一种大跨度张弦梁结构的分段拆除施工方法与流程

[0001]
本发明涉及建筑结构技术领域，具体涉及一种大跨度张弦梁结构的分段拆除施工方法。


背景技术：

[0002]
张弦梁结构因其自重轻，受力合理，广泛应用在大跨度空间结构的屋盖体系中。但随着社会经济不断发展，愈来愈多的既有建筑已经无法满足急剧增长的使用需求，需要根据新时代需求进行改造或者重建。然而大跨度张弦梁结构拆除施工过程中存在许多危险性，现阶段也没有完善的拆除技术文件和施工工艺，因此对拆除承包商提出了很高的要求。
[0003]
目前，暂未搜集到张弦梁结构的拆除先例，现有的相关大跨度钢结构拆除技术主要包括3类：
①
架设满堂支撑体系分段拆除；
②
使用提升机将结构整体下放至地面解体拆除；
③
切割、爆破拆除技术。
[0004]
架设满堂支撑体系拆除技术：通常采用木结构、钢管脚手架及预压劲性钢结构等支撑体系，由下至上逐层施工各道临时支撑，在张弦梁底部搭设操作平台，依次进行拉索及张弦梁结构的拆除。但是，木结构临时支撑其承载力较低，易失稳，在超长超高结构的改建中较难形成稳定的抗侧体系，应用受到一定的限制；钢管脚手架支撑体系搭设间距较密，很难为后续相应工序提供充足的操作面；劲性钢结构支撑安拆过程中需要较大的操作面，在小空间结构拆除和改建过程中不宜使用。
[0005]
用提升机将结构整体下放至地面拆除技术：在结构内部或临时架体上布置提升装置，布设提升吊点，将结构整体下放至地面后再进行解体拆除。但是提升机将桁架整体吊起，需保证其下同一标高处的净空面积，对场地要求较高；各提升点同步作业，需要拆除人员具有较为丰富的施工经验以及专业的施工技巧。
[0006]
切割、爆破拆除技术：通过精心设计确定爆破切口位置，爆破部位采用沙袋作为防护材料对裸露装药进行防护，应用数码电子雷管进行起爆延时控制，实施爆破拆除。该技术已成功应用在绿岛全钢结构体育馆的拆除中。但是，爆破施工危险性高，爆破安全防护措施投入较大，需有效控制冲击波和噪声，并做好意外的防护。
[0007]
因此，需要提出一种对场地要求低、施工安全性好、可实施性强，对周边环境影响小，施工操作简单，工期较短、造价较低的张弦梁结构拆除方法。


技术实现要素：

[0008]
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中张弦梁结构拆除方法对场地要求高、施工安全性较差、可实施性不强、对周边环境影响大、施工操作复杂、施工成本较高的缺陷，从而提供一种大跨度张弦梁结构的分段拆除施工方法。
[0009]
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
[0010]
一种大跨度张弦梁结构的分段拆除施工方法，包括以下步骤：
[0011]
步骤s10，在张弦梁结构上设置多个分断点，并在每个分断点处设置为张弦梁结构
提供支承的支承胎架；
[0012]
步骤s20，对张弦梁结构上的张拉结构构件进行预应力拆卸，拆除张拉结构杆件；
[0013]
步骤s30，拆除张弦梁结构上与保持张弦梁结构横向支承框架体系无关的次要构件；
[0014]
步骤s40，在分断点处对张弦梁结构进行切割，形成多段张弦梁单元；
[0015]
步骤s50，断开张弦梁单元和建筑原有竖向承力构件之间的连接，将张弦梁单元吊装至地面后进行分拆；
[0016]
步骤s60，拆除支承胎架和建筑原有竖向承力构件。
[0017]
进一步地，在所述步骤s10中，在所述步骤s10中，所述分断点的位置根据张弦梁结构下挠变形位置、吊装设备起重性能进行确定。
[0018]
进一步地，在所述步骤s20中，所述张拉结构杆件包括拉索和拉杆；所述步骤s20包括以下步骤：
[0019]
步骤s201，采用千斤顶对拉索进行分级卸载，卸载张力分别为80％、60％、0％；
[0020]
步骤s202，利用吊装设备吊起拉索，拆除拉索与锁夹、销轴等部件并解除与之的固定节点；
[0021]
步骤s203，吊装设备将拉索整体吊装至地面，拉索成盘，锁夹及销轴等部件分类码放；
[0022]
步骤s204，利用吊装设备对拉杆进行分段拆除。
[0023]
进一步地，在所述步骤s30中，所述次要构件包括屋面檩条、次杆件中的一种或几种。
