CN107476595A - 通用性框架结构多层整体抽柱施工方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通用性框架结构多层整体抽柱施工方法及装置，抽柱采用从上而下的次序进行，在待抽取层及其下方2层分别布置临时支撑，所述临时支撑采用可拆卸式格构柱结构，由底部钢板、顶部钢板、多个由肢件和缀板焊接成型的标准节、千斤顶构成，所述底部钢板和顶部钢板上分别设有十字形交叉加劲肋，上下相邻标准节之间采用螺栓连接，底部标准节套设在底部钢板上的十字形交叉加劲肋上并与底部钢板连接，千斤顶布置在顶部标准节上方的顶部钢板上并顶紧梁；所述底部钢板经化学锚栓与下层支撑梁固定，上下各层的格构柱中心线定位相互对中设置。本发明保证了建筑结构的安全，并便于安装，节省了施工成本。

Description

通用性框架结构多层整体抽柱施工方法及装置

技术领域

本发明涉及一种多层框架结构建筑的改造方法，具体涉及一种对多层框架结构建筑进行抽柱改造的方法及其装置。

背景技术

为了改变建筑使用功能及增大室内空间，需要对旧房进行改造，其中，对于框架结构的多层建筑进行托梁抽柱加固改造，可以减少建筑中的承重柱，增大室内使用空间。托梁抽柱是指拆除原结构中的柱子，并对上方的梁进行加固，从而改变原结构的传力途径，将原结构和荷载传递到新增结构体系上的一种施工综合技术。该方法对生产及生活影响小、改造时间短、费用低。

由于托梁抽柱施工完全改变了结构的传力途径，结构内力大幅变化，因此需要在体系转换的施工过程中设置有效的临时支撑结构。目前比较常见的托换支撑有钢支撑、满堂支架、格构柱、柱底牛腿等。

其中，格构体系构件一般用作压弯构件。格构体系构件由肢件和缀板组成，肢件主要承受轴向力，缀板主要抵抗侧向力（相对于肢体轴向而言）。格构柱缀板形式主要有缀条和缀板。格构柱的结构特点是，将材料面积向距离惯性轴远的地方布置，能保证相同轴向抗力条件下增强构件抗弯性能，并且节省材料。

然而，在多层框架结构改造施工中，往往不具备大型设备作业条件和空间，同时，在一层柱切断瞬间，会释放较大的荷载，导致下层梁受力过载，影响建筑安全。因此，如何便于多层整体抽柱施工的实现，并保证结构安全，是进行托梁抽柱施工时需要解决的问题。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种通用性框架结构多层整体抽柱施工方法，以实现托梁抽柱过程中的施工便利，并保证施工安全。本发明的另一发明目的是提供一种用于抽柱施工的装置。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种通用性框架结构多层整体抽柱施工方法，采用布置在待抽取柱对称两侧的一对格构柱作为临时支撑，实现抽柱，

抽柱采用从上而下的次序进行，当待抽取层为第N层时，在第N层、第N-1层、第N-2层分别布置临时支撑，对第N层柱进行拆除，并对梁进行加固；然后拆除第N层的临时支撑，将其布置在第N-3层，再对第N-1层柱进行拆除；依次进行，直至完成抽柱加固过程，其中，当未拆除的层不足3层时，临时支撑布置至最底层为止；

所述临时支撑采用可拆卸式格构柱结构，每一可拆卸式格构柱主要由底部钢板、顶部钢板、多个由肢件和缀板焊接成型的标准节、千斤顶构成，所述底部钢板和顶部钢板上分别设有十字形交叉加劲肋，上下相邻标准节之间采用螺栓连接，底部标准节套设在底部钢板上的十字形交叉加劲肋上并与底部钢板连接，千斤顶布置在顶部标准节上方的顶部钢板上并顶紧梁；

所述底部钢板经化学锚栓与下层支撑梁固定，上下各层的格构柱中心线定位相互对中设置。

上述技术方案中，所述底部钢板厚度为2cm～3cm；所述顶部钢板厚度为2cm～3cm。

所述十字形交叉加劲肋的高度不小于20cm，钢板厚度不小于2cm，焊缝高度不小于8mm。

所述标准节高度为0.6m～1.0m，肢件采用L125～L160角钢，角钢厚度10～16mm，缀板宽度250mm～300mm,厚度10mm～12mm，缀板间距50cm～80cm。

所述标准节的自重为2000N～3000N。

上述技术方案中，标准节之间采用高强螺栓等强连接，所述高强螺栓为不小于M20的10.9级螺栓。

进一步的技术方案，可拆卸式格构柱平面外稳定采用钢丝绳和临近的柱柔性连接，钢丝绳公称直径不小于3cm。

为实现上述方法，本发明提供了一种用于框架结构多层整体抽柱的支撑结构，在上下相邻的3层分别设有临时支撑，所述临时支撑为布置在待抽取柱对称两侧的一对格构柱，每一可拆卸式格构柱主要由底部钢板、顶部钢板、多个由肢件和缀板焊接成型的标准节、千斤顶构成，所述底部钢板和顶部钢板上分别设有十字形交叉加劲肋，上下相邻标准节之间采用螺栓连接，底部标准节套设在底部钢板上的十字形交叉加劲肋上并与底部钢板连接，千斤顶布置在顶部标准节上方的顶部钢板上并顶紧梁；

