(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010243765.3
(22)申请日 2020.03.31
(71)申请人 中国一冶集团有限公司
地址 430081 湖北省武汉市青山区工业路3
号
(72)发明人 龚俊 肖涛涛 徐攀 王艳龙
陈大为
(74)专利代理机构 武汉科皓知识产权代理事务
所(特殊普通合伙) 42222
代理人 黄靖
(51)Int.Cl.
E02D 17/04(2006.01)
E02D 29/045(2006.01)
(54)发明名称
一种主体框架梁换撑结构及施工方法
(57)摘要
本发明公开了一种主体框架梁换撑结构及
施工方法，包括围护结构、内支撑结构、主体框架
结构、换撑结构，维护桩通过桩与桩之间进行咬
合形成一个封闭的地下空间；内支撑结构在
施工主体框架结构之前对围护结构进行支撑；主
体框架结构包括框架柱、框架梁、结构板和地下
室外墙，框架梁包括横向框架梁和纵向框架梁；
换撑结构设置在与钢立柱干涉的横向框架梁处
进行换撑，换撑结构包括斜撑换撑梁和水平换撑
梁。本发明设计一种换撑结构体系，当钢立柱与
框架梁位置重叠，框架梁无法作为换撑梁传递基
坑侧向压力时，在框架梁两侧对称施工换撑梁作
为换撑梁，满足基坑安全稳定要求，同时最大限
度节约成本。权利要求书2页 说明书5页 附图4页CN 111424676 A 2020.07.17
C N 111424676
A
围护结构，所述围护结构包括若干围护桩，所述维护桩通过桩与桩之间进行咬合形成一个封闭的地下空间；
内支撑结构，所述内支撑结构包括多道内撑梁、冠梁、腰梁和钢立柱，所述内支撑结构在施工主体框架结构之前对所述围护结构进行支撑；
主体框架结构，所述主体框架结构包括框架柱、框架梁、结构板和地下室外墙，所述框架梁包括横向框架梁和纵向框架梁；
换撑结构，所述换撑结构设置在与所述钢立柱干涉的横向框架梁处进行换撑，所述换撑结构包括斜撑换撑梁和水平换撑梁。
2.根据权利要求1所述的一种主体框架梁换撑结构，其特征在于：与所述钢立柱干涉的横向框架梁被钢立柱打断，所述斜撑换撑梁远离围护桩一端连接于原断开的横向框架梁远离围护桩一端框架柱上，斜撑换撑梁靠近围护桩一侧与地下室外墙斜交，所述斜撑换撑梁对称设置于所述被钢立柱打断的横向框架梁两侧，并在靠近围护桩一侧设置相同的水平换撑梁与围护桩相连，端部的水平换撑梁与围护桩垂直相交。
3.根据权利要求2所述的一种主体框架梁换撑结构，其特征在于：所述水平换撑梁包括与所述横向框架梁同一轴线的中间水平换撑梁和以所述中间水平换撑梁为对称轴设置的两侧水平换撑梁，所述中间水平换撑梁与所述横向框架梁等宽度，所述两侧水平换撑梁截面宽度为所述横向框架梁宽度的一半，高度均相同。
4.根据权利要求1所述的一种主体框架梁换撑结构，其特征在于：所述钢立柱上预留吊装孔。
5.根据权利要求1所述的一种主体框架梁换撑结构，其特征在于：所述原断开的横向框架梁两端预留钢筋接头。
6.根据权利要求1所述的一种主体框架梁换撑结构，其特征在于：所述钢立柱底部埋入结构底板，在结构底板中部钢立柱上焊接止水板。
7.根据权利要求1-6所述的一种主体框架梁换撑结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1.结构底板施工：在基坑内浇筑结构底板，将钢立柱底部埋入结构底板，在结构底板中部钢立柱上焊接止水板；
步骤S2.最底部内撑梁拆除：结构底板作为第三道内撑梁拆除前的换撑结构，在结构底板上搭设内撑梁支撑架，直接进行最底部内撑梁的拆除工作；
步骤S3.搭设主体结构支撑架：根据地下室主体结构梁板自重荷载及施工荷载、结构形式，搭设主体结构支撑架，根据主体结构柱截面形式搭设柱构件模板及支撑架；
