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CN111794134B - 一种钢筋混凝土结构逆向拆除抽芯转换装置及施工方法 - Google Patents

一种钢筋混凝土结构逆向拆除抽芯转换装置及施工方法 Download PDF

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CN111794134B CN202010743924.6A CN202010743924A CN111794134B CN 111794134 B CN111794134 B CN 111794134B CN 202010743924 A CN202010743924 A CN 202010743924A CN 111794134 B CN111794134 B CN 111794134B
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Abstract

本发明创造提供了一种钢筋混凝土结构逆向拆除抽芯转换装置及施工方法，装置包括临时支撑、长行程液压千斤顶和钢横梁，临时支撑支撑在钢筋混凝土结构的底层横梁的底面，在底层横梁与每个传力结构柱连接的端部均开设有梁端贯通孔，在每个传力结构柱的两侧均对称布置两个长行程液压千斤顶，在拆除层结构柱的上端侧面开设有抽芯孔，在每个抽芯孔处间隙配合一钢横梁，钢横梁两端均伸出抽芯孔，且长行程液压千斤顶下表面与基础固定连接，长行程液压千斤顶油缸上表面顶升后穿过相应的梁端贯穿孔后顶在相对应的钢横梁的下表面。本发明创造能够快速进行钢筋混凝土结构竖向载荷转换，且竖向力平稳传递与逆向拆除施工过程安全。

Description

一种钢筋混凝土结构逆向拆除抽芯转换装置及施工方法
技术领域
本发明创造属于房建结构与桥梁结构逆向拆除领域，尤其是涉及一种钢筋混凝土结构逆向拆除抽芯转换装置及施工方法。
背景技术
目前，随着城市钢筋混凝土结构老龄化的加重，将有越来越多钢筋混凝土结构待拆除。传统拆除方法，如人工拆除、机械拆除及爆破拆除，粉尘与噪声污染严重且难以控制，不适宜城市建筑密集区结构拆除。
逆向拆除是从结构底部逐层拆除到结构顶部，在结构底部施工层周围架设隔音板，施工层以上由原结构楼板隔音，拆除中采用绳锯分离混凝土构件，切下混凝土块运送到指定工厂统一处理，这使拆除作业施工时几乎无噪声与粉尘。竖向力合理转换是逆向拆除能否顺利进行的关键，现有逆向拆除竖向转换存在的施工速度慢、操作困难、转换不合理等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种钢筋混凝土结构逆向拆除抽芯转换装置及方法，能够快速进行钢筋混凝土结构竖向载荷转换，且竖向力平稳传递与逆向拆除施工过程安全。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种钢筋混凝土结构逆向拆除抽芯转换装置，包括临时支撑、长行程液压千斤顶和钢横梁，所述的临时支撑支撑在钢筋混凝土结构的底层横梁的底面，在底层横梁与每个传力结构柱连接的端部均开设有梁端贯通孔，梁端贯通孔端部留有与相邻传力结构柱的连接余量，在每个传力结构柱的两侧均对称布置两个长行程液压千斤顶，在拆除层结构柱的上端侧面开设有抽芯孔，且抽芯孔顶部留有与上层结构梁连接余量，在每个抽芯孔处间隙配合一钢横梁，所述的钢横梁两端均伸出抽芯孔，且所述的长行程液压千斤顶下表面与基础固定连接，长行程液压千斤顶油缸上表面顶升后穿过相应的梁端贯穿孔后顶在相对应的钢横梁的下表面。
