、位於需卸載結構的下吊點處構件受力強度，根據計算結果確定並安裝下吊點、上吊點，下吊點低於上吊點且下吊點與上吊點一一對應；c、選用吊索規格能承受步驟b中計算的受力要求，通過吊索連接下吊點、上吊點，並將吊索與吊索加力系統連接，且設置有監控吊索受力大小的監控裝置；d、通過加力系統對吊索施力，根據監控裝置檢測，在吊索受力與需卸載結構的豎向荷載匹配時固定，此時可進行後續施工過程；e、在後續施工完成後分步松索加載並拆除吊索、下吊點、上吊點。2、根據權利要求1所述的建築施工過程中結構卸載的方法，其特徵在於，所述下吊點、上吊點的安全係數^1.5，吊索的安全係數》1。3、根據權利要求2所述的建築施工過程中結構卸載的方法，其特徵在於，所述吊索力的作用線與水平面的夾角e的範圍為45°《P《90°。4、根據權利要求1至3任意一項所述的建築施工過程中結構卸載的方法，其特徵在於，所述卸載過程可通過監控裝置和吊索加力系統分步逐漸完成。5、根據權利要求4所述的建築施工過程中結構卸載的方法，其特徵在於，所述下吊點與其對應的上吊點均設置多個，下吊點設置在需卸載結構支撐的構件上和/或對需卸載結構支撐的構件施加有荷載的構件上。6、根據權利要求4所述的建築施工過程中結構卸載的方法，其特徵在於，所述後續施工完成後，按照控制的要求將所卸除的荷載施加到需卸載結構，加載過程可通過監控裝置和吊索加力系統分步逐漸完成。全文摘要本發明公開了一種建築施工過程中卸載、加載的方法。本發明採用向需卸載結構施加一向上的拉力抵消需卸載結構的豎向壓力，且加載、卸載過程是可以通過監控裝置和吊索加力系統隨時控制的，根據施工控制需要或各工程構件受力要求，在卸載加載過程中可以分步對需卸載或加載的豎向荷載進行控制，解決了現有技術在卸載過程不可控制、難以適用於多層建築結構、需要支撐數量多、對後續施工影響大、不能實現加載過程的控制等不足。本發明不但可用於混凝土結構，還可用於其他類型的結構，如鋼結構建築、木結構建築、以及其他組合類型建築等。文檔編號E04G23/00GK101122178SQ200710049330公開日2008年2月13日申請日期2007年6月19日優先權日2007年6月19日發明者唐則軍,瀑張,鄧典達,江陳,陳曉帆,陶繼勇,魯兆紅申請人:四川省建科工程技術公司