步骤S4.换撑梁施工：依次对其他内撑梁进行换撑梁施工，在钢立柱位置横向框架梁两侧对称设置斜撑换撑梁，斜撑换撑梁远离围护桩一端连接于原断开横向框架梁远离围护桩一端框架柱上，斜撑换撑梁靠近围护桩一侧与地下室外墙斜交，所述斜撑换撑梁对称设置于所述被钢立柱打断的横向框架梁两侧，并在靠近围护桩一侧设置相同的水平换撑梁与围护桩相连，端部的水平换撑梁与围护桩垂直相交，养护换撑梁及主体结构，当混凝土强度达到设计要求后方可进行下一步施工；
步骤S5：其他内撑梁的换撑梁施工：继续按照步骤S1-S4从下到上依次进行基坑内撑梁换撑施工和内撑梁拆除施工，施工步骤仍为搭设主体换撑结构支撑架、换撑结构施工，当换撑结构强度满足设计要求后，在进行相应位置内撑梁拆除，如此循环，最终完成全部的拆换撑工作；
步骤S6：钢立柱由上往下分段切除钢立柱，分段吊运，然后从从地下室底层开始逐层往上浇筑该吊装孔区域框架梁、结构板，当框架梁、结构板混凝土强度达到设计要求后，拆除相应位置下支撑架，完成全部换撑工作。
8.根据权利要求7所述的一种主体框架梁换撑施工方法，其特征在于：在上述步骤S2、S4和S5中，对内撑梁按金刚石绳锯切割的方法对其进行分段切割，切割长度按照吊运载重设备对其起吊及外运，当某一区域内撑梁全部拆除后，即可拆除该区域内撑梁支撑架。
一种主体框架梁换撑结构及施工方法
技术领域
[0001]本发明涉及换撑施工技术领域，具体而言，涉及一种主体框架梁换撑结构及施工方法。
背景技术
[0002]拆换撑施工技术原理包含换撑和拆撑两个施工步骤，先施工换撑再施工拆撑，满足基坑围护结构侧向压力传递为拆换撑施工技术的核心。当前拆换撑施工技术中，针对地下室外墙与围护结构距离较近，基坑深度较深，作业人员无法在狭窄深暗的空间内进行换撑施工，不仅影响到作业人的作业，同时换撑构件的施工质量无法保证，也影响施工整体进度。为了解决这一技术难题，申请号201910635034.0公开了一种深基坑内支撑装配式换撑施工工装及施工方法，该工装包括支撑桩、上传力带、肥槽、下传力带、外墙结构、基础底板、预拆除内支撑、上预加钢管组件、拼装式斜撑、下预加工钢管组件、混凝土墩，通过上述构件组装为单个完整的传力带，但设置该类型传力带工期长，材料消耗较多，不能作为永久换撑结构，只能应用于基坑底板部位，适用范围有限，影响现场施工。
发明内容
[0003]本发明的目的是针对上述现状问题，旨在提供一种主体框架梁换撑结构及施工方法,既能快速施工降低施工难度，又能降低施工成本的一种换撑结构及其施工方法，确保基坑安全。
[0004]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种主体框架梁换撑结构，其特征在于:包括
[0005]围护结构，所述围护结构包括若干围护桩，所述维护桩通过桩与桩之间进行咬合形成一个封闭的地下空间；
[0006]内支撑结构，所述内支撑结构包括多道内撑梁、冠梁、腰梁和钢立柱，所述内支撑结构在施工主体框架结构之前对所述围护结构进行支撑；
[0007]主体框架结构，所述主体框架结构包括框架柱、框架梁、结构板和地下室外墙，所述框架梁包括横向框架梁和纵向框架梁；
[0008]换撑结构，所述换撑结构设置在与所述钢立柱干涉的横向框架梁处进行换撑，所述换撑结构包括斜撑换撑梁和水平换撑梁。
[0009]进一步，与所述钢立柱干涉的横向框架梁被钢立柱打断，所述斜撑换撑梁远离围护桩一端连接于原断开的横向框架梁远离围护桩一端框架柱上，斜撑换撑梁靠近围护桩一侧与地下室外墙斜交，所述斜撑换撑梁对称设置于所述被钢立柱打断的横向框架梁两侧，并在靠近围护桩一侧设置相同的水平换撑梁与围护桩相连，端部的水平换撑梁与围护桩垂直相交。
