CN115559555B - 一种带海棠角的超高层建筑的改造施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明的带海棠角的超高层建筑的改造施工方法属于建筑改造技术领域，本发明首先增补海棠角位置的结构，同时在与海棠角相对一侧的原竖向外框柱内侧焊接新增斜向外框柱以形成内收层；然后在新增斜向外框柱顶部、上方斜柱顶部施工新增竖向外框柱；接着拆除吊柱；拆除原屋顶桁架；拆除托柱；最后安装新屋顶桁架，并拆除新增竖向外框柱外侧的原竖向外框柱和新增斜向外框柱外侧的原竖向外框柱。本发明可以将带海棠角的超高层建筑改造成为截面尺寸小于原结构尺寸的规则长方体建筑，能够在保证结构受力和稳定性的前提下适当进行利旧，避免海棠角上部区域楼层结构的拆除和新建。海棠角区域和其他位置区域可分别进行施工，避免交叉作业，有利于工期的控制。

Description

一种带海棠角的超高层建筑的改造施工方法

技术领域

本发明属于建筑改造技术领域，具体为一种带海棠角的超高层建筑的改造施工方法。

背景技术

为了更好地保护和利用旧建筑，使其发挥自身的价值，旧建筑的改造已经逐渐成为建筑领域的重要课题。目前常见的建筑物改造方法为针对规则的长方体结构建筑。而对于存在海棠角的不规则建筑，由于海棠角部位的结构受力复杂，现有技术中并没有将带海棠角的超高建筑改造成规则立方体建筑的方法。尤其对于改造后建筑截面尺寸小于原结构、并且带有海棠角的建筑来说，其改造施工难度大，现有的改造方法无法作为参考方案。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带海棠角的超高层建筑的改造施工方法，以解决上述技术问题。

为此，本发明提供一种带海棠角的超高层建筑的改造施工方法，包括以下步骤：

S1、在待改造楼层外部安装外立面防护架，在海棠角位置从下至上逐层施工海棠角框架柱和新结构梁，海棠角框架柱包括与原竖向外框柱对齐的下方竖向柱和连接在下方竖向柱顶部的上方斜柱，上方斜柱的顶部向原竖向外框柱内侧方向倾斜；然后在与海棠角相对的该建筑一侧的原竖向外框柱内侧焊接新增斜向外框柱以形成内收层，所述新增斜向外框柱与上方斜柱对称设置在该建筑的两侧；

S2、从下至上逐层在上方斜柱的顶部、新增斜向外框柱的顶部焊接新增竖向外框柱；

S3、从下至上逐层卸载海棠角上方、连接在原屋顶桁架底部的吊柱；

S4、拆除吊柱上方的原屋顶桁架、以及原屋顶桁架与托柱之间的竖向支撑；

S5、从上至下逐层卸载海棠角上方楼层的托柱以及海棠角所在楼层的托柱；

S6、安装新屋顶桁架，并从上至下逐层卸载新增竖向外框柱外侧的原竖向外框柱、以及新增斜向外框柱外侧的原竖向外框柱。

优选地，S1中海棠角位置的海棠角框架柱和新结构梁的施工方法为：

S11、在待改造楼层下方的原竖向外框柱顶部安装下方竖向柱；

S12、在下方竖向柱顶部与原结构梁之间安装新结构梁；

S13、在下方竖向柱的顶部安装上方斜柱，在上方斜柱与原结构梁之间安装新结构梁，并在与海棠角相对的该建筑一侧的原竖向外框柱内侧焊接新增斜向外框柱。

优选地，S1中在与海棠角相对的该建筑一侧的原竖向外框柱内侧焊接新增斜向外框柱的方法包括以下步骤：

S14、在新增斜向外框柱的矩形柱的底部远离原竖向外框柱的一侧焊接背板，并在矩形柱靠近原竖向外框柱的壁板两侧焊接一体成型的连接侧板，预制得到新增斜向外框柱并运输至现场；

S15、在原竖向外框柱靠近新增斜向外框柱的一侧焊接支座，将新增斜向外框柱吊装至支座的顶部，并将新增斜向外框柱与支座焊接；

S16、将连接侧板与原竖向外框柱焊接；

S17、将封口盖板焊接在连接侧板的顶部、原竖向外框柱、矩形柱之间。

优选地，连接侧板上预留有槽口，在预制新增斜向外框柱时，在焊接连接侧板之后，在槽口上方和下方的连接侧板之间分别焊接水平加强肋；S17中在焊接封口盖板之前，先将封口侧板焊接在连接侧板预留的槽口处，最后再焊接封口盖板。

