CN103741832B - 一种建筑物截柱置换隔震支座施工方法及支撑装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种建筑物截柱安装隔震橡胶支座施工方法及支撑装置。1）先安装支撑装置，在需安装隔震支座的原结构钢筋混凝土柱周围安装支撑装置；2）待支撑装置安装完毕后，将该柱子在安装隔震支座部位截除；3）将隔震支座置入该部位固定即完成隔震橡胶支座的安装。本发明利用支撑系统把隔震技术应用到了现有建筑物上，大大降低了加固改造的造价，有效改善和增强了房屋抵御地震的能力，为业主带来了更安全更经济更环保的一种方式。使得处于地震带的老建筑物有了新的加固方法的选择，也有了更科学的抗震方式。

Description

一种建筑物截柱置换隔震支座施工方法及支撑装置

技术领域

本发明涉及建筑及其施工技术领域，具体是一种建筑物截柱置换隔震支座施工方法及支撑装置。

背景技术

建筑物的隔震和消能减震技术是通过调整结构动力特性的途径完成，目的是减小结构在地震中的振动反应，从而保护结构以及结构内部的设备、仪器、管线和装饰物等不受损坏。尽管该技术仍处于不断发展和完善的阶段，到目前为止，在美国、日本、新西兰及我国等许多国家已将隔震和消能减震技术应用在新建筑的抗震加固工程上，有些已经受到了实际地震的考验，表现良好，技术和经济效益非常明显。

我国近年来多处出现地震灾害，且随着规范的不断更新，建筑物抗震设防烈度不断提升，许多的老建筑物都无法满足现行规范要求，拆除重建的造价过高，且不经济环保。目前在既有建筑物上加隔震装置的技术并未见报道和应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种在既有高层建筑物上进行的建筑物截柱置换隔震橡胶支座施工方法及其支撑装置。

本发明的建筑物截柱安装隔震橡胶支座施工方法按以下步骤进行：

1）支撑装置的安装：在需安装隔震支座的原结构钢筋混凝土柱周围安装支撑装置；

2）待支撑装置安装完毕后，将该柱子在安装隔震支座部位截除；

3）将隔震支座置入该部位固定即完成隔震橡胶支座的安装。

所述的支撑装置的安装具体方法如下：

先用角钢加固原结构钢筋混凝土柱，柱箍板安装焊接，并同上部加固角钢焊接连接，将上托梁和柱箍板用螺栓固定，将支撑柱定位在地梁上，用螺栓固定，将下托梁和上托梁用螺栓固定连接，将千斤顶定位于下托梁和支撑柱之间，支撑系统组装完成；

所述的隔震支座部位的原结构钢筋混凝土柱切除具体方法如下：

在原结构钢筋混凝土柱上用墨线标记出上、下两条切割线位置，切割完后将柱段取出；

所述的隔震支座的安装具体方法如下：

1）在原结构钢筋混凝土柱地梁两侧植筋，将四条角钢固定安装在地梁两侧；

2）在预先制作好的底板板面上划出纵、横两条中心线，分别对正结构柱两条中心线，将底板和四条角钢焊接起来，再从底板中心预留的孔中缓慢灌注灌浆料，将缝隙填塞密实；

3）将隔震支座放置在底板上用高强螺栓连接，将顶板放置在隔震支座上用高强螺栓连接；

4）将原结构钢筋混凝土柱左、右、后面三块后补柱箍板放在顶板和原柱箍板之间，贴在原结构钢筋混凝土柱三面上，使其与原柱箍板在同一垂直面，与顶板先点焊、定位后，将顶板同隔震支座间的连接螺栓去掉，把后补柱箍板连同顶板一同取下来，在地面上完成三面后补柱箍板同顶板的焊接；