[0010]进一步，所述水平换撑梁包括与所述横向框架梁同一轴线的中间水平换撑梁和以所述中间水平换撑梁为对称轴设置的两侧水平换撑梁，所述中间水平换撑梁与所述横向框架梁等宽度，所述两侧水平换撑梁截面宽度为所述横向框架梁宽度的一半，高度均相同。[0011]进一步，所述钢立柱上预留吊装孔。
[0012]进一步，所述原断开的横向框架梁两端预留钢筋接头。
[0013]进一步，所述钢立柱底部埋入结构底板，在结构底板中钢立柱上焊接止水板。[0014]本发明还提供一种主体框架梁换撑结构的施工方法，使用上述的换撑结构，包括如下步骤：
[0015]步骤S1.结构底板施工：在基坑内浇筑结构底板，将钢立柱底部埋入结构底板，在结构底板中部钢立柱上焊接止水板；
[0016]步骤S2.最底部内撑梁拆除：结构底板作为第三道内撑梁拆除前的换撑结构，在结构底板上搭设内撑梁支撑架，直接进行最底部内撑梁的拆除工作；
[0017]步骤S3.搭设主体结构支撑架：根据地下室主体结构梁板自重荷载及施工荷载、结构形式，搭设主体结构支撑架，根据主体结构柱截面形式搭设柱构件模板及支撑架；[0018]步骤S4.换撑梁施工：依次对其他内撑梁进行换撑梁施工，在钢立柱位置横向框架梁两侧对称设置斜撑换撑梁，斜撑换撑梁远离围护桩一端连接于原断开横向框架梁远离围护桩一端框架柱上，斜撑换撑梁靠近围护桩一侧与地下室外墙斜交，所述斜撑换撑梁对称设置于所述被钢立柱打断的横向框架梁两侧，并在靠近围护桩一侧设置相同的水平换撑梁与围护桩相连，端部的水平换撑梁与围护桩垂直相交，养护换撑梁及主体结构，当混凝土强度达到设计要求后方可进行下一步施工；
[0019]步骤S5：其他内撑梁的换撑梁施工：继续按照步骤S1-S4从下到上依次进行基坑内撑梁换撑施工和内撑梁拆除施工，施工步骤仍为搭设主体换撑结构支撑架、换撑结构施工，当换撑结构强度满足设计要求后，在进行相应位置内撑梁拆除，如此循环，最终完成全部的拆换撑工作；
[0020]步骤S6：钢立柱拆除：由上往下分段切除钢立柱，分段吊运，然后从从地下室底层开始逐层往上浇筑该吊装孔区域框架梁、结构板，当框架梁、结构板混凝土强度达到设计要求后，拆除相应位置下支撑架，完成全部换撑工作。
[0021]进一步，在上述步骤S2、S4和S5中，对内撑梁按金刚石绳锯切割的方法对其进行分段切割，切割长度按照吊运载重设备对其起吊及外运，当某一区域内撑梁全部拆除后，即可拆除该区域内撑梁支撑架。
[0022]与现有技术相比，本发明至少包括以下有益效果：
[0023]1、由于基坑深度较深，主体结构与维护桩之间距离较小，作业人员无操作空间，无法运用预制换撑构件进行安装、加载施工，本发明利用主体框架梁作为换撑构件，将主体框架梁截面延伸至维护桩上，顺利的将维护桩上侧向压力通过换撑梁传递与主体框架结构，从而达到换撑目的。
[0024]2、钢立柱与框架梁位置冲突时，通过在框架梁两侧对称设置换撑梁的构件形式，有效解决了框架梁断开无法传递水平侧压力问题，该换撑梁既可作为主体结构用途，又可作为换撑构件，实现多功能用途。
[0025]3、该施工方法相比其他装配式换撑构件施工方法施工速度快，施工操作简便，施工成本较低，施工质量能得到有效保证，从而确保拆换撑施工安全。
[0026]4、框架梁与换撑梁均为主体框架的一部分，加大了地下室主体结构的侧向刚度，加大了基坑换撑体系的侧向刚度，提高了基坑地下室安全储备。
附图说明
[0027]图1为梁柱结构与换撑平面图；
[0028]图2为梁柱结构与拆换撑立面图；
[0029]图3为施工步骤S1中搭设内撑梁支撑架示意图；
[0030]图4为施工步骤2中拆除第三道内撑梁及内撑梁支撑架示意图；
[0031]图5为施工步骤3中主体结构支撑架搭设示意图；
