CN113684833A - 基于拱形梁结构的装配式支撑系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于拱形梁结构的装配式支撑系统，主要用于基坑工程的水平支护体系，构件包括：拱形梁、系梁、主撑、斜撑、围檁。拱形梁由短节支撑拼装而成，通过系梁与围檁连接，两者共同抵抗支护桩/墙传递的水土压力。拱形梁形成的拱圈跨度由短节支撑的拼接数量控制，拱圈的弧度根据短节支撑由构造控制。短节支撑的纵向截面的形状为矩形、直角梯形或等腰梯形。装配式支撑系统的系梁、主撑、斜撑、围檁以及拱形梁的短节支撑均为工厂加工，各构件之间通过螺栓连接，现场装配安装。在基坑水平支护结构的使用周期结束后，各构件拆除、检修后用于下一工程，实现绿色施工，有效降低施工成本。

Description

基于拱形梁结构的装配式支撑系统

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体为一种基于拱形梁结构的装配式支撑系统。

背景技术

装配式结构具有的便捷、可靠等优越的性能，使其广泛应用于建筑行业的各个领域。在基坑的水平支护中，以型钢为主要材料的钢支撑具有天然的装配优势，故得到了快速的发展。基坑常采用H型钢以一定模数加工的杆件作为基本的装配构件，施工现场采用螺栓进行现场装配，施工速度快、质量可靠、可重复使用。

受型钢截面限制，单根钢支撑的强度、刚度远低于钢筋混凝土支撑，故钢支撑结构的主撑一般通过多根钢支撑成榀或分层布置，使其具备更高的强度、刚度。但用于将竖向支护结构的土压力传递给钢支撑的钢围檩，其抗弯能力弱，实际使用时一般通过减小支点间距，即密集的钢支撑布置方式来解决，如此便限制了主撑的支护跨度，降低了土方开挖及地下结构的施工效率。

因此，针对上述问题，有必要提出一个更为优化的解决方案。

发明内容

本发明为弥补上述内支撑体系的不足，利用拱形结构的抗弯能力，提供一种基于拱形梁结构的装配式支撑系统。拱形梁由多根短节支撑拼装而成，短节支撑为工厂加工为标准件，运至建筑施工现场，使用螺栓连接，可大幅增加基坑水平支护结构的支护跨度，提高施工效率、节约施工成本。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

基于拱形梁结构的装配式支撑系统，该系统主要用于基坑工程的水平支护体系，其特征在于：组成该系统的构件包括拱形梁、系梁、主撑、斜撑、围檁；

所述拱形梁由多根短节支撑组成；

所述短节支撑为直线型杆件，主体由型钢制作而成，每根型钢两端均设置端头板，端头板上设置预留孔，短节支撑使用期间被布置成凸向围檁的拱形；

所述短节支撑的纵向截面形状为矩形、直角梯形或等腰梯形；

所述纵向截面为矩形的短节支撑，通过垫片及螺栓拼接成拱形梁，垫片设置于相邻两根短节支撑拼接位置的端头板之间；

所述纵向截面为直角梯形的短节支撑，其一端的端头板与短节支撑的顶面、底面均垂直焊接，另一端的端头板与短节支撑的底面夹角呈锐角、顶面夹角呈钝角的斜向焊接；

所述纵向截面为等腰梯形的短节支撑，其两端的端头板均与短节支撑的底面夹角呈锐角、顶面夹角呈钝角的斜向焊接。

所述短节支撑端头板上设置的预留孔包括螺栓孔及用于吊装、辅助安装及监测的备用孔。

所述垫片为宽度与短节支撑一致的钢板，高度不超过短节支撑高度的1/2，垫片上开有若干槽孔，槽孔的位置与短节支撑端头板上设置的预留孔相对应；

所述垫片使用期间被布置于相邻两根短节支撑端头板的上半部分，使短节支撑的下半部分形成楔形空隙，通过螺栓与短节支撑拼装成拱形梁，拱形梁的拱圈跨度由短节支撑的拼接数量控制；

所述垫片为一端厚一端薄的楔形结构，拼装时，较厚的一端与短节支撑端头板的上端平齐，拱形梁的弧度由垫板薄厚两端的厚度差及垫板相对于端头板的高度控制。

所述纵向截面为直角梯形的短节支撑，底面面向围檁布置，通过螺栓将短节支撑斜向的端头板与另一根短节支撑垂直的端头板连接，多根短节支撑拼接成拱形梁，拱形梁的拱圈跨度由短节支撑的拼接数量控制，拱形梁拱圈弧度的大小由斜向布置的端头板的角度控制。