5）焊接完成后，将三面后补柱箍板连同顶板重新安装回原位，完成顶板同隔震支座的终拧连接；

6）从留出的一面灌注灌浆料，将缝隙填塞密实，待灌浆料凝固后，将剩余一个面的后补柱箍板同原柱箍板和顶板焊接，柱箍板封闭完成；

7）原结构钢筋混凝土柱两边的千斤顶同时开始，缓慢卸载顶升，直至隔震支座开始受力；

8）卸载后，将千斤顶、上托梁、下托梁、支撑柱等的支撑装置全部拆除，移至下一列柱重新使用。

步骤4）中所述的后补柱箍板下料时将板上下端部厚度方向打45°坡口，四块中的两块对角板不但上下端部打坡口，左右也要打45°坡口，以防止在原位焊接时，焊花及焊接热量对隔震支座中的橡胶造成损坏。

步骤6）中的灌注之前，用一张铁皮或硬纸板斜45°放在顶板上，从缝隙的一端缓慢灌入，使空气从缝隙中逐渐排出，直至灌满，待灌浆料初凝后，立刻将多出柱截面部分的灌浆料切除。

当千斤顶顶升至设置负载位置后，在千斤顶的两边安装安全垫板。

所述的隔震支座为隔震橡胶支座。

本发明的支撑装置构成为：支撑装置主要由两个上托梁和两个下托梁、两个千斤顶、两个支撑柱组成，两个上托梁分别连接两个下托梁，两个下托梁分别连两个千斤顶，两个千斤顶又连接两个支撑柱，支撑柱固定在原结构钢筋混凝土地梁上，上托梁通过柱箍板固定在原结构钢筋混凝土柱上。

上托梁由上翼缘板、下翼缘板、腹板、加强板构成；腹板连接上翼缘板和下翼缘板成一整体，腹板靠近原结构钢筋混凝土柱安装位置两侧的腹板上有均匀分布若干螺栓安装孔，在此部位下方有连接板，连接板上有螺栓安装孔，原结构钢筋混凝土柱部位腹板的对边有加强板，上翼缘板和下翼缘板之间设有多条加劲板，下翼缘板上有螺栓安装孔。

下托梁由上翼缘板、下翼缘板、腹板连接为一体构成，腹板连接上翼缘板和下翼缘板，在上翼缘板和下翼缘板之间有多条加劲板，其中有两条短加劲板，在上翼缘板的一端与腹板对称设置有多个椭圆螺栓孔，上翼缘板另一端，与腹板对称设置有多个圆螺栓孔。

支撑柱由顶板、底板、柱身连接构成，柱身上部、顶板的下面设有十字交错的长筋板和短筋板，在上部柱身的外周短边的四个角设有加劲板，在底板的上面，柱身的下部外周的长、短边四角设有下加劲板，底板的两个对角对称设有螺栓孔。

本发明在不断摸索中利用支撑系统把隔震技术应用到了现有建筑物上，大大降低了加固改造的造价，有效改善和增强了房屋抵御地震的能力，为业主带来了更安全更经济更环保的一种方式。使得处于地震带的老建筑物有了新的加固方法的选择，也有了更科学的抗震方式。

本发明在原有建筑物上截柱置换隔震橡胶支座，与传统建筑物加固方式及业内通用的加固方式相比，面对地震时更为可靠、安全，结构内部的设备、仪器、管线和装饰物等保护的更加完好，不易受损。由于隔震橡胶支座可以减震1度到1度半，从而大大减少了传统加固及业内其它加固方式所使用的钢材数量，资金投入更少，对建筑物的影响更小。

本发明在单体八层局部十层框架结构的建筑物上截柱置换隔震支座成功完成，效果良好，全国首创。该技术的大面积应用将更新原有建筑物的加固模式，为业主提供更为科学安全的加固方法，保护人们的生命财产安全减小或不再受地震的损害。