[0032]图6为施工步骤4中拆换成施工示意图；
[0033]图7为施工步骤5中上部内撑梁重复前四步施工顺序示意图；
[0034]图8为施工步骤6中钢立柱拆除与框架梁恢复示意图；
[0035]图中1-围护桩；2-内撑梁；3-冠梁；4-腰梁；5-钢立柱；6-框架柱；7-横向框架梁；8-纵向框架梁；9-结构板；10-地下室外墙；11-斜撑换撑梁；12-中间水平换撑梁；13-两侧水平换撑梁；14-吊装孔；15-钢筋接头；16-止水板；17-结构底板，18-内撑梁支撑架，19-主体结构支撑架。
具体实施方式
[0036]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037]需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，并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。
[0038]此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
[0039]在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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申请中的具体含义。
[0040]如图1-8所示，本申请提供一种主体框架梁换撑结构，包括
[0041]围护结构，所述围护结构包括若干围护桩1，所述维护桩通过桩与桩之间进行咬合形成一个封闭的地下空间；
[0042]内支撑结构，所述内支撑结构包括多道内撑梁2、冠梁3、腰梁4和钢立柱5，所述内
支撑结构在施工主体框架结构之前对所述围护结构进行支撑；
[0043]主体框架结构，所述主体框架结构包括框架柱6、框架梁、结构板9和地下室外墙10，所述框架梁包括横向框架梁7和纵向框架梁8；
[0044]换撑结构，所述换撑结构设置在与所述钢立柱5干涉的横向框架梁7处进行换撑，所述换撑结构包括斜撑换撑梁11和水平换撑梁。
[0045]在上述实施例中，主体框架结构、围护结构、内支撑结构以及换撑结构体系，共同完成地面以下基坑与主体结构施工。内撑梁2与钢立柱5在水平面与竖直方向进行连接，以减小内撑梁2的跨度，满足基坑稳定，在基坑中施工时，当钢立柱5与框架梁位置重叠，框架梁无法作为换撑梁传递基坑侧向压力时，在与钢立柱5干涉的横向框架梁7处两侧对称施工换撑梁作为换撑梁，满足基坑安全稳定要求，同时能最大限度节约成本。
[0046]进一步优选的实施例中，被钢立柱5干涉的横向框架梁7被钢立柱5打断，所述斜撑换撑梁11远离围护桩1一端连接于原断开的横向框架梁7远离围护桩1一端框架柱6上，斜撑换撑梁11靠近围护桩1一侧与地下室外墙10斜交，所述斜撑换撑梁11对称设置于所述被钢立柱5打断的横向框架梁7两侧，并在靠近围护桩1一侧设置相同的水平换撑梁与围护桩1相连，端部的水平换撑梁与围护桩1垂直相交。
[0047]在上述实施例中，整个基坑内支撑结构由多道内撑梁2和钢立柱5组成，竖向钢立柱5与水平多道内撑梁2连接，部分钢立柱5从下往上穿过主体结构框架梁，将主体结构框架梁打断，无法施工，基坑围护结构侧向压力无法传递于主体结构框架梁，无法利用主体结构框架梁作为换撑结构，不能满足换撑需要。因此，通过在钢立柱5位置框架梁两侧对称设置换撑梁，包括水平换撑梁和斜撑换撑梁11，斜撑换撑梁11远离围护桩1一端连接于原断开框架梁远离围护桩1一端框架柱6上，靠近围护桩1一侧与地下室外墙10斜交，两侧距离框架柱6相等，并在靠近围护桩1一侧斜撑换撑梁11端部设置水平换撑梁与围护桩1相连，端部的水平换撑梁与围护桩1垂直相交，上述换撑梁均为钢筋混凝土构件。当换撑梁构件施工的同时，施工换撑梁中部的框架梁，靠近围护桩1一端正常施工换撑梁，养护换撑梁及主体结构，当混凝土强度达到设计要求后方可进行下一步施工。
