CN101691813B - 用于超高结构施工的标高同步补偿装置及方法 - Google Patents
用于超高结构施工的标高同步补偿装置及方法 Download PDFInfo
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Abstract
公开了一种用于超高结构施工的标高同步补偿方法及装置，包括若干组用于升降转换桁架上面一层各柱，并使之与基准水准线对应齐平的顶升装置，所述顶升装置设置在所述转换桁架上方，并与所述各柱相对应。通过自下而向上逐层施工各层的柱、梁和板，每层施工完毕后通过调节同步补偿装置使得所述各柱与基准水准线对应齐平，实现各层结构的水平，当结构施工至上道转换桁架或者结构封顶时，浇捣转换桁架上面一层混凝土对同步补偿装置进行托换，实现结构的永久连接；最后拆除同步补偿装置。本发明可以有效控制施工过程中水平结构的变形，从而有效减少结构的变形幅度，避免结构挠度过大而引起局部节点处产生较大的附加应力，危及楼板层质量。
Description
技术领域
本发明是应用于建筑施工领域的施工变形控制技术，尤其适用于超高结构施工的标高同步补偿装置及方法。
背景技术
现代高层建筑中常常设有转换层以改善结构受力，提高结构抗震能力。转换层主要采用桁架梁的形式承担较大的横向荷载。在金茂大厦(420米)、世茂广场(333米)、上海环球金融中心(492米)等超高层建筑中都采用了转换桁架。目前已经动工的CCTV新台址大厦中更是大量采用转换桁架，在塔楼和悬臂部位共设置了60个转换桁架。
转换桁架跨度大、荷载重，受载以后产生的挠度比较大。为了保证在设计荷载下，转换桁架的挠度控制在技术规范许可的范围之内，必须对转换桁架进行起拱处理，补偿转换桁架在设计荷载作用下的下挠，使结构完工时各个部分能够达到设计位置。
对桁架梁实施预起拱能够保证结构的最终位置与设计相符合。但是由于转换桁架受载后挠度比较大，因此起拱值也比较大，这将影响到与转换桁架以上相关楼层的施工：如果优先保证层高，对上部相关楼层作同样起拱处理，则会由于起拱值比较大而影响楼层混凝土的浇捣质量；如果优先保证楼层标高，对上部相关楼层不作起拱处理，则在施工后期，随着转换桁架逐渐恢复平直，上部楼层会随之下挠，超出成果技术规范的许可范围。而且，这两种施工技术都会在楼板中产生较大的附加应力，严重时会引起楼板结构的开裂。
日本和美国的工程技术人员利用预应力技术处理这种问题。其基本原理是采用拉索预应力或三角预应力对转换桁架强制“临时消拱”，然后随上部结构施工进度逐步放松拉索，保证转换桁架在施工过程中始终处于平直状态，确保压型钢板、混凝土浇筑等工序的顺利进行。预应力法原理简单，但是该技术材料消耗大，成本高。
图1是不采取任何措施条件下结构的变形趋势示意图。
图2是采取一般预起拱措施后的结构变形趋势示意图。由于转换桁架受载后挠度比较大，因此无论是否采用桁架预起拱，结构的前后变形幅度都比较大。例如转换桁架跨度50m，上部楼层12层，则自桁架安装之时起，至上部荷载基本趋于稳定，结构挠度的变化幅度将达到15cm，这将危及楼板层的施工质量，产生大量的裂缝。并在局部节点处产生较大的附加应力。
为保证施工质量和结构安全，需要对桁架的预起拱进行二次补偿，控制施工过程中水平结构的变形。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于超高结构施工的标高同步补偿装置及方法，可以控制施工过程中水平结构的变形，有效减少结构的变形幅度，避免结构挠度过大而引起局部节点处产生较大的附加应力，产生大量的裂缝，危及楼板层的施工质量。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
一种用于超高结构施工的标高同步补偿装置，包括若干组用于升降转换桁架上面一层各柱，并使之与基准水准线对应齐平的顶升装置，所述顶升装置设置在所述转换桁架上方，并与所述各柱相对应。