所述底部钢板经化学锚栓与下层支撑梁固定，上下各层的格构柱中心线定位相互对中设置。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1、本发明采用间隔布置支撑，用连续三层的三道梁来承担一层柱切断瞬间释放的荷载，一方面保证了结构的安全，另一方面，支撑不必一次性设置到地下室底板，通过材料的循环利用和周转，节省了施工成本；

2、本发明采用标准节构建格构柱，标准节之间采用螺栓固定，实现了格构柱的可拆卸结构，既便于在较小空间内的施工，又可以方便实现格构柱的循环利用；

3、本发明将千斤顶布置在顶部，直接承托顶梁，保证了格构柱的结构安全。

附图说明

图1是本发明实施例的抽柱施工工艺流程图；

图2是本发明实施例中可拆卸式托梁换柱支撑总体布置图；

图3是可拆卸式托梁换柱支撑横断面结构示意图；

图4是可拆卸式托梁换柱支撑顶部局部构造布置图；

图5是可拆卸式托梁换柱支撑底部局部构造布置图；

图6是可拆卸式托梁换柱支撑节段连接布置图。

其中：1、原有梁；2、增大截面后的梁；3、待抽除的柱；4、格构柱；5、节点板；6、螺栓；7、千斤顶；8、顶部钢板；9、顶部加劲肋；10、底部加劲肋；11、底部钢板；12、化学锚栓；13、缀板；14、肢件；15、下层承重梁。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：多层框架结构在抽柱施工中，柱拆除的关键控制点包括4个部分：

加固体系控制：整体梁增大截面、柱增加截面施工，节点加固施工完成

支撑体系控制：支撑系统的稳定，托换荷载从顶层传递到地面1层底板

切割体系控制：链锯切割

监测系统设置，原加固梁结构，缓慢释放挠度

拆除工作主要以钻石链锯切割为主，人工凿除为辅来完成。

施工过程中应考虑的方面包括：

1、抽柱前结构加固施工，主要考虑梁柱和节点的加固。

2、抽柱顺序：一层多柱可以整体一次性抽柱或者分柱进行抽柱

抽柱施工采用从上到下顺序。

3、抽柱中支体系的安全（应力挠度位移控制）

支撑设计时考虑多层承重梁结构托换，结构失效概率小。可拆卸式格构柱托梁换柱支撑结构，底部和原结构化学锚栓后锚固技术，节段之间采用高强螺栓连接。格构柱顶部和底部设置交叉加强肋，防止局部应力集中而变形。

对于多层抽柱的框架体系来说，底部的梁主要承受剪力，格构柱截面和柱中心的间距通过数值分析模拟达到一个平衡，梁的剪应力最小，使得整体性能较佳。

4、抽柱中施工监测体系

5、抽柱后结构体系转化控制方法：

原结构仅在一个方向是主框架平面，则所抽柱上的荷载绝大部份将传递给主框架平面两边的柱；原结构在两个方向均为主框架平面，则所抽柱上的荷载将通过两个方向的框架梁传递给周边相邻的四个柱子

施工过程支撑顶部千斤顶和梁底顶紧，消除弹性变形和空隙挠度释放分级实施完成，不能让结构发成瞬态释放挠度。

设计挠度值为f,实际释放可以分为5级，每次释放0.2f, 释放时同步进行施工监测。

梁双控指标：挠度为主，应力为辅。

参见图1所示，在完成梁柱和节点加固施工后，可以进行抽柱作业，包括临时支撑施工、柱切割。

其中，参见图2至图6所示，临时支撑为布置在待抽取的柱对称两侧的一对格构柱，图2中，1为原有梁，2为增大截面后的梁（已加固），3为待抽取的柱。

每一可拆卸式格构柱主要由底部钢板11、顶部钢板8、多个由肢件14和缀板13焊接成型的标准节、千斤顶7构成，如图4，所述底部钢板11上设有十字形交叉的底部加劲肋10，如图5，顶部钢板8上设有十字形交叉的顶部加劲肋9，如图6，格构柱4的上下相邻标准节之间采用螺栓连接，通过节点板5、高强螺栓6实现等强连接，千斤顶7布置在顶部标准节上方的顶部钢板8上并顶紧梁；

