CN115627958B - 一种适用于超高层建筑的倾斜内收改造结构及施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于超高层建筑的倾斜内收改造结构及施工方法，内收结构包括新增竖向外框柱和新增斜向外框柱，新增竖向外框柱对应内收改造层的原外框柱设置于内收改造后的边缘位置，相邻新增竖向外框柱之间对应设有新增连梁，且内收改造起始层上方的新增竖向外框柱外侧的建筑结构统一拆除；新增斜向外框柱顶端与新增竖向外框柱底端连为一体，其底端向外侧倾斜并与内收改造起始层下方某一楼层的原外框柱固定相连，其柱体贯穿沿途楼层的连系梁并于贯穿位置与对应楼层的连系梁固定相连，且相邻新增斜向外框柱之间设有新增连梁。本发明结构简单合理，工程体量小，不需要大面积拆除原建筑结构，施工方便，达到了降本增效的目的。

Description

一种适用于超高层建筑的倾斜内收改造结构及施工方法
技术领域
本发明涉及建筑结构改造施工领域，具体涉及一种适用于超高层建筑的倾斜内收改造结构及施工方法。
背景技术
超高层建筑结构在改造时，可能会面临着上部改造部分结构的外形尺寸小于原结构（如规划需求、建筑要求、整体结构安全、荷载限制等原因），因此外框柱需要进行内收改造。新结构设计中，常规外框柱内收的做法是采用框架或框梁托柱的做法，但在超高层改造中并无成熟的外框柱内收的结构形式及其施工方法，若按常规做法采用框架或框梁托柱的形式，框架或框梁需要做的很大，会大大降低整个楼层的层高，影响使用效果，而且施工时，因托梁或框梁截面大大增加，需要拆除整层混凝土楼板，施工量巨大。
发明内容
本发明目的在于提出一种适用于超高层建筑的倾斜内收改造结构及施工方法，以解决背景技术中所述的技术问题。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种适用于超高层建筑的倾斜内收改造结构，包括新增竖向外框柱和新增斜向外框柱，所述新增竖向外框柱对应内收改造层的原外框柱设置于内收改造后的边缘位置，相邻新增竖向外框柱之间对应内收改造层的边梁设置有新增连梁，且内收改造起始层上方的新增竖向外框柱外侧的建筑结构统一拆除；
所述新增斜向外框柱顶端与新增竖向外框柱底端连为一体，其底端向外侧倾斜并与内收改造起始层下方某一楼层的原外框柱固定相连，其柱体贯穿沿途楼层的连系梁并于贯穿位置与对应楼层的连系梁固定相连，且相邻新增斜向外框柱之间对应沿途楼层的边梁设置有新增连梁。
优选地，为平衡新增斜向外框柱的水平压力，所述新增斜向外框柱顶端对应楼层处设置有若干道水平斜撑，所述水平斜撑一端与新增斜向外框柱或新增连梁固定相连，另一端与核心筒或连系梁固定相连，且若干道水平斜撑交叉相连并于核心筒和新增斜向外框柱之间形成一网状拉结结构。
优选地，为平衡新增斜向外框柱的水平拉力，所述新增斜向外框柱底端对应楼层处设置有若干道水平斜撑，所述水平斜撑一端与原外框柱或边梁固定相连，另一端与核心筒或连系梁固定相连，且若干道水平斜撑交叉相连并于核心筒和原外框柱之间形成一网状拉结结构。
优选地，所述新增斜向外框柱与竖直方向的夹角不大于20°，以免造成水平力过大。
优选地，为保证新增斜向外框柱的有效生根，所述新增斜向外框柱底端所在楼层内的柱体包括上段的矩形柱和下段的连接背板，所述矩形柱与原外框柱等宽设置，其远离原外框柱一侧的柱面板与连接背板顶端一体相连，且其两侧柱面板靠近原外框柱的一侧一体连接有连接侧板，两侧连接侧板与矩形柱和原外框柱之间的开口通过水平设置的封口盖板封堵，且封口盖板顶端与新增斜向外框柱底端所在楼层上方楼层处设置的连系梁顶端平齐，所述连接侧板与连接背板固定相连，二者底端平齐并通过水平设置的定位板与原外框柱固定相连，且定位板、连接侧板、连接背板、封口盖板和对应段落的矩形柱及原外框柱在新增斜向外框柱底端所在楼层内将其内部的空间围合密封。