进一步的，多个所述长行程液压千斤顶与电子数控设备连接，电子数控设备同时控制多个长行程液压千斤顶同步顶升或降落。
进一步的，钢横梁两端伸出相应的抽芯孔的尺寸相同。
进一步的，所述钢横梁截面为箱形或矩形，钢横梁的截面宽度不超过拆除层结构柱边长的0.25倍。
进一步的，所述长行程液压千斤顶底部通过高强螺栓或卡槽与基础固定。
进一步的，所述长行程液压千斤顶油缸上表面与钢横梁下表面均为粗糙面。
进一步的，所述长行程液压千斤顶的行程与钢筋混凝土结构的层高相匹配，一般为3-5m。
进一步的，所述钢横梁通过垫片或楔形块调平、塞紧于抽芯孔内。
进一步的，所述钢横梁布置位置通过长行程液压千斤顶高度与行程确定。
利用上述一种钢筋混凝土结构逆向拆除抽芯转换装置逆向拆除钢筋混凝土结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤一、根据拆除层结构柱的轴力与层高选择长行程液压千斤顶的吨位与行程；
步骤二、通过验算抽芯孔顶面局部混凝土与开抽芯孔后剩余截面混凝土承载力确定拆除层结构柱开抽芯孔宽度与钢横梁宽度；
步骤三、根据拆除层结构柱轴力，按照简支梁在集中荷载作用下受弯与受剪的计算模型确定钢横梁与开抽芯孔高度；
步骤四、将底层横梁作为施工平台梁，在施工平台梁底架设临时支撑；
步骤五、在施工平台梁的端部开梁端贯通孔；
步骤六、安装并固定长行程液压千斤顶；
步骤七、拆除层结构柱开抽芯孔，穿入钢横梁；
步骤八、顶升长行程液压千斤顶，卸载拆除层结构柱内力；
步骤九、将拆除层结构柱从上至下分割成块并采用倒链取出、装车；
步骤十、待同一楼层所有拆除层结构柱取出后，同时同步回落所有长行程液压千斤顶；
步骤十一、拆除层结构柱降落至传力结构柱顶面，逐渐卸载千斤顶轴力，通过拆除层结构柱上抽芯孔周围剩余混凝土截面将轴力转移到传力结构柱上，使传力结构柱再次受力；
步骤十二、切割分离降落至施工平台处的上层结构梁与楼板，并运输至指定位置；
步骤十三、重复步骤四到步骤十二，直至整个钢筋混凝土结构逆拆除过程结束。
相对于现有技术，本发明创造所述的一种钢筋混凝土结构逆向拆除抽芯转换装置具有以下优势：
本申请提出的抽芯转换采用临时支撑、钢横梁与长行程液压千斤顶，临时支撑托举施工平台，在施工平台操控机械拆除楼板与结构梁构件，方便快捷；长行程液压千斤顶行程差直接反应长行程液压千斤顶之间高差，可视化压力值更容易及时调整长行程液压千斤顶力的分配；抽芯孔顶面局部承压与开贯通后剩余截面承载力的验算可得到钢横梁宽度，简支梁集中荷载模型验算得到钢横梁高度，使柱内力合理转换至钢横梁；每次降落一层，提高施工速度；钢横梁布置位置灵活，适合施工现场环境多样化；切割作业与顶升设备不同层，增大施工操作空间；对于带有地下室建筑结构，将千斤顶设备与临时支撑架设在地下1层，首层地面充当施工平台；结构梁上开抽芯孔抽芯转换，可避免钢横梁高度带来的附加长行程液压千斤顶行程。
本发明创造虽然初期长行程液压千斤顶投入费用较大，但千斤顶可重复使用，若均分到每个逆向拆除项目中，逆向拆除费用会大大降低。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明的待拆除结构示意图；
图2为本发明的临时支撑顶紧施工平台梁示意图；
图3为本发明的柱与梁端分离、开贯通孔示意图；
图4为本发明的长行程液压千斤顶安装示意图；
图5为本发明的结构柱开抽芯孔示意图；
图6为本发明的拆除层结构柱穿入钢横梁及顶升长行程液压千斤顶示意图；
图7为本发明的截断、取出拆除层结构柱示意图；
图8为本发明的结构整体降落示意图；
图9为本发明的上层楼板与梁分离、运输示意图；
图10为本发明的结构梁上开抽芯孔抽芯转换示意图。