所述底部钢板经化学锚栓12与下层承重梁15固定，上下各层的格构柱中心线定位相互对中设置。

可拆卸式格构柱的结构特点是，将材料面积向距离惯性轴远的地方布置，能保证相同轴向抗力条件下增强构件抗弯性能，并且节省材料，是大跨度框架结构抽柱施工的优先选择。

可拆卸式格构柱材料采用M20高强螺栓连接，可以按照建筑标高做成标准节和调高节段，方便组装和拆除。

顶部和底部均采用厚度2cm，高度20cm的Q235钢板做成加劲肋，防止在托换荷载的作用下局部应力集中而变形。

底部采用扩大钢板基础减小轴力产生时对下层梁体作用时的应力集中效应。

截面设计时兼顾考虑了下一层梁体的抗剪验算，对下一层梁体的附加荷载最小。

可拆卸式格构柱底部采用化学锚栓和原梁连接为整体，可以防止平面内的失稳倾覆。

平面外稳定采用钢丝绳和相邻柱柔性连接措施，形成共同受力体系。

对于多层柱需要抽除的框架结构，可拆卸式格构柱设置时中心线采用精确定位保证重心的对中，防止框架梁承受附加剪力。

可拆卸式格构柱标准节自重在2000N~3000N范围，长度0.6m~1.0m，在大型塔吊和吊装设备不具备施工作业条件的情况下，可以采用施工电梯，卷扬机吊装即可，能适应复杂的施工边界条件。

根据梁柱相对位置关系，考虑现场施工焊接作业吊装，格构柱中心到柱中心间距B=1.5~2.0m,较佳，实际要满足剪跨比的构造要求，防止截面剪切破坏。

格构柱顶部千斤顶顶紧力按照10~30KN考虑，主要用于消除弹性变形空间。

施工时，用连续三层的三道梁来承担一层柱切断瞬间释放的荷载。假定抽柱的结构整体楼层为N层，举例如下：

施工阶段1，拆除N层柱，支撑布置在第N层第N-1层 第N-2层；

施工阶段2，拆除N-1层柱，支撑布置在第N-1层，第N-2层，第N-3层；

施工阶段3 拆除N-2层柱, 支撑布置在第N-2层，第N-3层，第N-4层；

施工阶段N 拆除1层柱, 支撑布置在地下B1层，第B2层，第B3层。

由此，本发明既保证了施工安全，又便于施工，并通过可拆卸式格构柱的循环利用，节省了施工成本。

Claims (8)

1.一种通用性框架结构多层整体抽柱施工方法，采用布置在待抽取柱对称两侧的一对格构柱作为临时支撑，实现抽柱，其特征在于：

抽柱采用从上而下的次序进行，当待抽取层为第N层时，在第N层、第N-1层、第N-2层分别布置临时支撑，对第N层柱进行拆除，并对梁进行加固；然后拆除第N层的临时支撑，将其布置在第N-3层，再对第N-1层柱进行拆除；依次进行，直至完成抽柱加固过程，其中，当未拆除的层不足3层时，临时支撑布置至最底层为止；

所述临时支撑采用可拆卸式格构柱结构，每一可拆卸式格构柱主要由底部钢板、顶部钢板、多个由肢件和缀板焊接成型的标准节、千斤顶构成，所述底部钢板和顶部钢板上分别设有十字形交叉加劲肋，上下相邻标准节之间采用螺栓连接，底部标准节套设在底部钢板上的十字形交叉加劲肋上并与底部钢板连接，千斤顶布置在顶部标准节上方的顶部钢板上并顶紧梁；

所述底部钢板经化学锚栓与下层支撑梁固定，上下各层的格构柱中心线定位相互对中设置。

2.根据权利要求1所述的通用性框架结构多层整体抽柱施工方法，其特征在于：所述底部钢板厚度为2cm～3cm；所述顶部钢板厚度为2cm～3cm。

3.根据权利要求1所述的通用性框架结构多层整体抽柱施工方法，其特征在于：所述十字形交叉加劲肋的高度不小于20cm，钢板厚度不小于2cm，焊缝高度不小于8mm。

4. 根据权利要求1所述的通用性框架结构多层整体抽柱施工方法，其特征在于：所述标准节高度为0.6m～1.0m，肢件采用L125～L160角钢，角钢厚度10～16mm，缀板宽度250mm～300mm,厚度10mm～12mm，缀板间距50cm～80cm。

5.根据权利要求4所述的通用性框架结构多层整体抽柱施工方法，其特征在于：所述标准节的自重为2000N～3000N。

6.根据权利要求1所述的通用性框架结构多层整体抽柱施工方法，其特征在于：标准节之间采用高强螺栓等强连接，所述高强螺栓为不小于M20的10.9级螺栓。

7.根据权利要求1所述的通用性框架结构多层整体抽柱施工方法，其特征在于：可拆卸式格构柱平面外稳定采用钢丝绳和临近的柱柔性连接，钢丝绳公称直径不小于3cm。

8.一种用于框架结构多层整体抽柱的支撑结构，其特征在于：在上下相邻的3层分别设有临时支撑，所述临时支撑为布置在待抽取柱对称两侧的一对格构柱，每一可拆卸式格构柱主要由底部钢板、顶部钢板、多个由肢件和缀板焊接成型的标准节、千斤顶构成，所述底部钢板和顶部钢板上分别设有十字形交叉加劲肋，上下相邻标准节之间采用螺栓连接，底部标准节套设在底部钢板上的十字形交叉加劲肋上并与底部钢板连接，千斤顶布置在顶部标准节上方的顶部钢板上并顶紧梁；

所述底部钢板经化学锚栓与下层支撑梁固定，上下各层的格构柱中心线定位相互对中设置。