CN112963012A - 大底盘结构局部平移纠偏方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大底盘结构局部平移纠偏方法及系统，大底盘结构工程检测位移偏差的部位划定为预切割结构；对大底盘结构局部平移预切割结构两侧的结构主体进行支撑；通过有限元软件模拟计算，对结构主体进行加固处理；将现场历史监测数据作为初始条件引入所述有限元计算软件，对结构主体布设新的动态监测测点；对平移另一侧的土体进行应力释放，以形成地下水平推回的可操作空间；将预切割结构在竖向垂直面上与结构主体的连接切断，成为一个可推动的自由独立刚体；在自由独立刚体平移一侧安装水平向分级加载装置，施加外力将自由独立刚体移动；移动完成并达到稳定状态后对切割的结构主体进行结构修复，修复完成后土体回填，纠偏完成。

Description

大底盘结构局部平移纠偏方法及系统

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，尤其涉及一种建筑物纠偏方法及系统。

背景技术

在建筑工程施工中，经常出现由于施工放线误差，或者周边房屋建造时对大底盘建筑物其中一幢或几幢房屋造成局部位移偏差，从而造成结构受力体系的改变影响结构承载能力，目前建筑物的平移的对象都是整体平移，结构体系相对比较简单、单一，受力体系几乎未发生任何变化，进行整体平移，需要大量人工同时作用千斤顶，其人力成本是十分庞大的，而且稍有不慎甚至会出现不可挽回的局面，造成安全事故；例如中国申请的专利文献CN110185076A公开了一种既有建筑物的加固纠偏方法，依据小区总平面布置图对工程进行定位，确定轴线位置；桩定位，根据设计在轴线上定位桩位置，并对每个桩位进行编号；校对，根据编号好的桩一一进行校对，并且，反复校对无误后，确认桩位；开挖，根据需求先垂直开挖，然后倾斜开挖到基础下方，后垂直开挖；验收，待开挖到设计深度后停止，经由相关人员验收，直至达到要求的深度；第一次制模，根据设计需要支模，并且，在模板内放置钢筋笼；第一次浇灌，在制好模板之间浇筑混凝土，待其成型为底桩，并且预埋有钢筋头。有益效果：可有效的保证现有的地基强度增加，同时能够对建筑进行纠偏，施工面积小，工艺简单；例如中国专利文献CN111894055A公开了一种利用EPS轻质土对建筑物进行纠偏减沉的施工方法，1、确定纠偏参数；2、隔离减载机构的施工，获得所述封浆墙以及封浆层；3、浮托止沉机构的施工，向所述喷浆孔以及所述卸压孔内注入EPS轻质土浆，并将所述EPS轻质土浆与所述喷浆孔以及所述卸压孔内软弱土层混合均匀；4、注浆纠偏，通过所述高压旋喷装置在所述纠偏孔内注入EPS轻质土浆，完成注浆纠偏过程。本发明的一种利用EPS轻质土对建筑物进行纠偏减沉的施工方法，充分利用EPS轻质土的密度小、强度高、可现场制作等优点，结合注浆顶升原理将顶升施工和填充施工合二为一，简化施工步骤、缩短工期、降低成本，科学地实现建筑结构的纠偏减沉。由于局部微调只需要对子工作区内的顶升装置或纠偏装置进行操作，故能够极大程度上节省人力物力，每次施工作业都是在局部进行微小调整，其容错率高，现场施工过程中能够及时对险情做出调整，所以，对建筑物纠偏采用局部处理的方法是本领域技术人员所要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种大底盘结构局部平移纠偏方法及系统，通过综合运用建筑物纠偏平移方法结合既有房屋动态监测技术，纠正此类位移偏差并进行建筑物加固处理，使建筑物及时归位恢复到原设计结构承载力。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供大底盘结构局部平移纠偏方法，所述方法的步骤为，

