一种摇摆柱全固定且可单向可控摆动的施工工装及施工方法与流程

1.本发明涉及钢结构施工领域，具体涉及一种摇摆柱全固定且可单向可控摆动的施工工装及施工方法。


背景技术：

2.摇摆柱是一种典型的结构柱，该柱自身不能保持稳定，需要依靠结构体系其他部分的刚度保持稳定，其自身只承受轴向力，所以摇摆柱在施工过程中需要采取一定的措施保持其安装过程中的稳定。在一些大型体育场钢结构施工过程中，摇摆柱需要临时作为支撑柱使用，这时候就需要固定住，但是在钢屋盖顶升和卸载过程中，摇摆柱需要单向可控摆动，以适应结构的需要。这就说明，在施工过程中，摇摆柱需要处于完全固定和单向可控摆动的状态中切换。
3.而在如今，大部分钢结构摇摆柱施工过程中所采用的是刚性斜撑或者四周用钢丝绳固定的方法。如在《大型复杂钢结构建筑工程施工新技术与应用》一书中介绍的关于吉安文化艺术中心摇摆柱的施工方法，就是采用的脚手架钢管和钢丝绳固定在已经搭设稳固的脚手架或者混凝土梁上。这种方法能够牢固的固定住摇摆柱且满足项目要求。
4.但是上述现有施工方法均采用长度不可调的刚性构件，或者在摇摆柱四周两两相对设置钢丝绳等柔性材料，使得摇摆柱在限制过程中难以做到随主体结构的需要而进行相应位形的调整，较难满足设计分析的边界条件，且需要在已经存在的混凝土或者钢结构中设埋件等连接件，从而适应性较弱。如果需要调整摇摆柱的摆动位置，则需要通过切割、焊接等传统方法调节刚性斜撑的长度，或者通过更换不同长度钢丝绳的方法，这些方法繁琐且在切割、更换过程中存在结构失稳的风险。