优选地，在内收层角部位置相邻两个面的原竖向外框柱上连接的新增斜向外框柱顶部与内收层上一层的新增竖向外框柱底部之间、以及建筑角部位置的上方斜柱顶部与内收层上一层的新增竖向外框柱底部之间均连接有A字柱，建筑角部位置在施工新增竖向外框柱之前，先在建筑角部位置的新增斜向外框柱顶部、建筑角部位置的上方斜柱顶部焊接A字柱。

优选地，焊接A字柱的方法包括以下步骤：

S81、将A字柱的第一斜柱腿的底部与建筑角部位置一个面的新增斜向外框柱的顶部对齐并焊接；

S82、将A字柱的第二斜柱腿的底部与相邻面的新增斜向外框柱对齐并焊接；

S83、将A字柱的竖向柱头的顶部与新增竖向外框柱的底部焊接。

优选地，S82中如果第二斜柱腿的中心线偏离相邻面的新增斜向外框柱的中心线时，将A字柱的第二斜柱腿的底部与相邻面的新增斜向外框柱对齐的方法包括以下步骤：

S821、拆除第二斜柱腿底部相对两侧的壁板；

S822、在壁板拆除位置上方的第二斜柱腿内壁焊接柱内隔板；

S823、将第二斜柱腿底部与新增斜向外框柱顶部之间通过连接板栓接；

S824、采用千斤顶调整第二斜柱腿中未拆除的两块壁板的角度，使第二斜柱腿的底部与新增斜向外框柱的顶部对接；

S825、在前述拆除壁板的位置补焊新的壁板。

优选地，S6中卸载原竖向外框柱时，保留新增斜向外框柱最底部所在楼层的原竖向外框柱。

与现有技术相比，本发明的特点和有益效果为：

（1）本发明首先在海棠角位置施工框架柱和结构梁，以增补海棠角位置的结构，同时在与海棠角相对一侧的原竖向外框柱内侧焊接新增斜向外框柱以形成内收层；然后在新增斜向外框柱顶部、上方斜柱顶部施工新增竖向外框柱；接着拆除吊柱；拆除原屋顶桁架；拆除托柱；最后安装新屋顶桁架，并拆除新增竖向外框柱外侧的原竖向外框柱和新增斜向外框柱外侧的原竖向外框柱。本发明可以将带海棠角的超高层建筑改造成为截面尺寸小于原结构尺寸的规则长方体建筑，能够在保证结构受力和稳定性的前提下适当进行利旧，避免海棠角上部区域楼层结构的拆除和新建。本发明中海棠角区域和其他位置区域可分别进行施工，避免交叉作业，有利于工期的控制。另外本发明的施工流程合理，符合力的转换原理，满足设计意图。

（2）本发明在对超高建筑进行内收改造时，利用A字柱将下一层角部位置的相邻新增斜向外框柱与上一层新增竖向外框柱连接。该A字柱的结构形式简单，传力路径简单，具体地，上部结构的竖向力由新增竖向外框柱传递到A字柱，并通过第一斜柱腿和第二斜柱腿传递至下部结构的原竖向外框柱上。力的传递过程中会对A字柱所在楼层的钢梁产生压力，对新增斜外框柱所在楼层的钢梁产生拉力，这两个楼层通过增加钢梁截面、布置水平撑、加强楼板等措施抵消拉力和压力，符合力的传递原理。

附图说明

图1为本发明的带海棠角的超高层建筑在改造前的示意图；

图2为S1施工完成时的示意图；

图3为S2施工完成时的示意图；

图4为S3施工完成时的示意图；

图5为S4施工完成时的示意图；

图6为S5施工完成时的示意图；

图7为S6施工完成时的示意图；

图8为超高层建筑内收改造的部分楼层示意图；

图9为原竖向外框柱与新增斜向外框柱安装时的炸裂示意图；

图10为新增斜向外框柱与A字柱的安装示意图；

图11为A字柱的示意图；

图12为A字柱的第二斜柱腿拆除壁板后的示意图；

图13为A字柱的第二斜柱腿焊接柱内隔板后的示意图；

图14为A字柱的第二斜柱腿补焊壁板后的示意图。

附图标注：1-新结构梁、2-海棠角框架柱、21-下方竖向柱、22-上方斜柱、3-海棠角、4-原屋顶桁架、5-吊柱、6-托柱、7-原竖向外框柱、8-新增斜向外框柱、81-矩形柱、82-背板、83-连接侧板、84-封口侧板、85-封口盖板、86-水平加强肋、9-A字柱、91-第一斜柱腿、92-第二斜柱腿、93-竖向柱头、10-新屋顶桁架、11-原结构梁、12-支座、13-新增竖向外框柱、14-壁板、15-柱内隔板、16-连接板。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步说明。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明的超高层建筑的部分楼层含有海棠角3，本发明需要将该部分楼层含有海棠角3的不规则建筑进行内收改造，要求改造完成后的超高层建筑为规则建筑，同时楼层截面尺寸小于原结构尺寸。