(1)对大底盘结构进行工程检测，确认位移偏差的部位，将该位移偏差的部位划定为预切割结构；

(2)对所述预切割结构两侧的结构主体进行支撑；

(3)通过有限元软件模拟计算，根据有限元模拟计算的结果对结构主体进行加固处理；

(4)将现场历史监测数据作为初始条件引入所述有限元计算软件，对结构主体布设新的动态监测测点；

(5)对平移另一侧的土体进行开挖形式的应力释放，以形成建筑物地下水平推回的可操作空间；

(6)将预切割结构在竖向垂直面上与结构主体的连接切断，使其与结构主体分离，成为一个可推动的自由独立刚体；

(7)在自由独立刚体平移一侧安装水平向分级加载装置，施加外加动力将自由独立刚体移动；

(8)移动完成并达到稳定状态后对切割的结构主体进行结构修复，修复完成后平移另一侧的土体回填，纠偏完成。

优选的，稳定状态是指对自由独立刚体进行加固处理。

优选的，结构修复可以在切割的楼板表面浇筑混凝土修补，也可以在切割的楼板表面灌入环氧树脂，使自由独立刚体与结构主体恢复连接。

进一步地，所述支撑是对结构主体的结构梁，所述支撑的支撑件为钢管，所述钢管与所述结构梁之间有受力垫片，通过加固补强对所述结构梁的周围进行加固。

进一步地，所述受力垫片是一个四方块且底面为正方形的钢板，长度与所述结构梁的宽度相等且为b。

优选的，应力释放亦可采用旋挖钻孔或引孔的方式，对土体钻孔使土体产生松动，以进行应力释放，形成建筑推回的可操作空间。

优选的，对切割处梁板进行加固补强，加固补强采用外包钢板法、增大截面法、粘贴钢板法、粘贴碳纤维法等方式进行加固。

进一步地，步骤(4)中，现场历史监测数据的数据包括建筑结构的基础沉降量、墙柱的水平位移、混凝土梁的变形和梁板柱基础承重量。

进一步地，步骤(4)中，布设新的动态监测测点是根据有限元计算软件对施工过程的模拟分析结果并结合相关结构检测规范的要求，对整个施工过程中存在的结构受力较大部位、薄弱部位及受力关键部位的结构布设监测点，构件的变形及内力进行实时监测，以反馈重点部位的梁、板、柱的内力、变形是否超限，以合理调整施工工序的调整。

进一步地，步骤(4)中，所述有限元计算软件利用有限元计算软件内置的施工模拟分析模块，计算结构在各个施工步中的结构主体的构件应力、内力及位移变化趋势。

大底盘结构局部平移纠偏系统，包括数据处理模块、加固模块、检测模块、切割模块、平移模块和修复模块，所述数据处理模块对预切割结构进行分析计算，计算得出预切割结构加固数值，所述加固模块根据所述数据处理模块的计算结果对预切割结构进行加固，所述检测模块对结构主体进行动态检测，在切割之前对平移另一侧的土体进行开挖形式的应力释放，形成建筑物地下水平推回的可操作空间，所述切割模块将建筑物的预切割结构在竖向垂直面及与结构主体的连接处切割，使预切割结构与结构主体分离成为一个可推动的自由独立刚体，所述平移模块在预切割结构上安装水平向分级加载装置，通过分级加载装置提供的力将预切割结构移动，移动完成并达到稳定状态后，所述修复模块对结构主体进行修复。

进一步地，所述数据处理模块是基于有限元计算软件进行模拟计算，所述有限元计算软件采用Midas GEN有限元计算软件对结构的施工过程进行模拟分析计算结构主体的结构梁采用梁单元，结构主体的楼板采用板单元，利用有限元计算软件内置的施工模拟分析模块，计算结构在各个施工步骤中的结构主体的构件应力、内力及位移变化趋势，结合《混凝土结构设计规范》GB50010-2010及《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011等结构设计规范，对原结构梁柱板的最不利受力部位提前做好补强措施，并结合现场监测数据，调整优化施工工序，保障整个施工过程的合理安全性。

进一步地，所述分级加载装置提供的力是水平方向，所述分级加载装置放置在自由独立刚体的顶板和底板位置，分级加载装置采用液压千斤顶，设置最终加载阈值，通过千斤顶的液压装置对结构主体一级水平加载所产生的水平变形稳定后，读取位移传感器和负荷传感器的读数，并做好记录，然后开始下一级加载，试验完成后，拆除分级加载装置；

通过千斤顶的液压装置对结构主体进行逐级加载，防止一次性加载过大对结构主体造成不可逆的损坏。

进一步地，所述位移传感器和负荷传感器设置在预切割结构的底部。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明采用局部平移的方法对大底盘结构进行改造，大量减少了工作量，避免人工浪费降低成本；