在上述用于超高结构施工的标高同步补偿装置中，所述各柱的下部固设有临时换撑牛腿，所述顶升装置设置在所述临时换撑牛腿下方，通过升降所述临时换撑牛腿调节所述各柱与基准水准线对应齐平。
在上述用于超高结构施工的标高同步补偿装置中，所述每组顶升装置包括两千斤顶，所述各柱的下部两边分别固设一临时换撑牛腿，所述两千斤顶分别设置在所述临时换撑牛腿下方，用于支撑所述临时换撑牛腿。
在上述用于超高结构施工的标高同步补偿装置中，所述千斤顶的下方设置有混凝土底座。
在上述用于超高结构施工的标高同步补偿装置中，所述混凝土底座的下方设置有压型钢板，所述压型钢板设置在所述转换桁架的上方。
一种用于超高结构施工的标高同步补偿方法，包括如下步骤：
第一步，在预起拱的转换桁架上安装同步补偿装置，所述同步补偿装置包括若干组用于升降转换桁架上面一层各柱，并使之与基准水准线对应齐平的顶升装置，所述顶升装置设置在所述转换桁架上方，并与所述各柱相对应；
第二步，复核楼层标高，确定基准水准线，调平同步补偿装置使得各顶升装置的顶部与基准水准线对应齐平；
第三步，施工所述转换桁架上面一层的柱、梁和板，同时通过调节所述同步补偿装置使所述转换桁架上面一层的各柱与基准水准线对应齐平，实现该层结构水平；
第四步，继续向上逐层施工各层的柱、梁和板，每层施工完毕后通过调节同步补偿装置使得所述各柱与基准水准线对应齐平，实现该层结构的水平；
第五步，结构施工至上道转换桁架或者结构封顶时，浇捣所述转换桁架上面一层楼层的混凝土，对同步补偿装置进行托换，实现结构的永久连接；
第六步，拆除同步补偿装置。
在上述的用于超高结构施工的标高同步补偿方法中，所述每组顶升装置包括两千斤顶，所述各柱的下部两边分别固设一临时换撑牛腿，所述两千斤顶分别设置在所述临时换撑牛腿下方，用于支撑所述临时换撑牛腿。
在上述的用于超高结构施工的标高同步补偿方法中，在第六步中，拆除临时换撑牛腿。
在上述的用于超高结构施工的标高同步补偿方法中，所述千斤顶的下方设置有混凝土底座。
在上述的用于超高结构施工的标高同步补偿方法中，所述混凝土底座的下方设置有压型钢板，所述压型钢板设置在转换桁架的上方。
在上述的用于超高结构施工的标高同步补偿方法中，所述第二步中，所述基准水准线设置在所述转换桁架上面一层的边柱上，所述边柱是指靠近外围的柱。
在上述的用于超高结构施工的标高同步补偿方法中，所述第六步中，先补缺安装所述转换桁架下部的柱，再拆除所述同步补偿装置。
本发明的有益效果：
本发明安全、简单、可操作性强，调节效果明显，可以控制施工过程中水平结构的变形，进而有效减少结构的变形幅度，避免结构挠度过大而引起局部节点处产生较大的附加应力，产生大量的裂缝，危及楼板层的施工质量。由于采用千斤顶补偿，操作简易。由于不需要临时结构，因此，成本较低。可以巧妙利用上部结构自重，因此工耗小。另外，布置灵活，有利于结构的内力控制；能够根据实际情况做即时调整。
附图说明
图1是不采取任何措施条件下结构的变形趋势示意图；
图2是采取一般预起拱措施后的结构变形趋势示意图；
图3是本发明用于超高结构施工的标高同步补偿方法施工流程示意图；
图4是本发明用于超高结构施工的标高同步补偿装置的使用状态示意图；
图5是本发明用于超高结构施工的标高同步补偿装置的结构示意图；
图6是临时固定结点做法图；
图7是永久固定结点做法图；
图中：1-转换桁架，11-上弦杆，12-下弦杆，13-直腹杆，14-斜腹杆，2-顶升装置，21-千斤顶，22-混凝土底座，23-压型钢板，3-自平式水准仪，4-临时换撑牛腿，5-临时固定螺栓、6-临时砼板，7-连接钢板，8-填充钢板，9-螺栓，10-棱镜。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作清楚、完整地说明：
请参阅图4和图5，这种用于超高结构施工的标高同步补偿装置，包括若干组用于升降转换桁架1上面一层各柱，并使之与基准水准线对应齐平的顶升装置2，所述顶升装置2设置在所述转换桁架上方，并与所述各柱相对应。