本发明提供一种带海棠角的超高层建筑的改造施工方法，包括以下步骤：

S1、在待改造楼层外部安装外立面防护架，在海棠角3位置从下至上逐层施工海棠角框架柱2和新结构梁1。海棠角框架柱2包括与原竖向外框柱7对齐的下方竖向柱21和连接在下方竖向柱21顶部的上方斜柱22，上方斜柱22的顶部向原竖向外框柱7内侧方向倾斜。然后在与海棠角3相对的该建筑一侧的原竖向外框柱7内侧焊接新增斜向外框柱8以形成内收层，新增斜向外框柱8与上方斜柱22对称设置在该建筑的两侧，如图2所示。

在一个更加优选的实施例中，海棠角3位置的海棠角框架柱2和新结构梁1的施工方法为：S11、在待改造楼层下方的原竖向外框柱7顶部安装下方竖向柱21；S12、在下方竖向柱21顶部与原结构梁11之间安装新结构梁1；S13、在下方竖向柱21的顶部安装上方斜柱22，在上方斜柱22与原结构梁11之间安装新结构梁1，并在与海棠角3相对的该建筑一侧的原竖向外框柱7内侧焊接新增斜向外框柱8。施工海棠角框架柱2、新结构梁1和新增斜向外框柱8时，需要保证结构改造后的稳定性。

在一个更加优选的实施例中，如图9所示，在与海棠角3相对的该建筑一侧的原竖向外框柱7内侧焊接新增斜向外框柱8的方法包括以下步骤：S14、在新增斜向外框柱8的矩形柱81的底部远离原竖向外框柱7的一侧焊接背板82，并在矩形柱81靠近原竖向外框柱7的壁板两侧焊接一体成型的连接侧板83，预制得到新增斜向外框柱8并运输至现场；S15、在原竖向外框柱7靠近新增斜向外框柱8的一侧焊接支座12，将新增斜向外框柱8吊装至支座12的顶部，并将新增斜向外框柱8与支座12焊接；S16、将连接侧板83与原竖向外框柱7焊接；S17、将封口盖板85焊接在连接侧板83的顶部、原竖向外框柱7、矩形柱81之间。

在一个更加优选的实施例中，连接侧板83上预留有槽口，在预制新增斜向外框柱8时，在焊接连接侧板83之后，在槽口上方和下方的连接侧板83之间分别焊接水平加强肋86。然后S17中在焊接封口盖板85之前，先将封口侧板84焊接在连接侧板83预留的槽口处，最后再焊接封口盖板85。

本发明中连接侧板83与原竖向外框柱7之间的焊接、水平加强肋86与原竖向外框柱7之间的焊接均为带预应力焊接。本发明将新增斜向外框柱8生根在原竖向外框柱7上，利用一个标准层高度的原竖向外框柱7与新增斜向外框柱8焊接连接，传力路径清晰。而且新增斜向外框柱8的顶面和侧面做成活动盖板，使得施工过程中所有焊缝焊接方便，且无仰焊和锐角焊缝，从而保证焊接连接质量。施工过程中，原有钢梁截断前均有可靠支撑，原原竖向外框柱7截断前均有新增斜向外框柱8作为可靠支撑，并且所有焊接过程均在低应力状态下进行，施工过程安全。

S2、从下至上逐层在上方斜柱22的顶部、新增斜向外框柱8的顶部焊接新增竖向外框柱13，如图3所示。在一个更加优选的实施例中，在焊接新增竖向外框柱13之前，先在内收层角部位置相邻两个面的原竖向外框柱7上连接的新增斜向外框柱8顶部与内收层上一层的新增竖向外框柱13底部之间、以及建筑角部位置的上方斜柱22顶部与内收层上一层的新增竖向外框柱13底部之间均连接有A字柱9，建筑角部位置在施工新增竖向外框柱13之前，先在建筑角部位置的新增斜向外框柱8顶部、建筑角部位置的上方斜柱22顶部焊接A字柱9，如图8所示。利用A字柱9将下一层角部位置相邻的新增斜向外框柱8与上一层的新增竖向外框柱13连接，该A字柱9的结构形式简单，传力路径简单。