(2)本发明只需将需改造结构进行平移，进行微小调整，容错率高；

(3)本发明对待改造结构进行实时监测，记录施工过程中的结构主体的动态响应，以做到实时调控。

附图说明

图1是本发明平移纠偏方法的步骤示意图。

图2是本发明中实施例中钢管支撑平面布置示意图。

图3是本发明中实施例中钢管支撑截面图。

图4是本发明中实施例中钢管支撑竖向示意图。

图5是本发明中采用外包钢板法进行预切割结构加固补强的示意图。

图6是本发明中采用增大截面法进行预切割结构加固补强的示意图。

图7是本发明中采用粘贴碳纤维法进行预切割结构加固补强的示意图。

图8是本发明中采用粘贴钢板法进行预切割结构加固补强的示意图。

图9是本发明实施例中理想状态的计算软件模型监测的竖向构件的水平位移示意图。

图10是本发明实施例中引入历史监测数据计算软件模型监测的竖向构件的水平位移示意图。

图11是本发明实施例中将结构梁切割为独立刚体示意图。

图12是本发明实施例中将楼板切割为独立刚体示意图。

图13是本发明实施例中将挡墙和底板切割为独立刚体示意图。

图14是本发明实施例中分级加载装置放置图。

图15是本发明实施例中纠偏前水平推回的可操作空间示意图。

图16是本发明实施例中纠偏完成后水平推回的可操作空间回填示意图。

图17是本发明平移纠偏系统模块图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式做详细描述，应当指出的是，实施例只是对发明的具体阐述，不应视为对发明的限定，实施例的目的是为了让本领域技术人员更好地理解和再现本发明的技术方案，本发明的保护范围仍应当以权利要求书所限定的范围为准。

如图1所示，本发明提供一种大底盘结构局部平移纠偏方法，所述方法的步骤为：

S1，对大底盘结构进行工程检测，确认位移偏差的部位，将该位移偏差的部位划定为预切割结构；

优选的，位移偏差的部位及其周边10-50cm可根据情况视为预切割结构。

S2，对所述预切割结构两侧的结构主体进行支撑；

由于预切割结构10和预切割结构两侧的结构主体原为同一结构，切割后原相关的同一个构件如相连的结构梁0、底板01等会独立为两个构件，这样势必导致受力系统的混乱，一些主要受力构件没有支撑点，故在切割之前应根据预切割结构10设置钢管11支撑，保证结构主体的安全性；

如图2-4所示，钢管11为圆柱体，钢管11与结构梁0和底板01放置处设有钢板12，钢板12为四方块且底面为正方形，底面边长为b，钢管11放置在钢板12中间部位，用于支撑结构梁0，钢管11放置在预切割结构10竖直方向的两侧结构梁0上，两侧每个结构梁0均匀设有至少两个钢管11用于支撑。

S3，通过有限元软件模拟计算，根据有限元模拟计算的结果对结构主体进行加固处理；

如图3所示，对预切割结构10的结构梁0进行加固补强，补强采用外包钢板法、增大截面法、粘贴碳纤维法和粘贴钢板法等方式进行加固；

如图5所示，外包钢板法是对切割部位后的两侧的结构梁0的外侧采用角钢20、扁钢21和缀板22焊接，在切割部位的两个角使用角钢20包裹，两个角钢20之间用缀板22连接，在切割部位对应的另一端两个角采用扁钢21包裹，两个扁钢21通过螺杆23与原结构固定，螺杆23穿过楼板24和扁钢21后拧紧，剩余中间部位采用竖向箍板25包裹，全部包裹完成后，后灌环氧进行加固；

如图6所示，增大截面法是将切割后的两侧的结构梁0沿切割的部位增加长度，并将原受力纵筋随增加的长度改变放置受力筋30的位置并增加受力筋30的个数，最外侧的两个受力筋30的距离是结构梁0的宽度，在新增的梁空间31内灌入高强灌浆料，实现增加面积的目的；

如图7所示，粘贴碳纤维法是在切割后的两侧的结构梁0的切割部位的梁底40粘贴碳纤维41，沿梁底40两侧粘贴U形碳纤维42，在梁粘贴U形碳纤维42两侧的中部和上部放上碳纤维压条43。

如图8所示，粘贴钢板法是在切割后的两侧的结构梁0的切割部位的梁底40粘贴钢板块50，沿梁底两侧粘贴U形扁钢箍51，在梁粘贴U形扁钢箍51两侧的中部和上部放上钢压条52并在钢压条部位的楼板内打入化学锚栓53。

