CN111119260B - 一种运用动态监测及动态加固的纠偏方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种运用动态监测及动态加固的纠偏方法，其包括如下步骤：S1、测量；监测钢柱沉降量，确定需要纠偏的钢柱并记为纠偏柱；将其余钢柱记为原位柱。S2、柱间支撑；在钢结构同一侧的钢柱上安装水平的附加梁。附加梁和原位柱固定连接。附加梁限制纠偏柱的水平位移，且纠偏柱能够沿着竖向位移。S3、设备安装；在纠偏柱的底部固定传力架，并在传力架和承台之间安装顶升器具，顶升器具至少设置两个。S4、纠偏柱沉降纠偏；解除纠偏柱底部的连接钢板和承台之间的连接，启动顶升器具驱动纠偏柱向上运动，直至纠偏柱达到设计高度。本发明通过顶升传力架驱动纠偏柱发生向上的位移，使得纠偏过程不需要开挖深度较大的基坑，能够提高施工效率。

Description

一种运用动态监测及动态加固的纠偏方法

技术领域

本发明涉及钢结构纠偏的技术领域，尤其是涉及一种运用动态监测及动态加固的纠偏方法。

背景技术

钢结构是由钢制材料组成的结构，是主要的建筑结构类型之一。

如图9所示，钢结构通常包括基础、钢柱1、钢梁10和桁架屋顶101。基础通常采用独立基础，即每一根钢柱1底部均支承有承台3，且承台3下方支承有若干根桩31。相邻的承台3之间通过地梁进行连接，以提高钢柱1之间的连接整体性。钢柱1和钢梁10通常选用H型钢。钢柱1的底部通常焊接一块与其垂直的连接钢板2，连接钢板2通过高强螺栓21和承台3相互连接。

钢结构在使用过程中，会由于土层的不均匀沉降造成钢结构发生偏移。而钢结构内部不同的立柱的沉降量是不同的，将导致钢结构内部的楼板出现裂缝，甚至造成钢结构无法继续使用。

现有的针对不均匀沉降所提供的纠偏方法通常是，对钢结构的基础所在土层进行处理。对钢结构中沉降较小的基础进行支撑，然后对钢结构中沉降较大的基础附近的土壤进行缓慢的挖掘，在挖掘过程中实时测量钢结构整体的倾斜度。

前述方法适用于绝大部分的建筑结构的纠偏。但是当钢结构的桩基础的贯入深度较大时，会导致纠偏过程中的开挖深度非常大，既会消耗过量的时间和人力，也不利于纠偏的进行，甚至会导致钢结构的二次沉降。

故此，需要提供一种纠偏方法，能够直接对钢结构的上部结构进行纠偏。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种运用动态监测及动态加固的纠偏方法，其具有不需要开挖工作基坑就可以对钢柱进行纠偏的效果。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种运用动态监测及动态加固的纠偏方法，包括如下步骤：

S1、测量；

监测钢柱的沉降量，确定需要纠偏的钢柱；将需要纠偏的钢柱记为纠偏柱，将不需要进行纠偏的钢柱记为原位柱，钢柱由纠偏柱和原位柱组成；

S2、柱间支撑；

在位于同一竖直平面上的钢柱上安装附加梁，附加梁沿水平布置；附加梁和原位柱固定连接；附加梁限制纠偏柱的水平位移，且纠偏柱能够沿着竖向位移；

S3、设备安装；

在纠偏柱的底部固定传力架，并在传力架底部和承台顶部之间安装用于驱动传力架沿竖直方向运动的顶升器具，顶升器具至少设置两个；

S4、纠偏柱沉降纠偏；

解除纠偏柱底部的连接钢板和承台之间的连接，启动顶升器具驱动纠偏柱向上运动，直至纠偏柱达到设计高度。

通过采用上述技术方案，通过测量确定需要纠偏的钢柱，由于钢柱的不均匀沉降会导致钢梁发生弯曲，附加梁的设置能够增强钢柱和钢梁的结构整体性，使得钢结构的整体刚度得到提升，降低了在后期纠偏过程中出现钢梁断裂导致钢结构局部破坏的概率。并且，附加梁和原位柱之间相互固定，能够锁定附加梁在竖向的位置，而附加梁和纠偏柱之间能够沿竖向发生相对位移，使得纠偏柱在沿竖向进行顶升过程中不会带动附加梁向上运动。也就是说，附加梁对纠偏柱进行了水平方向的限位，但是不限制纠偏柱竖直方向的限位，使得纠偏柱仅能够沿着竖向运动，从而降低了纠偏柱水平的偏移导致后期与承台连接后承台承受偏心荷载的概率。