附图标记说明：
1、临时支撑；2、梁端贯通孔；3、长行程液压千斤顶；4、抽芯孔；5、钢横梁；6、垫板；7、施工平台梁；8、拆除层结构柱；9、传力结构柱；10、上层结构柱；11、上层结构梁。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
如图1-图9所示，一种钢筋混凝土结构逆向拆除抽芯转换装置，包括临时支撑1、长行程液压千斤顶3和钢横梁5，所述的临时支撑1支撑在钢筋混凝土结构的底层横梁即施工平台梁7的底面，在底层横梁与每个传力结构柱9连接的端部均开设有梁端贯通孔2，梁端贯通孔2端部留有与相邻传力结构柱9的连接余量，在每个传力结构柱9的两侧均对称布置两个长行程液压千斤顶3，在拆除层结构柱8的上端开设有抽芯孔4，且抽芯孔4顶部留有与上层结构梁11连接余量，在每个抽芯孔4处间隙配合一钢横梁5，所述的钢横梁5两端均伸出抽芯孔4，所述的长行程液压千斤顶3下表面与基础固定连接，长行程液压千斤顶油缸上表面顶升后穿过相应的梁端贯通孔2后顶在相对应的钢横梁5的下表面。
临时支撑1支撑在施工平台梁7底面，承担施工平台及附加的施工荷载。钢横梁5贯通穿入拆除层结构柱8，塞紧于抽芯孔4内，用于转换拆除层结构柱8内力。长行程液压千斤顶3顶在钢横梁5下表面或结构梁11底面，接触面粗糙。长行程液压千斤顶3底面与基础固定连接。
该竖向荷载抽芯转换装置能够在钢筋混凝土结构逆向拆除时，通过钢横梁5将拆除层结构柱8内力转换到长行程液压千斤顶3上，充分利用拆除层结构柱8侧面抽芯孔4顶面局部承压与开抽芯孔4后剩余拆除层结构柱8截面的承载能力，使得拆除层结构柱8内力得到合理转换，确保钢筋混凝土结构逆向拆除中施工的安全。
临时支撑1截面根据施工平台部分自重及附加施工荷载单独设计，施工平台其他部分自重由未截断梁传递到传力结构柱9。
电子数控设备可同布控制多台长行程液压千斤顶3同步顶升或下降，也可单独控制某个长行程液压千斤顶3单独顶升或下降。电子数控设备可控制多台长行程液压千斤顶3，在一定压力差与油缸存在行程差情况下同步顶升或下降。
钢横梁5截面为箱型或矩形，钢横梁5上表面需为平面，避免凸曲面产生水平向分力，劈裂结构柱；凹曲面存在尖端应力集中。
确保开抽芯孔4精度，推荐施工中采用绳剧切割，抽芯孔4略大于钢横梁5，梁端贯通孔2略大于长行程液压千斤顶3截面尺寸。抽芯孔4宽度根据局部混凝土与开抽芯孔4后剩余截面混凝土承载力确定，截面宽度一般不超过结构柱边长的0.25倍。
拆除过程中保证长行程液压千斤顶3的稳定性，需采用高强螺栓或卡槽等方式将长行程液压千斤顶3底部与基础固定，也可将长行程液压千斤顶3筒壁与传力结构柱9或施工平台梁7连接，增加支点个数，保证施工中长行程液压千斤顶3的稳定。施工中需调整长行程液压千斤顶3垂直度。
长行程液压千斤顶3与钢横梁5接触面粗糙，提供部分水平抗力，防止偶然事件发生时两者滑脱。
钢横梁两端伸出相应的抽芯孔的尺寸相同，即，使同一组的对称布置的两个长行程液压千斤顶支撑钢横梁5的受力点也对称布置，钢横梁5受力点对称，保证钢横梁5上受压混凝土表面均匀受压，避免偏载现象发生。
施工问题复杂多样，可根据现场具体情况灵活布置钢横梁5位置。
长行程液压千斤顶3由于油缸行程长增加施工速度，减少拆除层结构柱8内力转换次数。
弥补混凝土切割偏差在抽芯孔4内塞入垫片找平，并保证钢横梁5安装就位后位置不发生改变，需在抽芯孔4内塞入楔形块或垫片。