附图说明

图1是本发明的支撑装置及安装隔震橡胶支座后的结构示意图。

图2是图1中的A-A剖面图。

图3是图1中的B-B剖面图。

图4是图1中的C-C剖面图。

图5是本发明拆除支撑装置后隔震橡胶支座的柱子示意图。

图6是图5中的D-D剖面图。

图7是图5中的E-E剖面图。

图8是本发明的支撑装置结构示意图。

图9是本发明的支撑装置结构示意图。

图10是本发明的支撑装置上托梁结构示意图。

图11图10的侧视图。

图12是本发明的支撑装置下托梁结构示意图。

图13是图12的侧视图。

图14是本发明的支撑装置支撑柱结构示意图。

图15是图14的俯视图。

图16是安本发明的安全垫板安装示意图。

图1-9中：1—原结构钢筋混凝土柱，2—原结构钢筋混凝土柱地梁，3—角钢，4—缀版，5—柱箍板（不带孔），6—柱箍板（带孔），7—上托梁，8—高强螺栓，9—普通螺栓，10—下托梁，11—千斤顶上垫板，12—千斤顶，13—千斤顶下垫板，14—支撑柱，15—膨胀螺栓，16—地梁侧面植筋，17—支撑角钢，18—灌浆料，19—系连接板，20—（橡胶）隔震支座，21—上连接板，22—高强螺栓，23—后补柱箍板，24—后补柱箍板，25—后浇筑钢筋混凝土短柱。

图10-11中，1-1－腹板Ⅰ，1-2－靠近原结构钢筋混凝土柱安装位置两侧的腹板，1-3－加强板，1-4－螺栓安装孔，1-5－上翼缘板Ⅰ，1-6－加劲板Ⅰ，1-7－下翼缘板Ⅰ，1-8－连接板。

图12-13中，2-1－短加劲板Ⅰ，2-2－上翼缘板Ⅱ，2-3－长加劲板，2-4－圆螺栓孔，2-5－腹板Ⅱ，2-6－下翼缘板Ⅱ，2-7－短加劲板Ⅱ，2-8－椭圆螺栓孔。

图14-15中，3-1－顶板，3-2－上加劲板，3-3－长筋板，3-4－柱身，3-5－下加劲板，3-6－底板，3-7－短筋板，3-8－螺栓孔。

图16中：12－千斤顶，26－安全垫板。

具体实施方式

本发明的建筑物截柱安装隔震支座施工用支撑装置的构成为：支撑装置主要由两个上托梁7和两个下托梁10、两个千斤顶12、两个支撑柱14组成，两个上托梁分别连接两个下托梁，两个下托梁分别连两个千斤顶，两个千斤顶又连接两个支撑柱，支撑柱固定在原结构钢筋混凝土地梁2上，上托梁通过柱箍板固定在原结构钢筋混凝土柱1上如图8所示。或者两个下托梁分别连两个支撑柱，如图9所示。

其中：

如图10-11所示，上托梁由上翼缘板Ⅰ1-5、下翼缘板Ⅰ1-7、腹板Ⅰ1-1、加强板1-3构成；腹板Ⅰ1-1连接上翼缘板Ⅰ1-5和下翼缘板Ⅰ1-7成一整体，腹板Ⅰ靠近原结构钢筋混凝土柱安装位置两侧的腹板上有均匀分布若干螺栓安装孔1-4，在此部位下方有连接板1-8，连接板上有螺栓安装孔，原结构钢筋混凝土柱部位腹板的对边有加强板1-3，上翼缘板Ⅰ和下翼缘板Ⅰ之间设有多条加劲板Ⅰ1-6，下翼缘板Ⅰ上设有螺栓安装孔。所述的加劲板设在距上托梁两边缘倍螺栓安装孔直径距离处，以及上托梁中间和连接板的两侧。连接板的宽度不小于9倍螺栓安装孔直径，长度不小于3倍螺栓安装孔直径。上托梁的截面高度不小于6×3d1，d1螺栓安装孔直径。

如图12-13所示，下托梁由上翼缘板Ⅱ2-2、下翼缘板Ⅱ2-6、腹板Ⅱ2-5连接为一体构成，腹板连接上翼缘板Ⅱ和下翼缘板Ⅱ，在上翼缘板Ⅱ和下翼缘板Ⅱ之间有多条长加劲板2-3，其中有两条短加劲板2-1、2-7，在上翼缘板Ⅱ的一端与腹板Ⅱ对称设置有多个椭圆螺栓孔2-8，上翼缘板Ⅱ另一端与腹板Ⅱ对称设置有多个圆螺栓孔2-4。