优选地，为提高新增斜向外框柱的结构强度，所述矩形柱和原外框柱之间对应原外框柱内部肋板的位置及矩形柱柱底位置设置有加劲肋板。
优选地，两块加劲肋板之间段落对应的连接侧板处开设有操作口，且操作口处通过封口侧板封堵严密，下方加劲肋板施工时，焊接人员可从操作口处进行焊接，避免了仰焊和锐角焊缝，从而保证了焊接连接质量。
另外，本发明还提供了上述一种适用于超高层建筑的倾斜内收改造结构的施工方法，包括如下步骤：
步骤一，拆除并清空内收改造层及其上方楼层位置的装修结构，使建筑处于仅剩结构自重的低应力状态；
步骤二，自下而上逐层在新增斜向外框柱下方楼层及沿途楼层设置临时支撑支顶沿途楼层连系梁，剔凿新增斜向外框柱途经位置楼板混凝土，打磨途经拼接位置的原外框柱和连系梁，断开途经拼接位置的连系梁，拼装焊接新增斜向外框柱对应节段将其与途经的连系梁焊接相连，并在新增斜向外框柱间对应位置焊接新增连梁；
步骤三，在新增斜向外框柱顶端及底端对应楼层处设置加固结构，以平衡新增斜向外框柱顶端的水平压力和新增斜向外框柱底端的水平拉力；
步骤四，拆除临时支撑；
步骤五，自下而上依次施工内收改造层及其上方楼层位置的新增竖向外框柱；
步骤六，待新增竖向外框柱全部施工完毕，按从上向下的顺序逐层拆除新增竖向外框柱外侧的建筑结构；
步骤七，施工新增斜向外框柱在沿途楼层剔凿掉的混凝土楼板，将施工洞口封堵。
优选地，所述临时支撑包括设置于新增斜向外框柱下方楼层区域内的支顶斜撑以及设置于新增斜向外框柱沿途楼层区域内的支顶立撑，各楼层内的支顶立撑竖向对齐，且其底端通过带读数的千斤顶支顶在各楼层的混凝土楼板或连系梁上。
优选地，所述加固结构包括在新增斜向外框柱顶端及底端对应楼层处设置的若干道水平斜撑，设置于新增斜向外框柱顶端对应楼层处的若干道水平斜撑一端与新增斜向外框柱或新增连梁固定相连，另一端与核心筒或连系梁固定相连，设置于新增斜向外框柱底端对应楼层处的若干道水平斜撑一端与原外框柱或边梁固定相连，另一端与核心筒或连系梁固定相连，且对应楼层内的若干道水平斜撑交叉相连并于核心筒和新增斜向外框柱或原外框柱之间形成一网状拉结结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明结构简单合理，工程体量小，不需要大面积拆除原建筑结构，施工方便，也不影响楼层使用效果，达到了降本增效的目的；
2、本发明结构形式采用斜柱的概念，斜柱段生根在原外框柱上，利用一个标准层高度的外框柱与斜柱进行焊接连接，外框柱的侧板及其楼层梁位置的肋板对应斜柱的侧板和肋板，传力路径清晰，斜柱节点侧面和顶面做成活动盖板，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，斜柱上端和下端楼层布设满层水平交叉斜撑，用于分担斜柱下端的水平拉力和上端的水平压力，传力体系清晰，施工过程中，钢梁截断前均有可靠支撑，原外框柱截断前均有新外框柱作为可靠支撑，并且所有焊接过程均在低应力状态下进行，施工过程安全。
附图说明
通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述和/或其他方面和优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：
图1为本发明涉及的一种适用于超高层建筑的倾斜内收改造结构的三维结构示意图；
图2为本发明涉及的一种适用于超高层建筑的倾斜内收改造结构的侧视图；