S4，将现场历史监测数据作为初始条件引入所述有限元计算软件，对结构主体布设新的动态监测测点；

现场历史监测数据的数据包括建筑结构的基础沉降量、墙柱的水平位移、混凝土梁的变形和梁板柱基础承重量；

布设新的动态监测测点是根据有限元计算软件对施工过程的模拟分析结果并结合相关结构检测规范的要求，对整个施工过程中存在的结构受力较大部位、薄弱部位及受力关键部位的结构布设监测点，构件的变形及内力进行实时监测，以反馈重点部位的梁、板、柱的内力、变形是否超限，以合理调整施工工序的调整；

如图9所示，以结构墙柱的水平位移监测数据为例，原结构计算软件模型在计算初始状态下，结构竖向承重构件初始水平位移值为零，如图10所示，建成后通过历史监测得出竖向构件的水平位移值为L，故而为了更贴近结构目前的真实状况，将结构产生对应水平位移之后的计算模型作为此次平移纠偏的初始模型，分析该建筑在产生水平位移之后状态下的各受力构件的变形、应力等响应。后续可以此方法对有限元模型进行监测数据的迭代计算，以确保理论分析的合理有效性。

S5，对平移另一侧的土体进行开挖形式的应力释放，以形成建筑物地下水平推回的可操作空间；

优选的，应力释放亦可采用旋挖钻孔或引孔的方式，对土体81钻孔使土体产生松动，以进行应力释放，形成建筑推回的可操作空间82。

S6，将预切割结构在竖向垂直面上与结构主体的连接切断，使其与结构主体分离，成为一个可推动的自由独立刚体；

如图11-13所述，将预切割结构在结构主体的结构梁0、楼板24、挡墙02和底板01分别竖向垂直面切割，切割后将混凝土凿出，结构梁0的纵筋和腰筋切断的区域60要避开支座负筋及箍筋的加密区，楼板24的切断的区域62要避开支座负筋，切割采用静力切割，保证未切割结构的完整性，挡墙02切断的区域63，底板01切断的区域64。

S7，在自由独立刚体平移一侧安装水平向分级加载装置，施加外加动力将自由独立刚体移动；

如图14所示，分别在底板01和顶板03切断部位安装水平向分级加载装置70，分级加载装置70采用液压千斤顶，所述分级加载装置70提供的力是水平方向，设置最终加载阈值，通过千斤顶的液压装置对结构主体一级水平加载所产生的水平变形稳定后，读取位移传感器和负荷传感器的读数，并做好记录，然后开始下一级加载，试验完成后，拆除分级加载装置70；

所述位移传感器和负荷传感器设置在预切割结构的底部的竹节桩80上。

通过千斤顶的液压装置对结构主体进行逐级加载，防止一次性加载过大对结构主体造成不可逆的损坏。

S8，移动完成并达到稳定状态后对切割的结构主体进行结构修复，修复完成后平移另一侧的土体回填，纠偏完成。

如图15-16所示，通过分级加载装置70对顶板03和底板01产生的水平推力，使得倾斜的竹节桩80随着底板01的移动而发生移动，直至竹节桩80竖向放置，停止对顶板03和底板01的水平推力，另一侧的土体81回填，纠偏完成。

如图17所示，大底盘结构局部平移纠偏系统，包括数据处理模块1、加固模块2、检测模块3、切割模块4、平移模块5和修复模块6，所述数据处理模块1对预切割结构10进行分析计算，计算得出预切割结构10加固数值，所述加固模块2根据所述数据处理模块1的计算结果对预切割结构10进行加固，所述检测模块3对结构主体进行动态检测，在切割之前对平移另一侧的土体进行开挖形式的应力释放，形成建筑物地下水平推回的可操作空间82，所述切割模块4将预切割结构在竖向垂直面及与结构主体的连接处切割，使预切割结构10与结构主体分离成为一个可推动的自由独立刚体，所述平移模块5在预切割结构上安装水平向分级加载装置70，通过分级加载装置70提供的力将预切割结构10移动，移动完成并达到稳定状态后，所述修复模块6对结构主体进行修复。

所述数据处理模块是基于有限元计算软件进行模拟计算，所述有限元计算软件采用Midas GEN有限元计算软件对结构的施工过程进行模拟分析计算结构主体的结构梁采用梁单元，结构主体的楼板采用板单元，利用有限元计算软件内置的施工模拟分析模块，计算结构在各个施工步骤中的结构主体的构件应力、内力及位移变化趋势，结合《混凝土结构设计规范》GB50010-2010及《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011等结构设计规范，对原结构梁柱板的最不利受力部位提前做好补强措施，并结合现场监测数据，调整优化施工工序，保障整个施工过程的合理安全性。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

Claims (10)