所述的短加劲板Ⅱ2-7是设置于下翼缘板Ⅱ的中间，在下翼缘板Ⅱ的两边分别有一条长加劲板，长加劲板与下翼缘板Ⅱ距离为5倍圆螺栓孔直径；另一个短加劲板Ⅱ置于上翼缘板Ⅱ的有椭圆螺栓孔的一端，并且在靠边的两个椭圆螺栓孔之间。所述的短加劲板的长度为下托梁高度的1/3。其余长加劲板均置于圆螺栓孔和椭圆螺栓孔附近。所述的椭圆螺栓孔的短边长为圆螺栓孔直径，长边长为3倍圆螺栓孔直径。

如图14-15所示，支撑柱由顶板3-1、底板3-6、柱身3-4连接成构，柱身上部、顶板的下面设有十字交错的长筋板3-3和短筋板3-7，在上部柱身的外周短边的四个角设有加劲板3-2，在底板3-6的上面，柱身的下部外周的长、短边四角设有下加劲板3-5，底板的两个对角对称设有螺栓孔3-8。所述的上加劲板3-2的宽度为柱身长边的1/5。所述的下加劲板3-5的宽度为柱身长边的1/3。

本发明的建筑物截柱安装隔震支座施工方法按以下步骤进行：

1）支撑装置的安装：在需安装隔震支座的原结构钢筋混凝土柱周围安装支撑装置；

2）待支撑装置安装完毕后，将该柱子在安装隔震支座部截除；

3）将隔震支座置入该部位固定即完成隔震橡胶支座的安装。

所述的支撑装置的安装具体方法如下：

1）先用型钢加固一、二层柱，待灌注胶凝固至少72小时后才能切柱；

2）柱箍板安装焊接，并同上部加固型钢焊接连接；

3）上托梁和柱箍板用普通螺栓做临时固定，固定好后再用高强螺栓紧固；

4）将钢支柱定位在地梁上，用膨胀螺栓固定；

5）将下托梁和上托梁用普通螺栓固定连接；

6）千斤顶定位，升压至轻贴下托梁；

7）检查整个支撑系统的安装精度，如不满足，继续调整至精度范围内；

8）支撑系统组装完成。

所述的隔震支座部位切除具体方法如下：

提前在柱上用墨线标记出上、下两条切割线位置，切割高度应大于隔震支座高度和顶板、底板厚度总和至少20mm。将绳锯设备固定在柱身上后，找好水平开始切割，切割完后将柱段取出。

所述的隔震支座的安装具体方法如下：

1）在原结构钢筋混凝土柱地梁两侧植筋，将四条角钢固定安装在地梁两侧；

2）在预先制作好的底板板面上划出纵、横两条中心线，分别对正结构柱两条中心线，将底板和四条角钢焊接起来，再从钢底板中心预留的孔中缓慢灌注灌浆料，将缝隙填塞密实；

3）将隔震支座放置在底板上用高强螺栓连接，将顶板放置在隔震支座上用高强螺栓连接；

4）现场测量顶板表面到柱箍板间的距离，为后补柱钢箍板的高度，其宽度同柱宽。将原结构钢筋混凝土柱左、右、后面三块后补柱箍板放在顶板和原柱箍板之间，贴在柱三面上，使其与原柱箍板在同一垂直面上，顶板先点焊，定位后，将顶板同隔震支座间的连接螺栓去掉，把后补柱箍板连同顶板一同取下来，在地面上完成三面后补柱箍板同顶板的焊接，柱箍板与顶板牢固焊接；

5）焊接完成后，将三面后补柱箍板连同顶板重新安装回原位，完成顶板同隔震支座的终拧连接；

6）从留出的一面灌注灌浆料，将缝隙填塞密实。待灌浆料凝固后，将柱剩余一个面的后补柱箍板同原柱箍板和顶板焊接上，柱箍板封闭完成；

7）原结构钢筋混凝土柱两边的千斤顶同时缓慢卸载顶升，直至隔震支座开始受力；

8）卸载后，将千斤顶、上托梁、下托梁、支撑柱等的支撑装置全部拆除，移至下一列柱重新使用。

步骤4）中所述的后补柱箍板下料时将板上下端部厚度方向打45°坡口，四块中的两块对角板不但上下端部打坡口，左右也要打45°坡口，以防止在原位焊接时，焊花及焊接热量对隔震支座中的橡胶造成损坏。