本申请的抽芯转换装置利用拆除层结构柱8开抽芯孔4后剩余拆除层结构柱8截面承载力与抽芯孔4顶面混凝土局部受压承载力交替承担拆除层结构柱8内力。抽芯孔4内穿过钢横梁5，两台长行程液压千斤顶3对称布置在两端悬挑钢横梁5下，同步顶升长行程液压千斤顶3，使钢横梁5挤压抽芯孔4顶面，充分利用抽芯孔4顶面混凝土局部受压承载力，载荷通过钢横梁5传递至长行程液压千斤顶3，使拆除层结构柱8卸载内力，然后截断拆除层结构柱8，回落长行程液压千斤顶3。通过长行程液压千斤顶3顶升与回落往复操作实现结构的逆向拆除。
利用上述逆向拆除抽芯转换装置逆向拆除钢筋混凝土结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤一、根据逆向拆除结构施工图与计算模型，获得层高与拆除层结构柱轴力，进而选择长行程液压千斤顶3行程与吨位，在长行程液压千斤顶行程3的选取时需考虑施工方案增加的附加高度，如本发明长行程液压千斤顶3行程需考虑钢横梁5高度；长行程液压千斤顶为一种行程为3-5m的千斤顶结构，属于现有结构。
步骤二、通过验算抽芯孔4顶面局部混凝土与开抽芯孔4后剩余截面混凝土承载力确定拆除层结构柱8开抽芯孔4宽度与钢横梁5宽度，拆除层结构柱8开抽芯孔4宽度略大于钢横梁5宽度；
步骤三、根据拆除层结构柱8轴力，按照简支梁在集中荷载作用下受弯与受剪的计算模型确定钢横梁5与开抽芯孔4高度；
步骤四、在施工平台梁7底架设临时支撑1，提供施工操作平台(二层楼面)；
步骤五、在钢横梁5同侧施工平台梁7端部开梁端贯通孔2，长行程液压千斤顶3穿过梁端贯通孔，另一方向梁仍与传力结构柱9连接，另一方向梁指与施工平台梁7同一高度，但与施工平台梁7垂直的梁；
步骤六、安装并与周边结构固定长行程液压千斤顶3，确保施工时长行程液压千斤顶3稳定性；
步骤七、拆除层结构柱8开抽芯孔4、穿入钢横梁5；
步骤八、顶升长行程液压千斤顶3将由开抽芯孔4后剩余结构柱截面承担的内力卸载；
步骤九、拆除层结构柱8内力卸载后，采用切割工具从上之下截断拆除层结构柱8分割成块，采用倒链从拆除层结构柱8中处取出，并装车；
步骤十、待同一楼层所有拆除层结构柱8截断取出后，同时同步回落所有长行程液压千斤顶3；
步骤十一、长行程液压千斤顶3回落至初始状态，轴力逐渐卸载，通过抽芯孔4周围剩余混凝土截面将轴力转移到传力结构柱9上，使传力结构柱9再次受力；
步骤十二、长行程液压千斤顶3回落将上层结构梁11与同层楼板降落至施工操作平台(二层楼面)处，采用切割工具分离，并运输至指定位置；
步骤十三、重复步骤四到步骤十二，依次拆除上层结构柱10及上层结构柱上方的横梁，直至整个钢筋混凝土结构逆拆除过程结束。
实际施工中复杂多样，可以灵活调整步骤四到步骤十二，符合施工要求。
附图10为抽芯转换的第二种形式，具体为：结构梁11上部的上层结构柱10侧面开抽芯孔4，转换步骤与本发明所述转换步骤相似，只需在长行程液压千斤顶3顶升前增加垫板6。结构梁11上部开抽芯孔4抽芯转换便于钢横梁5施工，且无需考虑钢横梁5高度预留的千斤顶行程。
在结构梁11上部开抽芯孔4，导致长行程液压千斤顶3直接顶在结构梁11底面，实际中结构梁11与拆除层结构柱8构件混凝土标号一般不同，如果支撑在结构梁11下表面需验算结构梁11抗压强度，通过验算结构梁11材料抗压强度判断是否可在上层结构柱10侧面开抽芯孔4。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (9)