[0024]
进一步地，在所述步骤s10中，所述分断点与张弦梁结构上连接节点的距离在600～800mm之间。
[0025]
进一步地，所述步骤s30中，在分断点处对张弦梁结构进行切割具体包括以下步骤：
[0026]
s401，在张弦梁结构对应分断点位置的杆件切割面上进行标记；
[0027]
s402，采用火焰分级切割的方式，沿着杆件切割面上的标记对杆件进行切割；
[0028]
s403，对杆件完成切割后的切口断面进行打磨处理。
[0029]
进一步地，在所述步骤s40中，将张弦梁单元吊装至地面的起重设备在张弦梁单元上至少设有两个吊点。
[0030]
进一步地，所述支承胎架包括一对支承桁架和架设于一对所述支承桁架顶部的型钢分配梁，所述型钢分配梁和一对所述支承桁架构成门式结构胎架：所述型钢分配梁的中间设有用于支承张弦梁结构的型钢立柱，所述型钢立柱的两侧设有斜向支撑所述型钢立柱的斜撑柱，所述斜撑柱的底端连接到所述型钢分配梁位于所述支承桁架上的部分。
[0031]
进一步地，所述型钢分配梁采用窄翼缘h型钢，所述型钢分配梁的下翼缘焊接固定于所述支承桁架的顶部。
[0032]
进一步地，所述型钢立柱采用宽翼缘h型钢或圆管。
[0033]
进一步地，所述斜撑柱的倾角范围在45
°
～60
°
之间。
[0034]
本发明技术方案，具有如下优点：
[0035]
1.本发明提供的大跨度张弦梁结构的分段拆除施工方法，通过在张弦梁结构上合
理设置多个分断点，并在每个分断点处设置为张弦梁结构提供支承的支承胎架，将单跨两端受到支承的张弦梁结构变为多跨支承，张弦梁结构的受力转化到支承胎架上，先拆除张弦梁结构上的张拉结构杆件和次要构件，然后对张弦梁结构的主体结构进行分段切割形成多段张弦梁单元，最后断开张弦梁结构和建筑原有竖向承力构件之间的连接，将多段张弦梁单元依次吊装至地面进行拆装，最后拆除支承胎架和建筑原有竖向承力构件；这种大跨度张弦梁结构的分段拆除施工方法，适用于各种空间造型的张弦梁结构，不受空间形态限制；拆除过程中结构受力体系的转化原理清晰；对现场场地无特殊要求，安全性好、实施性强；对周边环境的影响较小，施工操作简单，减少了大型吊装设备的投入，相对于满堂支承架，也显著减少了措施量的投入，节约施工成本，工程造价较低。
[0036]
2.本发明提供的大跨度张弦梁结构的分段拆除施工方法，分断点设置在张弦梁结构下挠变形较大的位置，可以更好地支承张弦梁结构，防止张弦梁结构分段后形成悬臂，提高施工的安全性。
[0037]
3.本发明提供的大跨度张弦梁结构的分段拆除施工方法，采用千斤顶对拉索进行分级卸载，再利用吊装设备吊起拉索，拆除拉索与锁夹、销轴等部件并解除与之的固定节点，再利用吊装设备将拉索整体吊装至地面最后利用吊装设备对拉杆进行分段拆除，拉索成盘，锁夹、销轴等部件分类码放，可有效保障张弦梁结构两端约束预应力的放张，保证拆除过程中张弦梁单元的安全和稳定。
[0038]
4.本发明提供的大跨度张弦梁结构的分段拆除施工方法，采用先拆除屋面檩条、次杆件、拉索等次要构件，再拆除张弦梁结构主体部件的拆除顺序，可以降低对后续吊装张弦梁单元过程中对吊装设备的荷载能力要求，可以使用更小荷载能力的吊装设备，降低施工成本。
[0039]
5.本发明提供的大跨度张弦梁结构的分段拆除施工方法，针对张弦梁结构中拉索这类跨度较大的次要构件，进行单独拆除，有利于后续对张弦梁结构的主体进行分段切割和吊装施工的进行。
[0040]
6.本发明提供的大跨度张弦梁结构的分段拆除施工方法，分断点与张弦梁结构上连接节点的距离保持在600～800mm之间，可以避免次要杆件的拆除破坏张弦梁结构的主杆件，提高施工过程的安全性。
[0041]
7.本发明提供的大跨度张弦梁结构的分段拆除施工方法，在对张弦梁结构进行分段切割时，采用火焰分级切割的方式，可以缓慢释放切割面处杆件的内应力，防止应力突然释放引起的杆件变形；而切割后对切口断面进行打磨处理，可以减少切口断面过于锋利容易对施工人员造成伤害的现象。
[0042]
8.本发明提供的大跨度张弦梁结构的分段拆除施工方法，张弦梁单元上至少设有两个吊点，可以提高吊装过程中的安全性。
[0043]