1.大底盘结构局部平移纠偏方法，其特征在于，所述方法的步骤为，

(1)对大底盘结构进行工程检测，确认位移偏差的部位，将该位移偏差的部位划定为预切割结构；

(2)对所述预切割结构两侧的结构主体进行支撑；

(3)通过有限元软件模拟计算，根据有限元模拟计算的结果对结构主体进行加固处理；

(4)将现场历史监测数据作为初始条件引入所述有限元计算软件，对结构主体布设新的动态监测测点；

(5)对平移另一侧的土体进行开挖形式的应力释放，以形成建筑物地下水平推回的可操作空间；

(6)将预切割结构在竖向垂直面上与结构主体的连接切断，使其与结构主体分离，成为一个可推动的自由独立刚体；

(7)在自由独立刚体平移一侧安装水平向分级加载装置，施加外加动力将自由独立刚体移动；

(8)移动完成并达到稳定状态后对切割的结构主体进行结构修复，修复完成后平移另一侧的土体回填，纠偏完成。

2.根据权利要求1所述的大底盘结构局部平移纠偏方法，其特征在于，所述支撑是对结构主体的结构梁，所述支撑的支撑件为钢管，所述钢管与所述结构梁之间有受力垫片，通过加固补强对所述结构梁的周围进行加固。

3.根据权利要求2所述的大底盘结构局部平移纠偏方法，其特征在于，所述受力垫片是一个四方块且底面为正方形的钢板，长度与所述结构梁的宽度相等且为b。

4.根据权利要求1所述的大底盘结构局部平移纠偏方法，其特征在于，步骤(4)中，现场历史监测数据的数据包括建筑结构的基础沉降量、墙柱的水平位移、混凝土梁的变形和梁板柱基础承重量。

5.根据权利要求1所述的大底盘结构局部平移纠偏方法，其特征在于，步骤(4)中，布设新的动态监测测点是根据有限元计算软件对施工过程的模拟分析结果并结合相关结构检测规范的要求，对整个施工过程中存在的结构受力较大部位、薄弱部位及受力关键部位的结构布设监测点，结构主体的变形及内力进行实时监测，以反馈重点部位的梁、板、柱的内力、变形是否超限，以合理调整施工工序的调整。

6.根据权利要求1所述的大底盘结构局部平移纠偏方法，其特征在于，步骤(4)中，所述有限元计算软件利用有限元计算软件内置的施工模拟分析模块，计算结构在各个施工步中的结构主体的构件应力、内力及位移变化趋势。

7.大底盘结构局部平移纠偏系统，其特征在于，所述系统用于权利要求1-6任一所述的方法，所述系统包括数据处理模块、加固模块、检测模块、切割模块、平移模块和修复模块，所述数据处理模块对预切割结构进行分析计算，计算得出预切割结构加固数值，所述加固模块根据所述数据处理模块的计算结果对预切割结构进行加固，所述检测模块对结构主体进行动态检测，在切割之前对平移另一侧的土体进行开挖形式的应力释放，形成建筑物地下水平推回的可操作空间，所述切割模块将建筑物的预切割结构在竖向垂直面及与结构主体的连接处切割，使预切割结构与结构主体分离成为一个可推动的自由独立刚体，所述平移模块在预切割结构上安装水平向分级加载装置，通过分级加载装置提供的力将预切割结构移动，移动完成并达到稳定状态后，所述修复模块对结构主体进行修复。

8.根据权利要求7所述的大底盘结构局部平移纠偏系统，其特征在于，所述数据处理模块是基于有限元计算软件进行模拟计算，所述有限元计算软件采用Midas GEN有限元计算软件对结构的施工过程进行模拟分析计算结构主体的结构梁采用梁单元，结构主体的楼板采用板单元，利用有限元计算软件内置的施工模拟分析模块，计算结构在各个施工步中的结构主体的构件应力、内力及位移变化趋势。

9.根据权利要求7所述的大底盘结构局部平移纠偏系统，其特征在于，所述分级加载装置提供的力是水平方向，所述分级加载装置放置在自由独立刚体的顶板和底板位置，分级加载装置采用液压千斤顶，设置最终加载阈值，通过千斤顶的液压装置对结构主体一级水平加载所产生的水平变形稳定后，读取位移传感器和负荷传感器的读数，并做好记录，然后开始下一级加载，试验完成后，拆除分级加载装置。

10.根据权利要求9所述的大底盘结构局部平移纠偏系统，其特征在于，所述位移传感器和负荷传感器设置在预切割结构的底部。

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