所述纵向截面为等腰梯形的短节支撑，底面面向围檁布置，相邻两个短节支撑的端头板通过螺栓连接，多根短节支撑拼接成拱形梁，拱形梁的拱圈跨度由短节支撑的拼接数量控制，拱形梁的拱圈弧度大小由斜向布置的端头板的角度控制。

所述拱形梁通过系梁与围檁连接，拱形梁与围檁共同抵抗支护桩/墙传递的水土压力，并最终将力传递至主撑、斜撑。

所述拱形梁根据需要于拱圈内部布置钢索/拉杆，增强拱形梁的抗变形能力。

所述装配式支撑系统的系梁、主撑、斜撑、围檁以及拱形梁的短节支撑、垫片均为工厂加工，各构件之间通过螺栓连接。

所述基于拱形梁结构的装配式支撑系统的各构件，在基坑水平支护结构的使用周期结束后，拆除回收。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

（1）引入拱形梁结构，可提高钢结构的抗弯性能，大幅增加基坑水平支护结构的支护跨度，提高土方开挖及地下结构的施工效率；

（2）基于拱形梁结构的装配式支撑系统可于拱形梁结构的拱圈内设置钢索/拉杆，增强了拱形梁的抗变形能力，进而实现对拱形梁支护范围内基坑变形的控制，降低基坑工程对周边环境的影响，同时提高了大跨度梁结构的安全冗余；

（3）基于拱形梁结构的装配式支撑系统的各组成构件均为工厂加工的标准件，运至建筑施工现场，通过螺栓连接的方式进行现场装配安装，降低人为及天气因素的影响，提高了基坑的安全性；

（4）基于拱形梁结构的装配式支撑系统的各组成构件拆装方便，施工快捷，可大大节省施工工期；

（5）基于拱形梁结构的装配式支撑系统的各组成构件损耗率低、周转期限长、回收利用率高，可有效实现节能减排、绿色施工。

附图说明

此处所附图的说明用于进一步解释本发明，构成本发明的一部分。在附图中：

图1是本发明所述的基于拱形梁结构的装配式支撑系统示意图；

图2是本发明所述的短节支撑端头板示意图；

图3是本发明所述的垫片及其截面示意图；

图4是本发明所述的纵向截面为矩形的短节支撑拼装示意图；

图5是本发明所述的纵向截面为直角梯形的短节支撑示意图；

图6是本发明所述的纵向截面为直角梯形的短节支撑拼装示意图；

图7是本发明所述的纵向截面为等腰梯形的短节支撑示意图；

图8是本发明所述的纵向截面为等腰梯形的短节支撑拼装示意图。

图中代码说明：1-拱形梁；11-短节支撑；12-垫片；111-短节支撑端头板；112-螺栓孔；113-备用孔；2-主撑；3-斜撑；4-系梁；5-围檁；6-支护桩/墙；7-螺栓；8-钢索/拉杆。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，对于某一具体的基坑支护工程，先于外围施工支护桩/墙6，围檁5布置于支护桩/墙6的端部或内侧，根据基坑平面布置，拼装拱形梁1、主撑2、斜撑3，拱形梁1与围檁5之间通过系梁4连接。支撑系统拼装完成后，根据设计要求，如需要增强拱形梁1的抗变形能力，则在拱形梁1的拱内安装钢索/拉杆8。

拱形梁1由短节支撑11及螺栓7拼装而成，短节支撑11的纵向截面形状为矩形、直角梯形或等腰梯形。如图2所示，短节支撑11的两端均设有端头板111，端头板111预留螺栓孔112和备用孔113。

如图3、图4所示，当短节支撑11的纵向截面为矩形时，拼装拱形梁1时，需要在相邻两根短节支撑11之间插入垫片12。垫片12宽度与短节支撑11一致，高度不超过短节支撑11高度的1/2，垫片12上开有若干槽孔，槽孔孔位与短节支撑端头板111的螺栓孔112相对应。垫片12布置于相邻两根短节支撑11的端头板111的上半部分，使短节支撑11装配后呈拱形，拱形的弧度大小由垫片12薄厚两端的厚度差及垫片12相对于端头板111的高度控制。

如图5、图6所示，对于纵向截面为直角梯形的短节支撑11，其一端的端头板111与短节支撑11的顶面、底面均垂直连接，另一端的端头板111与短节支撑11的底面夹角呈锐角、顶面夹角呈钝角的斜向连接。拼装时，一根短节支撑11斜向的端头板111与另一根短节支撑11垂直的端头板111，采用螺栓7连接成拱形梁1，拱形梁1的拱圈弧度大小由斜向布置的端头板111的角度控制。