9.本发明提供的大跨度张弦梁结构的分段拆除施工方法，这种支承胎架，可有效提供吊拆过程中各张弦梁单元端部的支承约束，保证拆除过程中张弦梁单元的安全和稳定。
附图说明
[0044]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体
实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0045]
图1为本发明实施例中大跨度张弦梁屋盖结构的俯视图；
[0046]
图2为图1中大跨度张弦梁屋盖结构的分段位置及支承胎架布设位置的示意图；
[0047]
图3为本发明实施例中大跨度张弦梁屋盖结构搭设支承胎架后的结构示意图；
[0048]
图4为图3中大跨度张弦梁屋盖结构拆除拉索及撑杆等次要构件后的结构示意图；
[0049]
图5为图4中大跨度张弦梁屋盖结构拆除部分张弦梁单元后的结构示意图；
[0050]
图6为图5中大跨度张弦梁屋盖结构完全拆除后结构示意图；
[0051]
图7为本发明实施例中支承胎架结构的俯视图；
[0052]
图8为本发明实施例中支承胎架结构的正视图。
[0053]
附图标记说明：1、张弦梁结构；2、支承胎架；21、支承桁架；22、型钢分配梁；23、型钢立柱；24、斜撑柱；3、竖向承力构件；4、拉索。
具体实施方式
[0054]
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
[0055]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0056]
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”、“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发明中的具体含义。
[0057]
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0058]
如图1－8所示的一种大跨度张弦梁结构的分段拆除施工方法，结合张弦梁结构1的受力情况，先拆除张弦梁结构1次要构件，然后对张弦梁结构1的主体结构进行合理分段，通过搭设临时支承，依次进行拉索4放张，进行吊杆以及张弦梁吊拆等，最终拆除原有竖向承力构件3和临时支承，完成拆除施工。以单榀张弦梁的分段吊拆施工为例，具体包括以下步骤：
[0059]
步骤s10，在张弦梁结构1上设置多个分断点，并在每个分断点处设置为张弦梁结构1提供支承的支承胎架2。多个支承胎架2可以将单跨两端受到支承的张弦梁结构1变为多跨支承，张弦梁结构1的受力转化到支承胎架2上。支承胎架2本身的安全性和支承胎架2底部地基(原有结构)的承载力应满足要求，所布置支承胎架2应保证张弦梁分段切割之后，各
段独自受力过程中的强度、刚度、稳定性满足要求。
[0060]
在步骤s10中，分断点与张弦梁结构1上连接节点的距离应设置在600～800mm之间，以避免次要杆件的拆除破坏张弦梁结构1的主杆件，提高施工过程的安全性。
[0061]
具体的，支承胎架2包括一对支承桁架21和架设于一对支承桁架21顶部的型钢分配梁22，型钢分配梁22和一对支承桁架21构成门式结构胎架。支承胎架2采用门式结构的设计，可以避开拉索4和撑杆的空间位置，对分段后的张弦梁单元形成可靠约束。
[0062]
型钢分配梁22的中间设有用于支承张弦梁结构1的型钢立柱23，型钢立柱23的两侧设有斜向支撑型钢立柱23的斜撑柱24，斜撑柱24的底端连接到型钢分配梁22位于支承桁架21上的部分；型钢立柱23的顶部与张弦梁结构1焊接固定。这种支承胎架2，可有效提供吊拆过程中各张弦梁单元端部的支撑约束，保证拆除过程中张弦梁单元的安全和稳定。型钢分配梁22的长度和型钢立柱23的高度根据实际工程的空间尺寸确定。
[0063]
具体的，型钢分配梁22选用窄翼缘h型钢，型钢分配梁22应坐卧在胎架顶部的中心位置，型钢分配梁22的下翼缘与胎架顶部接触位置焊接固定；型钢立柱23选用宽翼缘h型钢，当张弦梁结构1重量较大时宜可优选圆管。斜撑柱24的倾角范围在45
°
～60
°