1.利用一种钢筋混凝土结构逆向拆除抽芯转换装置逆向拆除钢筋混凝土结构的施工方法，其特征在于：所述钢筋混凝土结构逆向拆除抽芯转换装置，包括临时支撑(1)、长行程液压千斤顶(3)和钢横梁(5)，所述的临时支撑(1)支撑在钢筋混凝土结构的底层横梁的底面，在底层横梁与每个传力结构柱(9)连接的端部均开设有梁端贯通孔(2)，梁端贯通孔(2)端部留有与相邻传力结构柱(9)的连接余量，在每个传力结构柱(9)的两侧均对称布置两个长行程液压千斤顶(3)，在拆除层结构柱(8)的上端侧面开设有抽芯孔(4)，且抽芯孔(4)顶部留有与上层结构梁(11)连接余量，在每个抽芯孔(4)处间隙配合一钢横梁(5)，所述的钢横梁(5)两端均伸出抽芯孔(4)，所述的长行程液压千斤顶(3)下表面与基础固定连接，长行程液压千斤顶油缸上表面顶升后穿过相应的梁端贯穿孔(2)后顶在相对应的钢横梁(5)的下表面；
所述施工方法，包括以下步骤：
步骤一、根据拆除层结构柱轴力与层高选择长行程液压千斤顶(3)的吨位与行程；
步骤二、通过验算抽芯孔顶面局部混凝土与开抽芯孔后剩余截面混凝土承载力确定拆除层结构柱开抽芯孔宽度与钢横梁宽度；
步骤三、根据拆除层结构柱轴力，按照简支梁在集中荷载作用下受弯与受剪的计算模型确定钢横梁与开抽芯孔高度；
步骤四、将底层横梁作为施工平台梁(7)，在施工平台梁底架设临时支撑(1)；
步骤五、在施工平台梁(7)的端部开梁端贯通孔(2)；
步骤六、安装并固定长行程液压千斤顶(3)；
步骤七、拆除层结构柱(8)开抽芯孔(4)，穿入钢横梁(5)；
步骤八、顶升长行程液压千斤顶(3)，卸载拆除层结构柱内力；
步骤九、将拆除层结构柱(8)从上至下分割成块并采用倒链取出、装车；
步骤十、待同一楼层所有拆除层结构柱取出后，同时同步回落所有长行程液压千斤顶；
步骤十一、拆除层结构柱降落至传力结构柱顶面，逐渐卸载长行程液压千斤顶轴力，通过拆除层结构柱上抽芯孔周围剩余混凝土截面将轴力转移到传力结构柱上，使传力结构柱再次受力；
步骤十二、切割分离降落至施工平台处的上层结构梁(11)与楼板，并运输至指定位置；
步骤十三、重复步骤四到步骤十二，直至整个钢筋混凝土结构逆拆除过程结束。
2.根据权利要求1所述的利用一种钢筋混凝土结构逆向拆除抽芯转换装置逆向拆除钢筋混凝土结构的施工方法，其特征在于：多个所述长行程液压千斤顶(3)与电子数控设备连接，电子数控设备同时控制多个长行程液压千斤顶(3)同步顶升或降落。
3.根据权利要求1所述的利用一种钢筋混凝土结构逆向拆除抽芯转换装置逆向拆除钢筋混凝土结构的施工方法，其特征在于：钢横梁(5)两端伸出相应的抽芯孔(4)的尺寸相同。
4.根据权利要求1所述的利用一种钢筋混凝土结构逆向拆除抽芯转换装置逆向拆除钢筋混凝土结构的施工方法，其特征在于：所述钢横梁(5)截面为箱形或矩形，钢横梁(5)的截面宽度不超过拆除层结构柱边长的0.25倍。
5.根据权利要求1所述的利用一种钢筋混凝土结构逆向拆除抽芯转换装置逆向拆除钢筋混凝土结构的施工方法，其特征在于：所述长行程液压千斤顶(3)底部通过高强螺栓或卡槽与基础固定。
6.根据权利要求1所述的利用一种钢筋混凝土结构逆向拆除抽芯转换装置逆向拆除钢筋混凝土结构的施工方法，其特征在于：所述长行程液压千斤顶油缸上表面与钢横梁(5)下表面均为粗糙面。
7.根据权利要求1所述的利用一种钢筋混凝土结构逆向拆除抽芯转换装置逆向拆除钢筋混凝土结构的施工方法，其特征在于：所述长行程液压千斤顶(3)的行程与钢筋混凝土结构的层高相匹配，一般为3-5m。
8.根据权利要求1所述的利用一种钢筋混凝土结构逆向拆除抽芯转换装置逆向拆除钢筋混凝土结构的施工方法，其特征在于：所述钢横梁(5)通过垫片或楔形块调平、塞紧于抽芯孔内。
9.根据权利要求8所述的利用一种钢筋混凝土结构逆向拆除抽芯转换装置逆向拆除钢筋混凝土结构的施工方法，其特征在于：所述钢横梁(5)布置位置通过长行程液压千斤顶(3)高度与行程确定。
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