如图7、图8所示，对于纵向截面为等腰梯形的短节支撑11，其两端的端头板111均与短节支撑11的底面夹角呈锐角、顶面夹角呈钝角的斜向连接。拼装时，短节支撑11的底面面向围檁5布置，相邻两个短节支撑11的端头板111，采用螺栓7连接成拱形梁1，拱形梁1的拱圈弧度大小由斜向布置的端头板111的角度控制。

以上对本发明实例所提供的方案详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。本发明所要保护的范围不仅限于本实施例提到的技术方案，任何受本发明所启示的技术方案都落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.基于拱形梁结构的装配式支撑系统，该系统主要用于基坑工程的水平支护体系，其特征在于：组成该系统的构件包括拱形梁、系梁、主撑、斜撑、围檁；

所述拱形梁由多根短节支撑组成；

所述短节支撑为直线型杆件，主体由型钢制作而成，每根型钢两端均设置端头板，端头板上设置预留孔，短节支撑使用期间被布置成凸向围檁的拱形；

所述短节支撑的纵向截面形状为矩形、直角梯形或等腰梯形；

所述纵向截面为矩形的短节支撑，通过垫片及螺栓拼接成拱形梁，垫片设置于相邻两根短节支撑拼接位置的端头板之间；

所述纵向截面为直角梯形的短节支撑，其一端的端头板与短节支撑的顶面、底面均垂直焊接，另一端的端头板与短节支撑的底面夹角呈锐角、顶面夹角呈钝角的斜向焊接；

所述纵向截面为等腰梯形的短节支撑，其两端的端头板均与短节支撑的底面夹角呈锐角、顶面夹角呈钝角的斜向焊接。

2.如权利要求1所述的基于拱形梁结构的装配式支撑系统，其特征在于：所述短节支撑端头板上设置的预留孔包括螺栓孔及用于吊装、辅助安装及监测的备用孔。

3.如权利要求1所述的基于拱形梁结构的装配式支撑系统，其特征在于：所述垫片为宽度与短节支撑一致的钢板，高度不超过短节支撑高度的1/2，垫片上开有若干槽孔，槽孔的位置与短节支撑端头板上设置的预留孔相对应；

所述垫片使用期间被布置于相邻两根短节支撑端头板的上半部分，使短节支撑的下半部分形成楔形空隙，通过螺栓与短节支撑拼装成拱形梁，拱形梁的拱圈跨度由短节支撑的拼接数量控制；

所述垫片为一端厚一端薄的楔形结构，拼装时，较厚的一端与短节支撑端头板的上端平齐，拱形梁的弧度由垫板薄厚两端的厚度差及垫板相对于端头板的高度控制。

4.如权利要求1所述的基于拱形梁结构的装配式支撑系统，其特征在于：所述纵向截面为直角梯形的短节支撑，底面面向围檁布置，通过螺栓将短节支撑斜向的端头板与另一根短节支撑垂直的端头板连接，多根短节支撑拼接成拱形梁，拱形梁的拱圈跨度由短节支撑的拼接数量控制，拱形梁拱圈弧度的大小由斜向布置的端头板的角度控制。

5.如权利要求1所述的基于拱形梁结构的装配式支撑系统，其特征在于：所述纵向截面为等腰梯形的短节支撑，底面面向围檁布置，相邻两个短节支撑的端头板通过螺栓连接，多根短节支撑拼接成拱形梁，拱形梁的拱圈跨度由短节支撑的拼接数量控制，拱形梁的拱圈弧度大小由斜向布置的端头板的角度控制。

6.如权利要求1所述的基于拱形梁结构的装配式支撑系统，其特征在于：所述拱形梁通过系梁与围檁连接，拱形梁与围檁共同抵抗支护桩/墙传递的水土压力，并最终将力传递至主撑、斜撑。

7.如权利要求1所述的基于拱形梁结构的装配式支撑系统，其特征在于：所述拱形梁根据需要于拱圈内部布置钢索/拉杆，增强拱形梁的抗变形能力。

8.如权利要求1所述的基于拱形梁结构的装配式支撑系统，其特征在于：所述装配式支撑系统的系梁、主撑、斜撑、围檁以及拱形梁的短节支撑、垫片均为工厂加工，各构件之间通过螺栓连接。

9.如权利要求1所述的基于拱形梁结构的装配式支撑系统，其特征在于：在基坑水平支护结构的使用周期结束后，基于拱形梁结构的装配式支撑系统的各构件拆除回收。

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