在一个更加优选的实施例中，如图10-14所示，焊接A字柱9的方法包括以下步骤：S81、将A字柱9的第一斜柱腿91的底部与建筑角部位置一个面的新增斜向外框柱8的顶部对齐并焊接；S82、将A字柱9的第二斜柱腿92的底部与相邻面的新增斜向外框柱8对齐并焊接；S83、将A字柱9的竖向柱头93的顶部与新增竖向外框柱13的底部焊接。

S82中如果第二斜柱腿92的中心线偏离相邻面的新增斜向外框柱8的中心线时，将A字柱9的第二斜柱腿92的底部与相邻面的新增斜向外框柱8对齐的方法包括以下步骤：S821、拆除第二斜柱腿92底部相对两侧的壁板14；S822、在壁板14拆除位置上方的第二斜柱腿92内壁焊接柱内隔板15；S823、将第二斜柱腿92底部与新增斜向外框柱8顶部之间通过连接板16栓接；S824、采用千斤顶调整第二斜柱腿92中未拆除的两块壁板14的角度，使第二斜柱腿92的底部与新增斜向外框柱8的顶部对接；S825、在前述拆除壁板14的位置补焊新的壁板14。在A字柱9焊接完成后，将连接板16拆除。

本发明在将A字柱9的第二斜柱腿92与新增斜向外框柱8对接时，先拆除第二斜柱腿92相对两侧的部分壁板14，然后在拆除位置上方的第二斜柱腿92内壁焊接柱内隔板15，防止A字柱9因切除两侧壁板14后发生形变，接着将第二斜柱腿92与新增斜向外框柱8之间通过连接板16焊接以控制偏差，安装连接板16后，A字柱9的柱腿与新增斜向外框柱8即呈精准对接状态，无任何偏差。并调整剩余两侧的壁板14的角度，最后再在拆除壁板14的位置补焊新的壁板14，此方式能够补救A字柱9与下层的新增斜向外框柱8出现偏差后影响安装的情况。

S3、采用火焰切割从下至上逐层卸载海棠角3上方、连接在原屋顶桁架4底部的吊柱5，如图4所示。

S4、拆除吊柱5上方的原屋顶桁架4、以及原屋顶桁架4与托柱6之间的竖向支撑，如图5所示。

S5、采用火焰切割从上至下逐层卸载海棠角3上方楼层的托柱6以及海棠角3所在楼层的托柱6，如图6所示。

S6、安装新屋顶桁架10，并从上至下逐层卸载新增竖向外框柱13外侧的原竖向外框柱7、以及新增斜向外框柱8外侧的原竖向外框柱7，保留新增斜向外框柱8最底部所在楼层的原竖向外框柱7，如图7所示。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种带海棠角的超高层建筑的改造施工方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、在待改造楼层外部安装外立面防护架，在海棠角（3）位置从下至上逐层施工海棠角框架柱（2）和新结构梁（1），海棠角框架柱（2）包括与原竖向外框柱（7）对齐的下方竖向柱（21）和连接在下方竖向柱（21）顶部的上方斜柱（22），上方斜柱（22）的顶部向原竖向外框柱（7）内侧方向倾斜；然后在与海棠角（3）相对的该建筑一侧的原竖向外框柱（7）内侧焊接新增斜向外框柱（8）以形成内收层，所述新增斜向外框柱（8）与上方斜柱（22）对称设置在该建筑的两侧；

S2、从下至上逐层在上方斜柱（22）的顶部、新增斜向外框柱（8）的顶部焊接新增竖向外框柱（13）；

S3、从下至上逐层卸载海棠角（3）上方、连接在原屋顶桁架（4）底部的吊柱（5）；

S4、拆除吊柱（5）上方的原屋顶桁架（4）、以及原屋顶桁架（4）与托柱（6）之间的竖向支撑；

S5、从上至下逐层卸载海棠角（3）上方楼层的托柱（6）以及海棠角（3）所在楼层的托柱（6）；

S6、安装新屋顶桁架（10），并从上至下逐层卸载新增竖向外框柱（13）外侧的原竖向外框柱（7）、以及新增斜向外框柱（8）外侧的原竖向外框柱（7）。

2.根据权利要求1所述的带海棠角的超高层建筑的改造施工方法，其特征在于，S1中海棠角（3）位置的海棠角框架柱（2）和新结构梁（1）的施工方法为：

S11、在待改造楼层下方的原竖向外框柱（7）顶部安装下方竖向柱（21）；

S12、在下方竖向柱（21）顶部与原结构梁（11）之间安装新结构梁（1）；

S13、在下方竖向柱（21）的顶部安装上方斜柱（22），在上方斜柱（22）与原结构梁（11）之间安装新结构梁（1），并在与海棠角（3）相对的该建筑一侧的原竖向外框柱（7）内侧焊接新增斜向外框柱（8）。