图3为本发明涉及的一种适用于超高层建筑的倾斜内收改造结构新增斜向外框柱顶端对应楼层的平面布置图；
图4为本发明涉及的一种适用于超高层建筑的倾斜内收改造结构新增斜向外框柱底端对应楼层的平面布置图；
图5为本发明涉及的一种适用于超高层建筑的倾斜内收改造结构的新增斜向外框柱处的结构示意图；
图6为本发明涉及的一种适用于超高层建筑的倾斜内收改造结构的新增斜向外框柱处的爆炸结构示意图；
图7为本发明涉及的一种适用于超高层建筑的倾斜内收改造结构的施工方法的流程示意图。
附图标记：1-原外框柱、2-核心筒、3-连系梁、4-边梁、5-新增斜向外框柱、51-定位板、52-连接侧板、53-连接背板、54-矩形柱、55-封口盖板、56-加劲肋板、57-操作口、58-封口侧板、6-新增竖向外框柱、7-新增连梁、8-水平斜撑、9-临时支撑、91-支顶斜撑、92-支顶立撑、93-带读数的千斤顶。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述本发明的一种适用于超高层建筑的倾斜内收改造结构及施工方法的实施例。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“顶”、“底”、“上”、“下”、“内”、“外”、“横”、“立”、“斜”、“竖”、“水平”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。
本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。下面结合图1-7，对本发明的优选实施例作进一步详细说明：
如图1-2所示，本发明优选的一种适用于超高层建筑的倾斜内收改造结构，包括新增竖向外框柱6和新增斜向外框柱5，所述新增竖向外框柱6对应内收改造层的原外框柱1设置于内收改造后的边缘位置，相邻新增竖向外框柱6之间对应内收改造层的边梁4设置有新增连梁7，且内收改造起始层上方的新增竖向外框柱6外侧的建筑结构统一拆除；
如图5-6所示，所述新增斜向外框柱5顶端与新增竖向外框柱6底端连为一体，其底端向外侧倾斜并与内收改造起始层下方某一楼层的原外框柱1固定相连，且其底端的外倾角度不大于20°，其柱体贯穿沿途楼层的连系梁3并于贯穿位置与对应楼层的连系梁3固定相连（新增斜向外框柱5沿途贯穿楼层的层数根据其内收的距离和楼层的层高确定，内收的距离小，贯穿的中间楼层数可为0，内收的距离大，贯穿的中间楼层数可为多个），且相邻新增斜向外框柱5之间对应沿途楼层的边梁4设置有新增连梁7，如图3-4所示，为平衡新增斜向外框柱的水平压力，新增斜向外框柱5顶端对应楼层处设置有若干道水平斜撑8，所述水平斜撑8一端与新增斜向外框柱5或新增连梁7固定相连，另一端与核心筒2或连系梁3固定相连，且若干道水平斜撑8交叉相连并于核心筒2和新增斜向外框柱5之间形成一网状拉结结构，为平衡新增斜向外框柱的水平拉力，新增斜向外框柱5底端对应楼层处也设置有若干道水平斜撑8，所述水平斜撑8一端与原外框柱1或边梁4固定相连，另一端与核心筒2或连系梁3固定相连，且若干道水平斜撑8交叉相连并于核心筒2和原外框柱1之间形成一网状拉结结构；
