一种型钢混凝土钢柱的监控固定系统及其施工监控方法与流程

1.本发明涉及建筑施工技术领域，特别是涉及一种型钢混凝土钢柱的监控固定系统及其施工监控方法。


背景技术：

2.目前，型钢混凝土柱在浇筑混凝土的过程中(上层承板混凝土或柱子混凝土)，底板变形或浇筑振捣产生的冲击荷载会扰动钢柱，导致钢柱出现超出规范的垂直度或偏移。
3.因而，如何确保钢柱不出现超出标准范围的垂直度或偏移，是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种型钢混凝土钢柱的监控固定系统及其施工监控方法，以解决上述现有技术存在的问题，保证型钢柱垂直度和稳定性，防止混凝土浇筑过程中型钢柱偏移，提高整体稳定性；并通过测量混凝土浇筑前后型钢柱的偏移大小，确保型钢柱不出现超出标准范围的垂直度或偏移，起到施工监控的作用。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.本发明提供一种型钢混凝土钢柱的监控固定系统，包括柱间支撑系统、预埋锚栓系统和偏移监控系统；所述柱间支撑系统包括若干连接在各钢柱之间的方钢管，每根所述钢柱通过所述方钢管至少与三根相邻所述钢柱相连；所述预埋锚栓系统包括底部预埋于地下顶部连接钢柱柱脚的若干预埋锚杆；所述偏移监控系统为设置于各所述方钢管上的应变片。
7.优选地，所述方钢管焊接于所述钢柱的柱顶。
8.优选地，所述方钢管的四个壁面上分别贴有一个所述应变片，各所述应变片距离所述方钢管端部的距离相等。
9.优选地，每根所述钢柱的底部设置有一组所述预埋锚杆，每组所述预埋锚杆中的预埋锚杆的个数与所述钢柱柱脚上的螺栓孔的个数相等，每组所述预埋锚杆中的各所述预埋锚杆通过加固装置支撑固定；所述加固装置包括上层环形定位板、下层环形定位板和槽钢支架，所述上层环形定位板和下层环形定位板上设置有固定孔，所述预埋锚杆穿插于所述固定孔内，且所述上层环形定位板底部的所述预埋锚杆上连接有螺母；所述槽钢支架设置有多个，并周向分布于所述下层环形定位板的外周，所述槽钢支架的顶部和底部均分别设置有上槽钢支撑板和下槽钢支撑板，所述下层环形定位板的外周设置有分别与各所述槽钢支架卡接的多个槽口，所述上槽钢支撑板焊接于所述上层环形定位板的底部；所述上层环形定位板的顶部与筏板上层钢筋焊接固定，各所述下槽钢支撑板焊接于筏板下层钢筋的顶部。
10.优选地，所述预埋锚杆与所述上层环形定位板、下层环形定位板焊接连接。
11.优选地，相邻的两个所述槽钢支架的所述上槽钢支撑板和所述下槽钢支撑板之间
连接有斜撑。
12.基于上述型钢混凝土钢柱的监控固定系统，本发明还提供了一种型钢混凝土钢柱的监控固定系统的施工监控方法，包括以下步骤：
13.1)施工准备：
14.根据现场实际情况，编制构件加工及运输方案，构件进场交验程序、划分施工区域并确定吊机站位；
15.2)安装预埋锚栓系统：
16.在预埋锚杆预埋安装过程中，采用上层环形定位板、下层环形定位板和槽钢支架固定预埋锚杆，上层环形定位板、下层环形定位板与底板面层、底层钢筋焊接固定，槽钢两端焊接支撑板，中部根据下层环形定位板的厚度开口，下层环形定位板的外周周向均布安装槽钢支架，将下层环形定位板卡入槽钢开口处，槽钢支架顶部的支撑板与上层环形定位板焊接；
17.3)钢柱安装和加固：
18.钢柱安装前应在钢柱基础上弹出建筑物的纵、横定位轴线和钢柱的吊装基准线，作为钢柱对位、校正的依据，并对预埋锚杆再次进行检查，确保预埋锚杆与钢柱柱脚上的螺栓孔相对应，以保证钢柱的顺利安装；
19.钢柱安装到位后按照先调整标高，再调整位移，最后调整垂直度的顺序对钢柱进行调校，调整完毕后，将钢柱柱脚螺栓拧紧固定；
20.4)测量型钢柱之间的距离；
21.精确测量钢柱柱脚之间的距离，精确到mm，记录距离。
22.5)截取与钢柱柱脚之间的距离等长度的方钢管，并在方钢管同一位置四面贴上应变片；
23.6)截取的方钢管，通过吊车吊至上节钢柱柱顶进行焊接，使两根钢柱之间通过方钢管连接加固，每根钢柱至少与3根钢柱之间相连接，通过方钢管将所有钢柱联结为整体；
24.7)确定与其中一个钢柱连接的某一方钢管为0#方钢管，测量连接该钢柱的所有方钢管与0#方钢管的夹角，并记录；
25.8)初次测量方钢管上应变片的应变值，记录数据；
26.9)底板混凝土浇筑振捣后，浇筑柱子混凝土，浇筑时均匀下料，振捣时注意避免触碰钢柱；
27.10)混凝土浇注到设计标高后，及时测量方钢管上应变片的应变值，记录数据；
28.11)拆除方钢管；