3.根据权利要求1所述的带海棠角的超高层建筑的改造施工方法，其特征在于，S1中在与海棠角（3）相对的该建筑一侧的原竖向外框柱（7）内侧焊接新增斜向外框柱（8）的方法包括以下步骤：

S14、在新增斜向外框柱（8）的矩形柱（81）的底部远离原竖向外框柱（7）的一侧焊接背板（82），并在矩形柱（81）靠近原竖向外框柱（7）的壁板两侧焊接一体成型的连接侧板（83），预制得到新增斜向外框柱（8）并运输至现场；

S15、在原竖向外框柱（7）靠近新增斜向外框柱（8）的一侧焊接支座（12），将新增斜向外框柱（8）吊装至支座（12）的顶部，并将新增斜向外框柱（8）与支座（12）焊接；

S16、将连接侧板（83）与原竖向外框柱（7）焊接；

S17、将封口盖板（85）焊接在连接侧板（83）的顶部、原竖向外框柱（7）、矩形柱（81）之间。

4.根据权利要求3所述的带海棠角的超高层建筑的改造施工方法，其特征在于：连接侧板（83）上预留有槽口，在预制新增斜向外框柱（8）时，在焊接连接侧板（83）之后，在槽口上方和下方的连接侧板（83）之间分别焊接水平加强肋（86）；S17中在焊接封口盖板（85）之前，先将封口侧板（84）焊接在连接侧板（83）预留的槽口处，最后再焊接封口盖板（85）。

5.根据权利要求1所述的带海棠角的超高层建筑的改造施工方法，其特征在于，在内收层角部位置相邻两个面的原竖向外框柱（7）上连接的新增斜向外框柱（8）顶部与内收层上一层的新增竖向外框柱（13）底部之间、以及建筑角部位置的上方斜柱（22）顶部与内收层上一层的新增竖向外框柱（13）底部之间均连接有A字柱（9），建筑角部位置在施工新增竖向外框柱（13）之前，先在建筑角部位置的新增斜向外框柱（8）顶部、建筑角部位置的上方斜柱（22）顶部焊接A字柱（9）。

6.根据权利要求5所述的带海棠角的超高层建筑的改造施工方法，其特征在于，焊接A字柱（9）的方法包括以下步骤：

S81、将A字柱（9）的第一斜柱腿（91）的底部与建筑角部位置一个面的新增斜向外框柱（8）的顶部对齐并焊接；

S82、将A字柱（9）的第二斜柱腿（92）的底部与相邻面的新增斜向外框柱（8）对齐并焊接；

S83、将A字柱（9）的竖向柱头（93）的顶部与新增竖向外框柱（13）的底部焊接。

7.根据权利要求6所述的带海棠角的超高层建筑的改造施工方法，其特征在于，S82中如果第二斜柱腿（92）的中心线偏离相邻面的新增斜向外框柱（8）的中心线时，将A字柱（9）的第二斜柱腿（92）的底部与相邻面的新增斜向外框柱（8）对齐的方法包括以下步骤：

S821、拆除第二斜柱腿（92）底部相对两侧的壁板（14）；

S822、在壁板（14）拆除位置上方的第二斜柱腿（92）内壁焊接柱内隔板（15）；

S823、将第二斜柱腿（92）底部与新增斜向外框柱（8）顶部之间通过连接板（16）栓接；

S824、采用千斤顶调整第二斜柱腿（92）中未拆除的两块壁板（14）的角度，使第二斜柱腿（92）的底部与新增斜向外框柱（8）的顶部对接；

S825、在前述拆除壁板（14）的位置补焊新的壁板（14）。

8.根据权利要求1所述的带海棠角的超高层建筑的改造施工方法，其特征在于，S6中卸载原竖向外框柱（7）时，保留新增斜向外框柱（8）最底部所在楼层的原竖向外框柱（7）。

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