如图5-6所示，所述新增斜向外框柱5底端所在楼层内的柱体包括上段的矩形柱54和下段的连接背板53，所述矩形柱54与原外框柱1等宽设置，其远离原外框柱1一侧的柱面板与连接背板53顶端一体相连，且其两侧柱面板靠近原外框柱1的一侧一体连接有连接侧板52，两侧连接侧板52与矩形柱54和原外框柱1之间的开口通过水平设置的封口盖板55封堵，且封口盖板55顶端与新增斜向外框柱5底端所在楼层上方楼层处设置的连系梁3顶端平齐，所述连接侧板52与连接背板53固定相连，二者底端平齐并通过水平设置的定位板51与原外框柱1固定相连，且定位板51、连接侧板52、连接背板53、封口盖板55和对应段落的矩形柱54及原外框柱1在新增斜向外框柱5底端所在楼层内将其内部的空间围合密封，为提高新增斜向外框柱5的结构强度，矩形柱54和原外框柱1之间对应原外框柱1内部肋板的位置及矩形柱54柱底位置均设置有加劲肋板56，两块加劲肋板56之间段落对应的连接侧板52处开设有操作口57，且操作口57处通过封口侧板58封堵严密，下方加劲肋板56施工时，焊接人员可从操作口57处进行焊接，避免了仰焊和锐角焊缝，从而保证了焊接连接质量。
如图7所示，本发明还提供了上述一种适用于超高层建筑的倾斜内收改造结构的施工方法，包括如下步骤：
步骤一，拆除并清空内收改造层及其上方楼层位置的装修结构，使建筑处于仅剩结构自重的低应力状态；
步骤二，自下而上逐层在新增斜向外框柱5下方楼层及沿途楼层设置临时支撑9支顶沿途楼层连系梁3，剔凿新增斜向外框柱5途经位置楼板混凝土，打磨途经拼接位置的原外框柱1和连系梁3，断开途经拼接位置的连系梁3，拼装焊接新增斜向外框柱5对应节段将其与途经的连系梁3焊接相连，并在新增斜向外框柱5间对应位置焊接新增连梁7，所述临时支撑9包括设置于新增斜向外框柱5下方楼层区域内的支顶斜撑91以及设置于新增斜向外框柱5沿途楼层区域内的支顶立撑92，各楼层内的支顶立撑92竖向对齐，且其底端通过带读数的千斤顶93支顶在各楼层的混凝土楼板或连系梁3上；
步骤三，在新增斜向外框柱5顶端及底端对应楼层处设置水平斜撑8，以平衡新增斜向外框柱5顶端的水平压力和新增斜向外框柱5底端的水平拉力；
步骤四，拆除临时支撑9；
步骤五，自下而上依次施工内收改造层及其上方楼层位置的新增竖向外框柱6；
步骤六，待新增竖向外框柱6全部施工完毕，按从上向下的顺序逐层拆除新增竖向外框柱6外侧的原外框柱1、连系梁3、边梁4和楼板混凝土等建筑结构；
步骤七，施工新增斜向外框柱5在沿途楼层剔凿掉的混凝土楼板，将施工洞口封堵。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于超高层建筑的倾斜内收改造结构，其特征在于：包括新增竖向外框柱（6）和新增斜向外框柱（5），所述新增竖向外框柱（6）对应内收改造层的原外框柱（1）设置于内收改造后的边缘位置，相邻新增竖向外框柱（6）之间对应内收改造层的边梁（4）设置有新增连梁（7），且内收改造起始层上方的新增竖向外框柱（6）外侧的建筑结构统一拆除；
所述新增斜向外框柱（5）顶端与新增竖向外框柱（6）底端连为一体，其底端向外侧倾斜并与内收改造起始层下方某一楼层的原外框柱（1）固定相连，其柱体贯穿沿途楼层的连系梁（3）并于贯穿位置与对应楼层的连系梁（3）固定相连，且相邻新增斜向外框柱（5）之间对应沿途楼层的边梁（4）设置有新增连梁（7）。
2.根据权利要求1所述的一种适用于超高层建筑的倾斜内收改造结构，其特征在于：所述新增斜向外框柱（5）顶端对应楼层处设置有若干道水平斜撑（8），所述水平斜撑（8）一端与新增斜向外框柱（5）或新增连梁（7）固定相连，另一端与核心筒（2）或连系梁（3）固定相连，且若干道水平斜撑（8）交叉相连并于核心筒（2）和新增斜向外框柱（5）之间形成一网状拉结结构。
3.根据权利要求1所述的一种适用于超高层建筑的倾斜内收改造结构，其特征在于：所述新增斜向外框柱（5）底端对应楼层处设置有若干道水平斜撑（8），所述水平斜撑（8）一端与原外框柱（1）或边梁（4）固定相连，另一端与核心筒（2）或连系梁（3）固定相连，且若干道水平斜撑（8）交叉相连并于核心筒（2）和原外框柱（1）之间形成一网状拉结结构。