29.12)采用施工监控计算方法，利用设计好的软件计算型钢柱柱顶偏移量；
30.13)如果偏移量过大，超过规范标准范围，在混凝土初凝前，用倒链或千斤顶及时进行偏差校正；
31.14)施工结束。
32.施工监控计算方法为：
33.αi为i号方钢管与x轴的夹角；
34.li为i号方钢管的长度；
35.fi为i号方钢管的轴力；
36.ξ
1i
为i号方钢管的初始测量值ξ
1i1
、ξ
1i2
、ξ
1i3
和ξ
1i4
的平均值；
37.ξ
2i
为i号方钢管的二次测量值ξ
2i1
、ξ
2i2
、ξ
2i3
和ξ
2i4
的平均值；
38.fi＝(ξ
2i-ξ
1i
)e1a139.e1为方钢管的弹性模量；
40.a1为方钢管的截面积；
41.n为中心型钢柱连接的方钢管个数；
42.α为fr的夹角；
43.fr为fi的合力；
[0044][0045][0046][0047][0048]
再根据f
rx
和f
ry
的正负号判断fr的方向；
[0049]
钢柱相当于悬臂梁；
[0050]
集中荷载作用下自由端的位移计算公式为：
[0051][0052]
h为钢柱的高度；
[0053]
δ为钢柱顶端的水平偏移量；
[0054]
e为钢柱的弹性模量；
[0055]
i为钢柱的惯性矩。
[0056]
本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
[0057]
本发明提供的型钢混凝土钢柱的监控固定系统及其施工监控方法，通过方钢管将柱顶之间连接为整体，保证型钢柱垂直度和稳定性，防止混凝土浇筑过程中型钢柱偏移，提高整体稳定性。解决了型钢混凝土柱施工过程中型钢柱垂直度难以控制的问题。同时在方钢管上安装应变片装置，测量混凝土浇筑前后型钢柱的偏移大小，确保型钢柱不出现超出标准范围的垂直度或偏移，起到施工监控的作用。
附图说明
[0058]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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相邻的附图。
[0059]
图1为本发明中型钢混凝土钢柱的监控固定系统的结构示意图；
[0060]
图2为本发明中方钢管的局部结构示意图；
[0061]
图3为本发明中钢柱与预埋锚栓系统的装配图；
[0062]
图4为本发明中预埋锚栓系统的结构示意图；
[0063]
图5为本发明中预埋锚栓系统的局部结构示意图；
[0064]
图中：1-钢柱、2-方钢管、3-钢柱柱脚、4-应变片、5-预埋锚杆、6-上层环形定位板、7-下层环形定位板、8-槽钢支架、9-上槽钢支撑板、10-下槽钢支撑板、11-筏板上层钢筋、12-筏板下层钢筋、13-螺母、14-斜撑。
具体实施方式
[0065]
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相邻实施例，都属于本发明保护的范围。
[0066]
本发明的目的是提供一种型钢混凝土钢柱的监控固定系统及其施工监控方法，以解决现有技术存在的问题。
[0067]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0068]
本实施例中的型钢混凝土钢柱的监控固定系统，如图1-图5所示，包括柱间支撑系统、预埋锚栓系统和偏移监控系统；柱间支撑系统包括若干连接在各钢柱1之间的方钢管2，每根钢柱1通过方钢管2至少与三根相邻钢柱1相连，方钢管2焊接于钢柱1的柱顶；预埋锚栓系统包括底部预埋于地下顶部连接钢柱柱脚3的若干预埋锚杆；偏移监控系统为设置于各方钢管2上的应变片4，且方钢管2的四个壁面上分别贴有一个应变片4，各应变片4距离方钢管2端部的距离相等。
[0069]
于本具体实施例中，每根钢柱1的底部设置有一组预埋锚杆，每组预埋锚杆中的预埋锚杆5的个数与钢柱柱脚3上的螺栓孔的个数相等，每组预埋锚杆5中的各预埋锚杆5通过加固装置支撑固定；加固装置包括上层环形定位板6、下层环形定位板7和槽钢支架8，上层环形定位板6和下层环形定位板7上设置有固定孔，预埋锚杆5穿插于固定孔内且焊接固定，且上层环形定位板6底部的预埋锚杆5上连接有螺母13；槽钢支架8设置有多个，并周向分布于下层环形定位板7的外周，槽钢支架8的顶部和底部分别设置有上槽钢支撑板9和下槽钢支撑板10，下层环形定位板7的外周设置有分别与各槽钢支架8卡接的多个槽口，上槽钢支撑板9焊接于上层环形定位板6的底部；上层环形定位板6的顶部与筏板上层钢筋焊接固定，各下槽钢支撑板10焊接于筏板下层钢筋的顶部。上槽钢支撑板9和下槽钢支撑板10均为槽钢结构，且与槽钢支架8焊接固定。相邻的两个槽钢支架8的上槽钢支撑板9和下槽钢支撑板10之间连接有斜撑14。