纠偏完成后，在纠偏柱的连接钢板和承台之间浇筑混凝土，从而对钢柱进行更好的支撑和连接，随后拆除顶升器具和传力架，多个纠偏柱的纠偏可以同步进行。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在S3的设备安装中，在纠偏柱侧壁上安装传感器，实时监控纠偏柱的沉降量和倾斜量。

通过采用上述技术方案，由于纠偏的施工工期较长，在纠偏过程中，承台可能会发生新的沉降，且新的沉降量通常非常小，肉眼无法进行判断。并且，当顶升器具对传力架进行顶升时，传力架给予承台向下的作用力，可能会导致承台发生进一步的微小沉降。所以，对纠偏柱进行实时的沉降量和倾斜量监控，可以在施工过程中掌握纠偏柱的动态，从而在纠偏柱发生进一步沉降或者倾斜后作出应对的措施，提高了纠偏施工的效率和准确性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在S2的柱间支撑中，附加梁和纠偏柱之间设置限位组件，限位组件包括固定于纠偏柱上的移动板、沿竖向开设于移动板上的限位槽、固定于附加梁上的限位板以及穿过限位板并沿着限位槽滑动配合的限位螺栓；限位螺栓的端部通过螺母锁定，限位板和移动板夹设于螺母和限位螺栓的螺栓头之间。

通过采用上述技术方案，当纠偏柱向上位移时，限位槽在限位螺栓的限位下向上滑动，既能够限制纠偏柱的水平位移，又能够让纠偏柱沿竖向运动。并且，移动板和限位板均可以用施工现场常用的钢板，取材方便快捷。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述移动板在纠偏柱的两侧均设置有一块，且限位板在附加梁的上方和下方均设置有一块；每一块所述限位板均对应两块移动板。

通过采用上述技术方案，对纠偏柱的两侧进行同时的限位，提高了纠偏柱的受力均匀性，从而增强纠偏柱运动过程中的结构稳定性。并且，设置两块移动板和两块限位板，能够增强附加梁和纠偏柱之间在水平方向的固定强度，使得纠偏柱在运动过程中钢结构的整体刚度能够得到保证。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在S2的柱间支撑中，附加梁和原位柱之间设置固定组件，所述固定组件包括固定于原位柱上的第一固定板、固定于附加梁上的第二固定板以及穿过第一固定板和第二固定板设置的固定螺栓，固定螺栓的端部通过螺母锁定，且第一固定板和第二固定板夹设于螺母和固定螺栓的螺栓头之间。

通过采用上述技术方案，增强了附加梁和原位柱之间的连接强度和结构整体性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在S3的设备安装中，所述传力架包括两根相互平行的顶升梁和两根相互平行的连接梁；所述顶升梁固定于纠偏柱侧壁上，所述连接梁固定于两根顶升梁之间；且所述顶升器具固定于顶升梁的两端，且顶升梁每一端的顶升器具的数量一致。

通过采用上述技术方案，安装方便快捷，并且便于纠偏完成后的拆除。同时，取材方便，能够降低施工成本。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：S2的柱间支撑中，在安装附加梁之前，在相邻的钢柱之间安装斜撑，且每一根钢柱均对应一个斜撑；斜撑的端部和钢柱沿竖向滑动配合。

通过采用上述技术方案，进一步提高钢结构整体刚度，并且不会限制纠偏柱沿竖向的移动。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述斜撑包括两对剪刀撑杆组和连接于两对剪刀撑杆组之间的连接杆，所述剪刀撑杆组成十字形设置；剪刀撑杆组的四个端部的其中两个端部固定于其中一根钢柱侧壁上，另外两个端部固定于与前述钢柱相邻的钢柱侧壁上；且剪刀撑杆组的四个端部靠近钢柱和钢梁的连接位置或者钢柱和承台的连接位置设置。

通过采用上述技术方案，剪刀撑杆组能够增强相邻钢柱之间的抗剪强度，并且能够增强钢结构的整体刚度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在S4的纠偏柱沉降纠偏中，在浇筑混凝土之前，在纠偏柱底部的连接钢板上插入高强螺栓，且高强螺栓的底部打入到承台内部。