技术实现要素：

5.针对上述施工过程中的做不到对摇摆柱在完全固定和单向可控摆动的状态下切换，做不到让摇摆柱适应施工分析边界条件的技术问题，本发明的目的在于提出一种摇摆柱全固定且可单向可控摆动的施工工装及施工方法，能极大的提高摇摆柱施工过程中灵活性，操作的便捷性，准确符合施工仿真分析的边界条件。
6.为达到上述目的，本发明的技术方案是：
7.一种摇摆柱全固定且可单向可控摆动的施工工装，其包括：
8.四只限位器，两两对称布置于位于既有结构安装孔内摇摆柱周向，所述限位器包括：
9.固定支架，呈u形，由顶板、底板及连接顶、底板一侧端的连接板组成，顶板长度大于底板长度，顶板顶面及底板底面分别竖直设置上、下支撑板，上、下支撑板上分别设螺栓孔；所述固定支架插置于所述安装孔内，并固定于所述既有结构；
10.至少两个调节螺栓及其上固定螺母，分别设置于所述固定支架上、下支撑板上的螺栓孔，固定螺母位于上、下支撑板内侧或外侧；
11.上、下压板，分别固定于所述上、下支撑板上的调节螺栓前端，上、下压板与所述摇摆柱外壁相对的外侧面上设滑移层。
12.优选的，所述固定支架为钢板、槽钢、热轧h型钢或焊接h型钢。
13.优选的，所述上、下压板为多层结构，依次包括基板、滑移层。
14.优选的，所述上、下压板为多层结构，依次包括基板、滑移层及前压板，优选的，前压板与摇摆柱外壁接触的接触面为弧面。
15.优选的，所述前压板背面上部沿宽度方向凸设可伸至基板上方的防坠板。
16.优选的，所述上、下压板上的滑移层包括聚四氟乙烯ptfe、润滑油、脂、不锈钢板或低摩擦系数的工程塑料。
17.优选的，所述固定支架卡设于既有结构上。
18.优选的，所述既有结构包括混凝土楼板或钢结构框架梁。
19.优选的，所述调节螺栓为带螺牙的螺杆或螺栓，优选的，调节螺栓侧面标注用以实时观察摇摆柱的位形偏转情况的刻度。
20.优选的，所述上、下压板上与所述摇摆柱外壁接触的区域设置保护层，该保护层优选橡胶垫或钢板。
21.在本发明所述施工工装中：
22.本发明所述限位器位于摇摆柱周向位置两两对称布置，在摇摆柱全固定时限制其沿各个方向的摆动；摇摆柱单向可控固定时，可通过在上压板及下压板内侧设置滑移层如ptfe，保证了摇摆柱沿着单向摆动不受该限位器约束。
23.本发明所述的四个限位器位于摇摆柱周向位置对称布置，其目的在于，摇摆柱全固定时限制其沿着单向摆动；摇摆柱单向可控摆动时，可通过调节限位器上的调节螺栓拧紧长度，保证摇摆柱的单向摆动不受约束，但在垂直于摆动方向上被限制。在结构安全的前提下，也可以拆除摇摆柱摆动方向上的限位器的调节螺栓及压板，来保证摇摆柱的单向摆动不受约束，但是垂直于摇摆柱摆动方向上的限位器要处于顶紧状态。
24.本发明所述上、下压板设计为多层结构，其中的滑移层可以降低基板与前压板之间的摩擦力，让基板与前压板之间可以比较容易的产生相对滑动。
25.另外，上、下压板的多层结构设计中，前压板的设置与摇摆柱形状有关。如果摇摆柱表面为弧形，或者其他非平面的形状，则需要设置前压板来适应摇摆柱的表面形状。如果摇摆柱表面为平面，则不需要设置前压板。
26.当摇摆柱表面为非平面形状时，所设置的底部压板内侧与摇摆柱接触，外侧则保持平整。如果摇摆柱表面有油漆或者其他容易被破坏的表面涂层，也可以在压板与摇摆柱之间填充橡胶垫，起到保护作用。
27.本发明所述摇摆柱固定且可单向可控摆动的施工工装的施工方法，其包括如下操作：
28.a)完全固定的操作
29.四个限位器两两对称布置于位于既有结构安装孔内摇摆柱四周；当摇摆柱被调整至所需的位形时，拧紧四个限位器的调节螺栓，使得上压板、下压板分别与摇摆柱顶紧，并用固定螺母将调节螺栓锁定于固定支架上、下支撑板，至此，所述摇摆柱被完全固定；
30.b)单向可控摆动的操作
31.1)检查四个限位器，确保每个限位器的各个部件完好，且调节螺栓与各上、下压板均顶紧于摇摆柱周向，摇摆柱处在完全固定状态；
32.2)确定摇摆柱摆动方向；
33.3)拧松摆动方向的摇摆柱一侧的一限位器上的调节螺栓，与摆动方向相反的摇摆柱另一侧的一限位器上的调节螺栓保持拧紧状态，同时，垂直于摆动方向上的摇摆柱另外两只限位器上的调节螺栓始终保持拧紧状态，且，该两只限位器上的上压板、下压板上的滑移层配合摇摆柱进行单向摆动；
34.4)重复步骤3)，摇摆柱在可控状态下进行单向摆动，直至摇摆柱摆动到目标位置，而垂直于摆动方向上的摇摆柱两侧面始终被另两个相对的限位器保持顶紧状态。