步骤6）中的灌注之前，用一张铁皮或硬纸板斜45°放在顶板上，从缝隙的一端缓慢灌入，使空气从缝隙中逐渐排出，直至灌满，待灌浆料初凝后，立刻将多出柱截面部分的灌浆料切除。

当千斤顶顶升至设置负载位置后，在千斤顶的两边安装安全垫板。

所述的隔震支座为隔震橡胶支座。

组装顺序：柱箍板安装焊接，并同上不加固钢构件焊接→上托梁和柱箍板用临时的普通螺栓固定→上托梁和柱箍板用高强螺栓紧固→支撑柱定位→下托梁和上托梁用普通螺栓固定→千斤顶定位，升压至轻贴下托梁→检查整个支撑系统的安装精度→调整至所要求的精度范围内→完成支撑系统组装。

四面柱箍板安装并和上部加固角钢焊接完成后，将上托梁与柱箍板先用12颗M22普通螺栓做临时固定，对准孔眼后，再用M22高强螺栓，从中间孔向两边逐个安装并拧紧。

上托梁和柱箍板连接完成后，将下托梁和上托梁用M16普通大六角螺栓连接，每端各4个，以使上、下托梁间不出现相对滑移。

支撑柱和千斤顶的中心和下托梁中心对正后，依次放置在地梁、支撑柱上，支撑系统组装完成。

支撑系统组装完成后，千斤顶供油，使千斤顶上升支撑住上部结构柱荷载。按照设计要求，每个柱的千斤顶最终负荷至结构柱轴力值的80%，即可支撑住上部结构，并可以进行下一步柱切割和隔震支座安装。将隔震支座放置在底板上，孔对正后用高强螺栓连接，螺栓应对边成对安装。

为保证结构安全，整个顶升过程分两次进行，分为初次顶升和二次顶升。首先要让多顶均匀接触工件，并以多顶均匀接触工件的这一点作为多顶同步运行的基准，此过程即为初步顶升。初步顶升完成后，横轴上的四个柱两边的千斤顶同时从初步顶升值开始，缓缓顶升至柱轴力值的80%后停止，完成二次顶升。

千斤顶顶升至设置负载位置后，在千斤顶的两边安装安全垫板。安全垫板的设置主要是为了防止千斤顶液压系统突然断电、液压缸漏油等突发情况，导致千斤顶不能够稳定支撑上部结构荷载，出现结构变形过大，甚至坍塌的可能。

Claims (7)

1.一种建筑物截柱安装隔震橡胶支座施工方法，其特征在于按以下步骤进行：支撑装置的安装：在需安装隔震支座的原结构钢筋混凝土柱周围安装支撑装置；待支撑装置安装完毕后，将该柱在安装隔震支座部位截除；将隔震支座置入该部位固定即完成隔震橡胶支座的安装；其中，所述的隔震支座的安装具体方法如下：1）在原结构钢筋混凝土柱地梁两侧植筋，将四条角钢固定安装在地梁两侧；2）在预先制作好的底板板面上划出纵、横两条中心线，分别对正结构柱两条中心线，将底板和四条角钢焊接起来，再从底板中心预留的孔中缓慢灌注灌浆料，将缝隙填塞密实；3）将隔震支座放置在底板上用高强螺栓连接，将顶板放置在隔震支座上用高强螺栓连接；4）将原结构钢筋混凝土柱左、右、后面三块后补柱箍板放在顶板和原柱箍板之间，贴在原结构钢筋混凝土柱三面上，使其与原柱箍板在同一垂直面，与顶板先点焊、定位后，将顶板同隔震支座间的连接螺栓去掉，把后补柱箍板连同顶板一同取下来，在地面上完成三面后补柱箍板同顶板的焊接；5）焊接完成后，将三面后补柱箍板连同顶板重新安装回原位，完成顶板同隔震支座的终拧连接；6）从留出的一面灌注灌浆料，将缝隙填塞密实，待灌浆料凝固后，将剩余一个面的后补柱箍板同原柱箍板和顶板焊接，柱箍板封闭完成；7）原结构钢筋混凝土柱两边的千斤顶同时开始缓慢卸载顶升，直至隔震支座开始受力；当千斤顶顶升至设置负载位置后，在千斤顶的两边安装安全垫板；8）卸载后，将千斤顶、上托梁、下托梁、支撑柱全部拆除，移至下一列柱重新使用。