通过采用上述技术方案，当混凝土凝固后，高强螺栓和垫块连接为整体，提高了连接钢板和承台之间的连接强度，从而提高了纠偏柱和承台之间的连接强度。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.在纠偏柱底部安装传力架，并解除纠偏柱和承台之间的连接关系，通过顶升传力架驱动纠偏柱发生向上的位移，直至纠偏柱到达设计高度；使得纠偏过程不需要开挖深度较大的基坑，能够降低施工难度，并且提高了施工效率；

2.实时监控纠偏柱的沉降量和倾斜量，从而实时掌握纠偏柱的状态，使得纠偏过程更加可视化，提高纠偏的准确性；并且在纠偏柱位置发生偏移后，能够根据现场情况快速做出应对措施。

附图说明

图1是钢结构的边墙的正视结构示意图；

图2是自钢柱的腹板中部向钢柱翼缘板方向的斜撑的整体结构示意图；

图3是相邻钢柱之间对应图2中A-A位置的剖面图的局部结构示意图；

图4是图1中B部分的局部放大示意图；

图5是图1中C部分的局部放大示意图；

图6是图5的D-D剖面图

图7是纠偏柱和传力架的整体结构示意图；

图8是纠偏柱纠偏完成后在连接钢板和承台之间浇筑垫块后的整体结构示意图；

图9是钢结构的端墙的整体结构示意图。

图中，1、钢柱；11、纠偏柱；12、原位柱；2、连接钢板；21、高强螺栓；3、承台；31、桩；32、垫块；4、附加梁；41、竖板；42、底板；5、固定组件；51、第一固定板；52、第二固定板；53、固定螺栓；6、限位组件；61、移动板；611、限位槽；62、限位板；63、限位螺栓；7、传力架；71、顶升梁；711、顶升器具；72、连接梁；8、斜撑；81、剪刀撑杆组；811、整体杆；812、断杆；82、连接杆；821、斜杆；9、活动组件；91、定位钢板；92、定位槽；93、定位螺栓；10、钢梁；101、桁架屋顶。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，为本发明公开的一种运用动态监测及动态加固的纠偏方法，包括如下步骤：

S1、测量；

对钢柱1进行放样测量，确定每一根钢柱1的沉降量，并根据设计要求确定需要纠偏的钢柱1，将这些需要纠偏的钢柱1记为纠偏柱11，且其余不需要进行纠偏的钢柱1记为原位柱12。以下描述中，出现钢柱1即指纠偏柱11和原位柱12。

S2、柱间支撑；

结合图2和图3，在相邻的钢柱1之间安装斜撑8，斜撑8沿水平方向间隔布置，即每一根钢柱1仅对应一个斜撑8。沿着钢柱1高度方向的斜撑8设置于承台3和钢梁10或者钢梁10和钢梁10之间。斜撑8包括两对剪刀撑杆组81和连接于两对剪刀撑杆组81之间的连接杆82。剪刀撑杆组81包括一个整体杆811和两根断杆812，整体杆811和断杆812均选用槽钢。两根断杆812的一端通过钢板固定在整体杆811的中部，且两根断杆812位于同一直线上，使得一根整体杆811和两根断杆812组合形成十字形结构。连接杆82的两端分别焊接于相互平行的两根整体杆811或者相互平行的两根断杆812之间，且连接杆82选用角钢。

整体杆811的两端以及断杆812上远离整体杆811的一端，和钢柱1之间均设置有活动组件9。以整体杆811为例进行阐述，活动组件9包括焊接于钢柱1的翼缘板上的定位钢板91、沿竖向开设于定位钢板91上的定位槽92以及穿过定位槽92和整体杆811设置的定位螺栓93。定位螺栓93能够沿着定位槽92滑动配合，从而使得连接了活动组件9的纠偏柱11能够沿着竖向移动。

为了提高两对剪刀撑杆组81直径的结构整体性和结构强度，可以在相邻的连接杆82之间设置斜杆821。斜杆821的两端分别焊接于相互平行的两根整体杆811或者相互平行的两根断杆812之间，且斜杆821选用角钢。