之间，以此加强支承胎架2上顶部工装的整体刚度。支承桁架21的所有杆件均通过焊接固定，以保证支承桁架21结构的稳定性，各个杆件的具体截面大小需根据实际重量通过计算确定。
[0064]
在本实施例中，张弦梁结构1上的分断点设置在张弦梁结构1下挠变形较大的位置，且分断点与张弦梁结构1上连接节点的距离应设置在600～800mm之间，以便更好地支承张弦梁结构1，防止张弦梁结构1分段后形成悬臂，并避免次要杆件的拆除破坏张弦梁结构1的主杆件，提高施工过程中的安全性。
[0065]
步骤s20，对张弦梁结构上的张拉结构构件进行预应力拆卸，拆除张拉结构杆件；张拉结构杆件包括拉索4和拉(撑)杆。张拉结构杆件的具体拆卸过程如下：步骤s201，采用液压千斤顶对拉索进行分级卸载，卸载张力分别为80％、60％、0％；步骤s202，再利用吊装设备吊起拉索，拆除拉索与锁夹、销轴等部件并解除与之的固定节点；步骤s203，吊装设备将拉索整体吊装至地面，拉索成盘，锁夹及销轴等部件分类码放；步骤s204，最后利用吊装设备对拉杆进行分段拆除。针对张弦梁结构1中包括拉索4这类跨度较大的张拉结构杆件，进行单独拆除，可有效保障张弦梁结构两端约束预应力的放张，有利于后续对张弦梁结构1的主体进行分段切割和吊装施工的进行，保证拆除过程中张弦梁单元的安全和稳定。
[0066]
步骤s30，拆除张弦梁结构1上与保持张弦梁结构1横向支承框架体系无关的次要构件。其中，次要构件包括但不限于屋面檩条、次杆件中的一种或几种。采用先拆除屋面檩条、次杆件等次要构件，再拆除张弦梁结构1主体部件的拆除顺序，可以降低对后续吊装张弦梁单元过程中对吊装设备的荷载能力要求，可以使用更小荷载能力的吊装设备，降低施工成本。
[0067]
具体的，在拆除次要构件的过程中，次要构件拆除时的切割切口位置，应在次要杆件端部并且避开节点向内延伸50mm，避免次要杆件的拆除破坏张弦梁结构1的主杆件。已拆杆件应按照截面大小和材料型号，归类堆放整齐。次要构件拆除顺序、数量的确定，在理论推断的基础上应有相关的计算分析保证。
[0068]
步骤s40，在分断点处对张弦梁结构1进行切割，形成多段张弦梁单元。在分断点处对张弦梁结构1进行切割具体包括以下步骤：步骤s301，切割前采用线绳满涂白灰在张弦梁
结构1对应分断点位置的杆件切割面上环绕一圈进行标记；步骤s302，现场采用火焰分级切割，沿着杆件切割面上的标记对杆件进行切割；步骤s303，对杆件完成切割后的切口断面进行打磨处理。在对张弦梁结构1进行分段切割时，采用火焰分级切割的方式，可以缓慢释放切割面处杆件的内应力，防止应力突然释放引起的杆件变形；而切割后对切口断面进行打磨处理，可以减少切口断面过于锋利容易对施工人员造成伤害的现象。
[0069]
步骤s50，断开张弦梁单元和建筑原有结构柱之间的连接，将张弦梁单元吊装至地面后进行分拆，分拆后的杆件进行回收。张弦梁单元的分拆从边缘开始逐个依次进行吊装。
[0070]
具体的，在吊装过程中，将张弦梁单元吊装至地面的起重设备在张弦梁单元上至少设有两个吊点，以保障吊装过程中的安全性。
[0071]
步骤s60，拆除支承胎架2和建筑原有结构柱。
[0072]
这种大跨度张弦梁结构的分段拆除施工方法，通过在张弦梁结构1上合理设置多个分断点，并在每个分断点处设置为张弦梁结构1提供支承的支承胎架2，将单跨两端受到支承的张弦梁结构1变为多跨支承，张弦梁结构1的受力转化到支承胎架2上，先拆除张弦梁结构1上张拉结构杆件和次要构件，然后对张弦梁结构1的主体结构进行分段切割形成多段张弦梁单元，最后断开张弦梁结构1和建筑原有竖向承力构件3之间的连接，将多段张弦梁单元依次吊装至地面进行拆装，最后拆除支承胎架2和建筑原有竖向承力构件3；这种大跨度张弦梁结构的分段拆除施工方法，适用于各种空间造型的张弦梁结构1，不受空间形态限制；拆除过程中结构受力体系的转化原理清晰；对现场场地无特殊要求，安全性好、实施性强；对周边环境的影响较小，施工操作简单，减少了大型吊装设备的投入，相对于满堂支承架，也显著减少了措施量的投入，节约施工成本，工程造价较低。
[0073]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。