2.根据权利要求1所述的建筑物截柱安装隔震橡胶支座施工方法，其特征在于所述的支撑装置的安装具体方法如下：先用角钢加固原结构钢筋混凝土柱，柱箍板安装焊接，并同上部加固角钢焊接连接，将上托梁和柱箍板用螺栓固定，将支撑柱定位在地梁上，用螺栓固定，将下托梁和上托梁用螺栓固定连接，将千斤顶定位于下托梁和支撑柱之间，支撑装置组装完成。

3.根据权利要求1所述的建筑物截柱安装隔震橡胶支座施工方法，其特征在于所述的隔震支座部位的原结构钢筋混凝土柱切除具体方法如下：在原结构钢筋混凝土柱上用墨线标记出上、下两条切割线位置，切割完后将柱段取出。

4.根据权利要求1所述的建筑物截柱安装隔震橡胶支座施工方法，其特征在于：步骤4）中所述的顶板下料时将板上下端部厚度方向打45°坡口，四块中的两块对角板不但上下端部打坡口，左右也要打45°坡口，以防止在原位焊接时，焊花及焊接热量对隔震支座中的橡胶造成损坏。

5.根据权利要求1所述的建筑物截柱安装隔震橡胶支座施工方法，其特征在于：步骤6）中的灌注之前，用一张铁皮或硬纸板斜45°放在顶板上，从缝隙的一端缓慢灌入，使空气从缝隙中逐渐排出，直至灌满，待灌浆料初凝后，立刻将多出柱截面部分的灌浆料切除。

6.一种用于权利要求1所述的建筑物截柱安装隔震橡胶支座施工方法的支撑装置，其特征在于支撑装置主要由两个上托梁和两个下托梁、两个千斤顶、两个支撑柱组成，两个上托梁分别连接两个下托梁，两个下托梁分别连两个千斤顶，两个千斤顶又连接两个支撑柱，支撑柱固定在原结构钢筋混凝土地梁上，上托梁通过柱箍板固定在原结构钢筋混凝土柱上；或者两个下托梁分别连两个支撑柱；所述的上托梁由上翼缘板Ⅰ、下翼缘板Ⅰ、腹板Ⅰ、加强板构成；腹板Ⅰ的上下两端分别连接上翼缘板Ⅰ和下翼缘板Ⅰ成一整体，腹板Ⅰ靠近原结构钢筋混凝土柱安装位置两侧的腹板上有均匀分布若干螺栓安装孔，在此部位下方有连接板，连接板上有螺栓安装孔，原结构钢筋混凝土柱部位腹板的对边有加强板，上翼缘板Ⅰ和下翼缘板Ⅰ之间设有多条加劲板Ⅰ，下翼缘板Ⅰ上设有螺栓安装孔；下托梁由上翼缘板Ⅱ、下翼缘板Ⅱ、腹板Ⅱ连接为一体构成，腹板Ⅱ连接上翼缘板Ⅱ和下翼缘板Ⅱ，在上翼缘板Ⅱ和下翼缘板Ⅱ之间有多条长加劲板，有两条短加劲板，在上翼缘板Ⅱ的一端与腹板Ⅱ对称设置有多个椭圆螺栓孔，上翼缘板Ⅱ另一端与腹板Ⅱ对称设置有多个圆螺栓孔。

7.根据权利要求6所述的用于建筑物截柱安装隔震橡胶支座施工方法的支撑装置，其特征在于：支撑柱由顶板、底板、柱身连接构成，柱身上部、顶板的下面设有十字交错的长筋板和短筋板，在上部柱身的外周短边的四个角设有加劲板，在底板的上面，柱身的下部外周的长、短边四角设有下加劲板，底板的两个对角对称设有螺栓孔。