结合图1和图4，斜撑8安装完成后，在位于同一竖直平面上的钢柱1上安装附加梁4，且附加钢梁10安装于钢柱1的翼缘板上。附加梁4沿水平设置，将所有位于该竖直平面的钢柱1连接为整体。附加梁4选用槽钢，将槽钢临近槽口两侧的板命名为竖板41，固定于两块竖板41之间的板命名为底板42。附加梁4的底板42与钢柱1的翼缘板贴合，且底板42和原位柱12的翼缘板之间增设有固定组件5，底板42和纠偏柱11的翼缘板之间增设有限位组件6（见图5）。

其中，固定组件5包括焊接于原位柱12翼缘板两侧的第一固定板51、焊接于附加梁4两块竖板41上的第二固定板52以及穿过第一固定板51和第二固定板52设置的固定螺栓53。第一固定板51的侧壁和附加梁4的底板42相贴合，且第二固定板52的侧壁和原位柱12的翼缘板相互贴合，使得每一块第二固定板52均对应两块第一固定板51。固定螺栓53以三颗为一列在每一块第二固定板52上均穿设有两列，每一列固定螺栓53均穿过对应的第一固定板51，且固定螺栓53端部用螺母进行锁定，锁定固定第一固定板51和第二固定板52的相对位置。

结合图5和图6，限位组件6包括焊接于原位柱12翼缘板两侧的移动板61、焊接于附加梁4两块竖板41上的限位板62以及穿过移动板61和限位板62设置的限位螺栓63。移动板61的侧壁和附加梁4的底板42相贴合，且限位板62的侧壁和原位柱12的翼缘板相互贴合，使得每一块限位板62均对应两块移动板61。限位螺栓63以三颗为一列在每一块限位板62上均穿设有两列，每一列限位螺栓63均对应一块移动板61。移动板61上对应限位螺栓63的位置开设有沿竖向的限位槽611，限位螺栓63穿过对应的限位槽611，且限位螺栓63端部用螺母进行锁定，使得限位螺栓63能够沿着限位槽611滑动配合。限位槽611可以对应每一列螺栓仅开设有一个，也可以对应每一个螺栓均开设有一个。限位槽611的开设长度按照设计所需的纠偏柱11的纠偏距离进行确定。

S3、设备安装；

S3-1、安装传力架7；

参照图7，在纠偏柱11的底部安装传力架7，传力架7包括两根相互平行的顶升梁71和两根相互平行的连接梁72。顶升梁71和连接梁72均选用H型钢，且顶升梁71的两块翼缘板的边缘焊接于纠偏柱11的翼缘板上，连接梁72的两块翼缘板的边缘焊接于顶升梁71上对应的翼缘板的边缘，使得传力架7整体和纠偏柱11固定为整体。

在顶升梁71的两端的底部安装顶升器具711，顶升器具711选用千斤顶。千斤顶通过油管连接液压泵站。四支千斤顶均支承于承台3上。

S3-2、安装监测系统；

在所有的纠偏柱11侧壁上安装液压式精力水准仪和倾角传感器，液压式精力水准仪和倾角传感器信号连接于显示器上；实时监控纠偏柱11的沉降量和倾斜量，便于在纠偏过程中能够根据实时的变化进行应对。

S4、纠偏柱11沉降纠偏；

参照图8，拧松纠偏柱11底部的连接钢板2和承台3之间的高强螺栓21，使得连接钢板2和承台3之间的连接解除。启动千斤顶对顶升梁71进行顶升，纠偏柱11向上移动，且纠偏柱11上的移动板61同步向上运动，使得限位槽611沿着限位螺栓63所限定的方向向上运动。在纠偏柱11顶升过程中，实时记录纠偏柱11的沉降量和倾斜度，保证纠偏的准确性，直至纠偏柱11达到设计高度。

待纠偏柱11到达设计高度后，选取高强螺栓21穿过连接钢板2并拧入到承台3内。在连接钢板2和承台3之间支护模板，并在模板所围成的空间内浇筑素混凝土，待素混凝土凝固后形成垫块32。最后，拆除千斤顶，并将顶升梁71从纠偏柱11上割除即可。

其中S3-1和S3-2可以同步进行，以加快施工进度。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种运用动态监测及动态加固的纠偏方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、测量；

监测钢柱(1)的沉降量，确定需要纠偏的钢柱(1)；将需要纠偏的钢柱(1)记为纠偏柱(11)，将不需要进行纠偏的钢柱(1)记为原位柱(12)，钢柱(1)由纠偏柱(11)和原位柱(12)组成；