所述各柱的下部固设有临时换撑牛腿4，所述顶升装置2设置在所述临时换撑牛腿下方，通过升降所述临时换撑牛腿4调节所述各柱与基准水准线对应齐平。本实施例中，所述每组顶升装置2包括两千斤顶21，所述各柱的下部两边分别固设一临时换撑牛腿4，所述两千斤顶21分别设置在所述临时换撑牛腿4下方，用于支撑所述临时换撑牛腿4。
所述千斤顶21的下方设置有混凝土底座22，以提高千斤顶的稳定性。所述混凝土底座22的下方设置有压型钢板23，所述压型钢板23设置在所述转换桁架的上方。通过拆除压型钢板23，可以更加方便地拆除其上的混凝土底座22及千斤顶21，即所述同步补偿装置。
请参阅图3，是用于超高结构施工的标高同步补偿方法施工流程示意图，这种用于超高结构施工的标高同步补偿方法，包括如下步骤：
第S1步，请结合参阅图3、图4和图5，在预起拱的转换桁架1上安装上述同步补偿装置，所述同步补偿装置包括若干组用于升降转换桁架1上面一层各柱，并使之与基准水准线对应齐平的顶升装置2，所述顶升装置2设置在所述转换桁架1上方，并与所述各柱相对应。请参阅图4，每组顶升装置2的位置与各层的柱及转换桁架1的直腹杆13对应。所述转换桁架1主要由上弦杆11、下弦杆12、直腹杆13、斜腹杆14和钢梁连接组成，其中，上弦杆11、下弦杆12、直腹杆13、斜腹杆14均采用拼接箱形钢梁。本实施例中，述每组顶升装置2包括两千斤顶21，所述各柱的下部两边分别固设一临时换撑牛腿4，所述两千斤顶21分别设置在所述临时换撑牛腿4下方，用于支撑所述临时换撑牛腿4。本实施例中，请参阅图5，所述千斤顶21的下方设置有混凝土底座22，以提高千斤顶的稳定性。所述混凝土底座22的下方设置有压型钢板23，所述压型钢板23设置在所述转换桁架的上方。通过拆除压型钢板23，可以更加方便地拆除其上的混凝土底座22及千斤顶21，即所述同步补偿装置。
第S2步，请参阅图3，复核楼层标高，确定基准水准线，调平同步补偿装置使得各顶升装置的顶部与基准水准线对应齐平。本实施例是在边柱上确定基准水准线。并在各临时换撑牛腿4的上方分别设置棱镜10，通过使用棱镜10使得各临时换撑牛腿4与基准水准线对应齐平，从而使得转换桁架1上面一层楼层的各柱相对于基准水准线在同一水平线，即与基准水准线对应齐平。此时，各顶升装置2的顶部相对于基准水准线也是对应齐平。在调平后，采用如图6所示的临时固定结点作法，将转换桁架1的直腹杆13和所述转换桁架1上面一层的对应柱通过临时固定螺栓5和临时砼板6固定连接，所述临时砼板6设置在转换桁架1的直腹杆13和转换桁架1上面一层楼层的对应柱之间。
第S3步，请参阅图3，施工所述转换桁架1上面一层的柱、梁和板，同时通过调节所述同步补偿装置使所述转换桁架上面一层的各柱与基准水准线对应齐平，实现该层(第N层)结构水平
第S4步，请参阅图3，继续向上逐层施工各层的柱、梁和板，每层施工完毕后通过调节同步补偿装置使得所述各柱与基准水准线对应齐平，实现该层结构的水平。所述对应齐平是指所述各柱的对应点相对于基准水准线在同一水平线上，且各顶升装置2的顶部所处在的相对于基准水准线的一水平线与第一次调平后的水平线相同。由于每层施工完毕后都要通过调节同步补偿装置使得所述转换桁架1上面一层各柱与基准水准线对应齐平，因此，可以有效控制施工过程中水平结构的变形，进而有效减少结构的变形幅度，避免结构挠度过大而引起局部节点处产生较大的附加应力，产生大量的裂缝，危及楼板层的施工质量。
第S5步，请参阅图3，结构施工至上道转换桁架或者结构封顶，即主要荷载趋于稳定，转换桁架1达到水平后，浇捣转换桁架1上面一层楼层混凝土并对同步补偿装置进行托换。本实施例中，在转换桁架1的上弦杆11上放置自平式水准仪3，通过使用自平式水准仪3将各顶升装置2的顶部调整到与基准水准线对应齐平，由此使得所述各柱与基准水准线对应齐平。托换后可以对连接点做永久连接。请参阅图7所示的永久结点作法图。在转换桁架1的直腹杆13和转换桁架1上面一层的对应柱之间填塞若干填充钢板8，并将这些填充钢板8焊接在一起。并且，所述转换桁架1的直腹杆13和转换桁架1上面一层的对应柱的侧面设置一块连接钢板7，所述连接钢板7的一部分通过螺栓9与转换桁架1的直腹杆13固定连接，另一部分通过螺栓9与转换桁架1上面一层的对应柱固定连接。所述填充钢板8与所述连接钢板7焊接在一起，由此形成了结点的永久连接。