[0070]
基于上述型钢混凝土钢柱的监控固定系统，本实施例还提供了一种型钢混凝土钢柱的监控固定系统的施工监控方法，包括以下步骤：
[0071]
1)施工准备：
[0072]
根据现场实际情况，编制构件加工及运输方案，构件进场交验程序、划分施工区域并确定吊机站位；
[0073]
2)安装预埋锚栓系统：
[0074]
在预埋锚杆5预埋安装过程中，采用上层环形定位板6、下层环形定位板7和槽钢支
架8固定预埋锚杆5，上层环形定位板6、下层环形定位板7与底板面层、底层钢筋焊接固定，槽钢两端焊接支撑板9，中部根据下层环形定位板7的厚度开口，下层环形定位板7外周周向均布安装槽钢支架8，将下层环形定位板7卡入槽钢开口处，槽钢支架8顶部的支撑板9与上层环形定位板6焊接，作为预埋锚杆进行固定和支撑；
[0075]
3)钢柱1安装和加固：
[0076]
钢柱1安装前应在钢柱基础上弹出建筑物的纵、横定位轴线和钢柱1的吊装基准线，作为钢柱1对位、校正的依据，并对预埋锚杆再次进行检查，确保预埋锚杆与钢柱柱脚3上的螺栓孔相对应，以保证钢柱1的顺利安装；
[0077]
钢柱1安装到位后按照先调整标高，再调整位移，最后调整垂直度的顺序对钢柱1进行调校，调整完毕后，将钢柱柱脚3螺栓拧紧固定；
[0078]
4)测量型钢柱1之间的距离；
[0079]
精确测量钢柱柱脚3之间的距离，精确到mm，记录距离li。
[0080]
5)截取与钢柱柱脚3之间的距离li等长度的方钢管2，并在方钢管2同一位置四面贴上应变片4；
[0081]
6)截取的方钢管2，通过吊车吊至上节钢柱1柱顶进行焊接，使两根钢柱1之间通过方钢管2连接加固，每根钢柱1至少与3根钢柱1之间相连接，通过方钢管2将所有钢柱1联结为整体；
[0082]
7)确定与其中一个钢柱1连接的某一方钢管2为0#方钢管，测量连接该钢柱1的所有方钢管2与0#方钢管的夹角αi(俯看逆时针)，并记录；
[0083]
8)初次测量方钢管2上应变片4的应变值，记录数据，例如某一方钢管2的一组应变为ξ
1i1
、ξ
1i2
、ξ
1i3
和ξ
1i4
；
[0084]
9)底板混凝土浇筑振捣后，浇筑柱子混凝土，浇筑时均匀下料，振捣时注意避免触碰钢柱1；
[0085]
10)混凝土浇注到设计标高后，及时测量方钢管2上应变片4的应变值，记录数据，例如某一方钢管2的一组应变为ξ
2i1
、ξ
2i2
、ξ
2i3
和ξ
2i4
；
[0086]
11)拆除方钢管2；
[0087]
12)采用下文中施工监控计算方法，利用设计好的软件计算型钢柱1柱顶偏移量δ；
[0088]
13)如果偏移量δ过大，超过规范标准范围，在混凝土初凝前，用倒链或千斤顶及时进行偏差校正；
[0089]
14)施工结束。
[0090]
施工监控计算方法为：
[0091]
αi为i号方钢管2与x轴的夹角；
[0092]
li为i号方钢管2的长度；
[0093]fi
为i号方钢管2的轴力；
[0094]
ξ
1i
为i号方钢管2的初始测量值ξ
1i1
、ξ
1i2
、ξ
1i3
和ξ
1i4
的平均值；
[0095]
ξ
2i
为i号方钢管2的二次测量值ξ
2i1
、ξ
2i2
、ξ
2i3
和ξ
2i4
的平均值；
[0096]fi
＝(ξ
2i-ξ
1i
)e1a1[0097]
e1为方钢管2的弹性模量；
[0098]
a1为方钢管2的截面积；
[0099]
n为中心型钢柱1连接的方钢管2个数；
[0100]
α为fr的夹角；
[0101]fr
为fi的合力；
[0102][0103][0104][0105][0106]
再根据f
rx
和f
ry
的正负号判断fr的方向；
[0107]
钢柱1相当于悬臂梁；
[0108]
集中荷载作用下自由端的位移计算公式为：
[0109][0110]
h为钢柱1的高度；
[0111]
δ为钢柱1顶端的水平偏移量；
[0112]
e为钢柱1的弹性模量；
[0113]
i为钢柱1的惯性矩。
[0114]
钢柱的位移是由于底板变形或混凝土浇筑过程中的冲击荷载导致，混凝土的静力荷载对型钢柱的影响很小，可忽略不计。
[0115]
本发明应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。