S2、柱间支撑；

在位于同一竖直平面上的钢柱(1)上安装附加梁(4)，附加梁(4)沿水平布置；附加梁(4)和原位柱(12)固定连接；附加梁(4)限制纠偏柱(11)的水平位移，且纠偏柱(11)能够沿着竖向位移；

S3、设备安装；

在纠偏柱(11)的底部固定传力架(7)，并在传力架(7)底部和承台(3)顶部之间安装用于驱动传力架(7)沿竖直方向运动的顶升器具(711)，顶升器具(711)至少设置两个；

S4、纠偏柱(11)沉降纠偏；

解除纠偏柱(11)底部的连接钢板(2)和承台(3)之间的连接，启动顶升器具(711)驱动纠偏柱(11)向上运动，直至纠偏柱(11)达到设计高度；在纠偏柱(11)底部的连接钢板(2)上插入高强螺栓(21)，且高强螺栓(21)的底部打入到承台(3)内部；在纠偏柱(11)底部的连接钢板(2)和承台(3)之间浇筑混凝土，待混凝土凝固后形成垫块(32)。

2.根据权利要求1所述的一种运用动态监测及动态加固的纠偏方法，其特征在于：在S3的设备安装中，在纠偏柱(11)侧壁上安装传感器，实时监控纠偏柱(11)的沉降量和倾斜量。

3.根据权利要求1或2所述的一种运用动态监测及动态加固的纠偏方法，其特征在于：在S2的柱间支撑中，附加梁(4)和纠偏柱(11)之间设置限位组件(6)，限位组件(6)包括固定于纠偏柱(11)上的移动板(61)、沿竖向开设于移动板(61)上的限位槽(611)、固定于附加梁(4)上的限位板(62)以及穿过限位板(62)并沿着限位槽(611)滑动配合的限位螺栓(63)；限位螺栓(63)的端部通过螺母锁定，限位板(62)和移动板(61)夹设于螺母和限位螺栓(63)的螺栓头之间。

4.根据权利要求3所述的一种运用动态监测及动态加固的纠偏方法，其特征在于：所述移动板(61)在纠偏柱(11)的两侧均设置有一块，且限位板(62)在附加梁(4)的上方和下方均设置有一块；每一块所述限位板(62)均对应两块移动板(61)。

5.根据权利要求1所述的一种运用动态监测及动态加固的纠偏方法，其特征在于：在S2的柱间支撑中，附加梁(4)和原位柱(12)之间设置固定组件(5)，所述固定组件(5)包括固定于原位柱(12)上的第一固定板(51)、固定于附加梁(4)上的第二固定板(52)以及穿过第一固定板(51)和第二固定板(52)设置的固定螺栓(53)，固定螺栓(53)的端部通过螺母锁定，且第一固定板(51)和第二固定板(52)夹设于螺母和固定螺栓(53)的螺栓头之间。

6.根据权利要求1或2所述的一种运用动态监测及动态加固的纠偏方法，其特征在于：在S3的设备安装中，所述传力架(7)包括两根相互平行的顶升梁(71)和两根相互平行的连接梁(72)；所述顶升梁(71)固定于纠偏柱(11)侧壁上，所述连接梁(72)固定于两根顶升梁(71)之间；且所述顶升器具(711)固定于顶升梁(71)的两端，且顶升梁(71)每一端的顶升器具(711)的数量一致。

7.根据权利要求1或5所述的一种运用动态监测及动态加固的纠偏方法，其特征在于：S2的柱间支撑中，在安装附加梁(4)之前，在相邻的钢柱(1)之间安装斜撑(8)，且每一根钢柱(1)均对应一个斜撑(8)；斜撑(8)的端部和钢柱(1)沿竖向滑动配合。

8.根据权利要求7所述的一种运用动态监测及动态加固的纠偏方法，其特征在于：所述斜撑(8)包括两对剪刀撑杆组(81)和连接于两对剪刀撑杆组(81)之间的连接杆(82)，所述剪刀撑杆组(81)成十字形设置；剪刀撑杆组(81)的四个端部的其中两个端部连接于其中一根钢柱(1)侧壁上，另外两个端部连接于与前述钢柱(1)相邻的钢柱(1)侧壁上；且剪刀撑杆组(81)的四个端部靠近钢柱(1)和钢梁(10)的连接位置或者钢柱(1)和承台(3)的连接位置设置。

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