第S6步，请参阅图3，拆除同步补偿装置及其临时换撑牛腿4。若原先转换桁架1下部没有柱，宜在拆除同步补偿装置之前，先补缺安装所述转换桁架1下部的柱，再拆除所述同步补偿装置。
本发明安全、简单、可操作性强，调节效果明显，通过调节同步补偿装置可以有效控制施工过程中水平结构的变形，进而有效减少结构的变形幅度，避免结构挠度过大而引起局部节点处产生较大的附加应力，产生大量的裂缝，危及楼板层的施工质量。由于采用千斤顶补偿，操作简易。由于不需要临时结构，因此，成本较低。可以巧妙利用上部结构自重，因此工耗小。另外，布置灵活，有利于结构的内力控制；能够根据实际情况做即时调整。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (12)
1.一种用于结构施工的标高同步补偿装置，其特征在于：包括若干组用于升降转换桁架上面一层各柱，并使之与基准水准线对应齐平的顶升装置，所述顶升装置设置在所述转换桁架上方，并与所述各柱相对应。
2.如权利要求1所述的用于结构施工的标高同步补偿装置，其特征在于：所述各柱的下部固设有临时换撑牛腿，所述顶升装置设置在所述临时换撑牛腿下方，通过升降所述临时换撑牛腿调节所述各柱与基准水准线对应齐平。
3.如权利要求2所述的用于结构施工的标高同步补偿装置，其特征在于：所述每组顶升装置包括两千斤顶，所述各柱的下部两边分别固设一临时换撑牛腿，所述两千斤顶分别设置在所述临时换撑牛腿下方，用于支撑所述临时换撑牛腿。
4.如权利要求3所述的用于结构施工的标高同步补偿装置，其特征在于：所述千斤顶的下方设置有混凝土底座。
5.如权利要求4所述的用于结构施工的标高同步补偿装置，其特征在于：所述混凝土底座的下方设置有压型钢板，所述压型钢板设置在所述转换桁架的上方。
6.一种用于结构施工的标高同步补偿方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步，在预起拱的转换桁架上安装同步补偿装置，所述同步补偿装置包括若干组用于升降转换桁架上面一层各柱，并使之与基准水准线对应齐平的顶升装置，所述顶升装置设置在所述转换桁架上方，并与所述各柱相对应；
第二步，复核楼层标高，确定基准水准线，调平同步补偿装置使得各顶升装置的顶部与基准水准线对应齐平；
第三步，施工所述转换桁架上面一层的柱、梁和板，同时通过调节所述同步补偿装置使所述转换桁架上面一层的各柱与基准水准线对应齐平，实现该层结构水平；
第四步，继续向上逐层施工各层的柱、梁和板，每层施工完毕后通过调节同步补偿装置使得所述各柱与基准水准线对应齐平，实现该层结构的水平；
第五步，结构施工至上道转换桁架或者结构封顶时，浇捣所述转换桁架上面一层楼层的混凝土，对同步补偿装置进行托换，实现结构的永久连接；
第六步，拆除同步补偿装置。
7.如权利要求6所述的用于结构施工的标高同步补偿方法，其特征在于：所述每组顶升装置包括两千斤顶，所述各柱的下部两边分别固设一临时换撑牛腿，所述两千斤顶分别设置在所述临时换撑牛腿下方，用于支撑所述临时换撑牛腿。
8.如权利要求7所述的用于结构施工的标高同步补偿方法，其特征在于：在第六步中，拆除临时换撑牛腿。
9.如权利要求7所述的用于结构施工的标高同步补偿方法，其特征在于：所述千斤顶的下方设置有混凝土底座。
10.如权利要求9所述的用于结构施工的标高同步补偿方法，其特征在于：所述混凝土底座的下方设置有压型钢板，所述压型钢板设置在转换桁架的上方。
11.如权利要求6所述的用于结构施工的标高同步补偿方法，其特征在于：所述第二步中，所述基准水准线设置在所述转换桁架上面一层的边柱上，所述边柱是指靠近外围的柱。
12.如权利要求6所述的用于结构施工的标高同步补偿方法，其特征在于：所述第六步中，先补缺安装所述转换桁架下部的柱，再拆除所述同步补偿装置。
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