[0048]进一步优选的实施例中，水平换撑梁包括与所述横向框架梁7同一轴线的中间水平换撑梁12和以所述中间水平换撑梁12为对称轴设置的两侧水平换撑梁13，所述中间水平换撑梁12与所述横向框架梁7等宽度，所述两侧水平换撑梁13截面宽度为所述横向框架梁7宽度的一半，高度均相同。
[0049]在上述实施例中，在框架梁附近等面积、等惯性矩、等水平力强度设置换撑梁，在该框架梁两侧按设计计算对称设置换撑梁，梁高与框架梁等高，中间水平换撑梁12与所述横向框架梁7等宽度，所述两侧水平换撑梁13截面宽度为所述横向框架梁7宽度的一半。[0050]进一步优选的实施例中，钢立柱5上预留吊装孔14。待全部换撑工作结束后，拆除钢立柱5，通过上述预留吊装孔14进行吊装。
[0051]进一步优选的实施例中，原断开的横向框架梁7两端预留钢筋接头15，后续从地下室底层开始逐层往上浇筑断开的横向框架梁7。
[0052]进一步优选的实施例中，所述钢立柱5底部埋入结构底板17，在结构底板17中钢立柱5上焊接止水板16，防止钢立柱5与结构底板17之间有地下水渗入。
[0053]本实施例还提供一种主体框架梁换撑结构的施工方法，包括如下步骤：[0054]步骤S1.结构底板施工：在基坑内浇筑结构底板17，将钢立柱5底部埋入结构底板17，在结构底板17中钢立柱5上焊接止水板16；
[0055]步骤S2.最底部内撑梁拆除：结构底板17作为最底层内撑梁拆除前的换撑结构，在结构底板17上搭设内撑梁支撑架18，直接进行最底部内撑梁2的拆除工作；
[0056]步骤S3.搭设主体结构支撑架：根据地下室主体结构梁板自重荷载及施工荷载、结构形式，搭设主体结构支撑架19，根据主体结构柱截面形式搭设柱构件模板及支撑架；[0057]步骤S4.换撑梁施工：依次对其他内撑梁2进行换撑梁施工，在钢立柱5位置横向框架梁7两侧对称设置斜撑换撑梁11，斜撑换撑梁11远离围护桩1一端连接于原断开横向框架梁7远离围护桩1一端框架柱6上，斜撑换撑梁11靠近围护桩1一侧与地下室外墙10斜交，所述斜撑换撑梁11对称设置于所述被钢立柱5打断的横向框架梁7两侧，并在靠近围护桩1一侧设置相同的水平换撑梁与围护桩1相连，端部的水平换撑梁与围护桩1垂直相交，养护换撑梁及主体结构，当混凝土强度达到设计要求后方可进行下一步施工；
[0058]步骤S5：其他内撑梁的换撑梁施工：继续按照步骤S1-S4从下到上依次进行基坑内撑梁2换撑施工和内撑梁2拆除施工，施工步骤仍为搭设主体换撑结构支撑架、换撑结构施工，当换撑结构强度满足设计要求后，在进行相应位置内撑梁2拆除，如此循环，最终完成全部的拆换撑工作；
[0059]步骤S6：钢立柱拆除：由上往下分段切除钢立柱5，分段吊运，然后从从地下室底层开始逐层往上浇筑该吊装孔14区域框架梁、结构板9，当框架梁、结构板9混凝土强度达到设计要求后，拆除相应位置下支撑架，完成全部换撑工作。
[0060]在上述实施例中，在上述步骤S2、S4和S5中，对内撑梁按金刚石绳锯切割的方法对其进行分段切割，切割长度按照吊运载重设备对其起吊及外运，当某一区域内撑梁2全部拆除后，即可拆除该区域内撑梁支撑架18。
[0061]上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
图1
图2图3
图4图5
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