35.优选的，所述的调节螺栓设有刻度标记；摇摆柱单向调整时，可以通过观察刻度标记实时掌握摇摆柱的调整量。
36.本发明可以根据需要自由的选择摇摆柱在各个方向的固定与摆动。
37.与其他传统摇摆柱固定方法相比，本发明的有益效果：
38.本发明通过设置于摇摆柱周向四个方向的四只限位器，能灵活的控制摇摆柱边界条件，即可在全固定或者单向可控摆动状态间切换。
39.本发明通过四只限位器的调节螺栓的配合，能精确的摇摆柱固定的位形及需要摆动的位移，大大的提高结构施工的精度，保证施工后的结构符合结构设计的受力体系和受力理念。
40.本发明所述施工工装采用螺栓连接设计，在整个使用过程中不用切割、焊接或者更换材料，且操作方便灵活，确保了摇摆柱在施工过程中与施工分析的边界条件一致，保证了结构的安全性。
附图说明
41.图1为本发明所述施工工装实施例的俯视图。
42.图2为本发明所述施工工装中限位器实施例的侧视图。
43.图3为本发明所述施工工装实施例的侧视图。
具体实施方式
44.参见图1～图3，本发明所述摇摆柱全固定且可单向可控摆动的施工工装，其包括：
45.四只限位器10、10’、20、20’，两两对称布置于位于既有结构100安装孔201内摇摆柱200周向，所述限位器10(以限位器10为例)包括：
46.固定支架1，呈u形，由顶板11、底板12及连接顶、底板11、12一侧端的连接板13组成，顶板11长度大于底板12长度，顶板11顶面及底板12底面分别竖直设置上支撑板14、下支撑板15，上、下支撑板14、15上分别设螺栓孔；所述固定支架1插置于所述安装孔201内，并固定于所述既有结构100；
47.至少两个调节螺栓2、2’及其上固定螺母3、3’，分别设置于所述固定支架1上、下支撑板14、15上的螺栓孔，固定螺母3、3’位于上、下支撑板14、15内侧或外侧；
48.上压板4、下压板4’，分别固定于所述上、下支撑板14、15上的调节螺栓2、2’前端，上、下压板4、4’与所述摇摆柱200外壁相对的外侧面上设滑移层41、41’。
49.优选的，所述固定支架1为钢板、槽钢、热轧h型钢或焊接h型钢。
50.优选的，所述上、下压板为多层结构，上压板4(以上压板4为例，下同)依次包括基板42、滑移层41。
51.优选的，所述上、下压板4、4’为多层结构，上压板4(以上压板4为例，下同)依次包括基板42、滑移层41及前压板43，优选的，前压板43与摇摆柱200外壁接触的接触面为弧面。
52.优选的，所述前压板43背面上部沿宽度方向凸设可伸至基板42上方的防坠板44。
53.优选的，所述上、下压板4、4’上的滑移层41包括聚四氟乙烯ptfe、润滑油、脂、不锈钢板或低摩擦系数的工程塑料。
54.优选的，所述固定支架1卡设于既有结构100上。
55.优选的，所述既有结构100包括混凝土楼板或钢结构框架梁。
56.优选的，所述调节螺栓为带螺牙的螺杆或螺栓，优选的，调节螺栓侧面标注用以实时观察摇摆柱的位形偏转情况的刻度。
57.优选的，所述上压板4上与所述摇摆柱200外壁接触的区域设置保护层45，该保护层45优选橡胶垫或钢板。
58.参见图1，本发明所述工装在使用过程中主要操作为摇摆柱全固定和单向可控摆动，具体操作包括：
59.a)完全固定的操作
60.四个限位器10、10’、20、20’两两对称布置于位于既有结构100安装孔内摇摆柱200四周；当摇摆柱被调整至所需的位形时，拧紧四个限位器10、10’、20、20’的调节螺栓，使得上压板、下压板分别与摇摆柱200顶紧，并用固定螺母将调节螺栓锁定于固定支架上、下支撑板，至此，所述摇摆柱200被完全固定；
61.b)单向可控摆动的操作
62.1)检查四个限位器10、10’、20、20’，确保每个限位器的各个部件完好，且调节螺栓与各上、下压板均顶紧于摇摆柱200周向，摇摆柱200处在完全固定状态；
63.2)确定摇摆柱200摆动方向；
64.3)拧松摆动方向的摇摆柱200一侧的一限位器10上的调节螺栓，与摆动方向相反的摇摆柱200另一侧的一限位器10’上的调节螺栓保持拧紧状态，同时，垂直于摆动方向上的摇摆柱200另外两只限位器20、20’上的调节螺栓始终保持拧紧状态，且，该两只限位器上的上压板、下压板上的滑移层配合摇摆柱200进行单向摆动；
65.4)重复步骤3)，摇摆柱200在可控状态下进行单向摆动，直至摇摆柱摆动到目标位置，而垂直于摆动方向上的摇摆柱200两侧面始终被另两个相对的限位器10、10’、20、20’保持顶紧状态。