4.根据权利要求1所述的一种适用于超高层建筑的倾斜内收改造结构，其特征在于：所述新增斜向外框柱（5）与竖直方向的夹角不大于20°。
5.根据权利要求1所述的一种适用于超高层建筑的倾斜内收改造结构，其特征在于：所述新增斜向外框柱（5）底端所在楼层内的柱体包括上段的矩形柱（54）和下段的连接背板（53），所述矩形柱（54）与原外框柱（1）等宽设置，其远离原外框柱（1）一侧的柱面板与连接背板（53）顶端一体相连，且其两侧柱面板靠近原外框柱（1）的一侧一体连接有连接侧板（52），两侧连接侧板（52）与矩形柱（54）和原外框柱（1）之间的开口通过水平设置的封口盖板（55）封堵，且封口盖板（55）顶端与新增斜向外框柱（5）底端所在楼层上方楼层处设置的连系梁（3）顶端平齐，所述连接侧板（52）与连接背板（53）固定相连，二者底端平齐并通过水平设置的定位板（51）与原外框柱（1）固定相连，且定位板（51）、连接侧板（52）、连接背板（53）、封口盖板（55）和对应段落的矩形柱（54）及原外框柱（1）在新增斜向外框柱（5）底端所在楼层内将其内部的空间围合密封。
6.根据权利要求5所述的一种适用于超高层建筑的倾斜内收改造结构，其特征在于：所述矩形柱（54）和原外框柱（1）之间对应原外框柱（1）内部肋板的位置及矩形柱（54）柱底位置设置有加劲肋板（56）。
7.根据权利要求6所述的一种适用于超高层建筑的倾斜内收改造结构，其特征在于：两块加劲肋板（56）之间段落对应的连接侧板（52）处开设有操作口（57），且操作口（57）处通过封口侧板（58）封堵严密。
8.一种施工方法，用于如权利要求1-7任意一项所述的一种适用于超高层建筑的倾斜内收改造结构的施工过程之中，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，拆除并清空内收改造层及其上方楼层位置的装修结构，使建筑处于仅剩结构自重的低应力状态；
步骤二，自下而上逐层在新增斜向外框柱（5）下方楼层及沿途楼层设置临时支撑（9）支顶沿途楼层连系梁（3），剔凿新增斜向外框柱（5）途经位置楼板混凝土，打磨途经拼接位置的原外框柱（1）和连系梁（3），断开途经拼接位置的连系梁（3），拼装焊接新增斜向外框柱（5）对应节段将其与途经的连系梁（3）焊接相连，并在新增斜向外框柱（5）间对应位置焊接新增连梁（7）；
步骤三，在新增斜向外框柱（5）顶端及底端对应楼层处设置加固结构，以平衡新增斜向外框柱（5）顶端的水平压力和新增斜向外框柱（5）底端的水平拉力；
步骤四，拆除临时支撑（9）；
步骤五，自下而上依次施工内收改造层及其上方楼层位置的新增竖向外框柱（6）；
步骤六，待新增竖向外框柱（6）全部施工完毕，按从上向下的顺序逐层拆除新增竖向外框柱（6）外侧的建筑结构；
步骤七，施工新增斜向外框柱（5）在沿途楼层剔凿掉的混凝土楼板，将施工洞口封堵。
9.根据权利要求8所述的一种施工方法，其特征在于：所述临时支撑（9）包括设置于新增斜向外框柱（5）下方楼层区域内的支顶斜撑（91）以及设置于新增斜向外框柱（5）沿途楼层区域内的支顶立撑（92），各楼层内的支顶立撑（92）竖向对齐，且其底端通过带读数的千斤顶（93）支顶在各楼层的混凝土楼板或连系梁（3）上。
10.根据权利要求8所述的一种施工方法，其特征在于：所述加固结构包括在新增斜向外框柱（5）顶端及底端对应楼层处设置的若干道水平斜撑（8），若干道水平斜撑（8）交叉相连并于核心筒（2）和新增斜向外框柱（5）或原外框柱（1）之间形成一网状拉结结构。
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