本发明涉及建筑结构加固领域，尤其是钢筋混凝土剪力墙结构高荷载作用下墙体置换支撑装置。
背景技术：
目前，在高层工业与民用建筑领域，混凝土结构仍是应用最广范的建筑结构型式之一。该型式具有受力性能良好、施工速度快、耐久性高、施工成本相对低廉等特点。然而，在建筑建设过程中，因施工控制不严及技术措施不到位等种种原因，不可避免地存在结构施工质量不满足设计及相关规范要求等情况，其承载力、舒适性及稳定性将大大降低，因而产生了混凝土结构加固这一领域。根据我国现行《混凝土结构加固设计规范》gb50367-2006，混凝土结构加固方法主要有增大截面法、置换混凝土法、外加预应力法、外粘型钢及纤维复合材料法等等。
在置换混凝土加固领域，加固前一般先对拟置换的混凝土构件用支撑装置进行支撑。现有支撑装置一般根据施工经验或简单计算由钢管及牛腿等构件组成。该类型支撑装置构造相对简单和粗略，加载过程中无精确的荷载监测系统，施工装置安装及拆卸较繁琐，无法高效循环运作，适用于受荷载较小、置换难度小、操作面富裕、施工危险性较小的构件进行置换。
但在高层钢筋混凝土剪力墙混凝土置换加固时，因剪力墙结构存在楼体高度较高，墙体承受荷载巨大，受力复杂，施工操作面狭窄等情况。应用上述常规支撑装置，则存在加荷粗略，无法对支撑装置所加荷载有效计算及监测，加载误差巨大等情况；因支撑装置体积较大，为穿越支撑，往往需破坏墙体钢筋。考虑上述特点，将导致施工危险系数增高、施工难度及风险剧增。此外，置换装置往往无额定支撑载荷，施工可循环性差，经济效益不佳。
技术实现要素：
本发明的技术任务是针对上述现有技术中的不足提供一种钢筋混凝土剪力墙结构高荷载作用下墙体置换支撑装置，该钢筋混凝土剪力墙结构高荷载作用下墙体置换支撑装置通过安装于拟置换剪力墙体上楼层及该层地面相应位置的水平支撑系统，对称安装于水平支撑系统之间的竖向支撑系统，由作用于竖向支撑系统上部的荷载施加及监测装置对水平支撑系统施加荷载，对墙体进行临时支撑，然后凿除旧混凝土，支模浇筑新混凝土，从而达到混凝土置换的效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：它包括水平支撑系统、万向水平仪、竖向支撑系统、荷载施加及监测装置，所述的水平支撑系统包括上横梁和下横梁，所述的上横梁和下横梁上下对应设置，上横梁、下横梁分别安装于拟置换墙体上楼层对应墙体及拟置换墙体近地板底部墙体位置，所述的竖向支撑系统包括左立杆和右立杆，所述的左立杆和右立杆对称设置在上横梁与下横梁之间，所述的荷载施加及监测装置包括两组，两组荷载施加及监测装置分别设置在左立杆和右立杆上部，每组荷载施加及监测装置分别包括螺旋千斤顶、应力传感器和应力显示器，螺旋千斤顶设置在竖向支撑系统的上部，螺旋千斤顶的上部设置有应力传感器，应力传感器的上部为上横梁，所述的应力传感器与应力显示器电联接，所述的上横梁的上部设置有万向水平仪。
所述的上横梁、下横梁分别为箱型钢梁，横截面为155mm×155mm，板厚为20mm。
所述的左立杆、右立杆分别为圆钢管，两端焊接封口，圆钢管外径为159mm，壁厚20mm。
所述的螺旋千斤顶为机械摇臂式螺旋千斤顶。
本发明的钢筋混凝土剪力墙结构高荷载作用下墙体置换支撑装置和现有技术相比，具有以下突出的有益效果：对装置各组成构件进行优化设计，安装时不破坏墙体及楼板钢筋；每套支撑装置具有额定支撑荷载；具有荷载监测装置，支撑装置荷载施加精确，可对所加荷载进行实时监测及增减；具有构造简单明晰、受力明确、安全稳定、组装速度快等特点，可多套装置同时使用，满足高层剪力墙加固置换模块化施工要求，适合高效循环作业，大大提高施工效率，节约施工成本。
附图说明
附图1是钢筋混凝土剪力墙结构高荷载作用下墙体置换支撑装置的主视结构示意图；
附图2是钢筋混凝土剪力墙结构高荷载作用下墙体置换支撑装置的轴侧图；
附图3是钢筋混凝土剪力墙结构高荷载作用下墙体置换支撑装置的左视图；
附图4是钢筋混凝土剪力墙结构高荷载作用下墙体置换支撑装置的俯视图；
附图5是钢筋混凝土剪力墙结构高荷载作用下墙体置换支撑装置的施工安装示意图；
附图标记说明：1、水平支撑系统；11、上横梁；12、下横梁；2、竖向支撑系统；21、左立杆；22、右立杆；3、荷载施加及监测装置；31、螺旋千斤顶；32、应力传感器；33、应力显示器；4、万向水平仪。
具体实施方式
参照说明书附图1至附图5对本发明的钢筋混凝土剪力墙结构高荷载作用下墙体置换支撑装置作以下详细地说明。
本发明的钢筋混凝土剪力墙结构高荷载作用下墙体置换支撑装置，其结构包括水平支撑系统1、万向水平仪4、竖向支撑系统2、荷载施加及监测装置3，所述的水平支撑系统1包括上横梁11和下横梁12，所述的上横梁11和下横梁12上下对应设置，上横梁11、下横梁12分别安装于拟置换墙体上楼层对应墙体及拟置换墙体近地板底部墙体位置，所述的竖向支撑系统2包括左立杆21和右立杆22，所述的左立杆21和右立杆22对称设置在上横梁11与下横梁12之间，所述的荷载施加及监测装置3包括两组，两组荷载施加及监测装置3分别设置在左立杆21和右立杆22上部，每组荷载施加及监测装置3分别包括螺旋千斤顶31、应力传感器32和应力显示器33，螺旋千斤顶31设置在竖向支撑系统2的上部，螺旋千斤顶31的上部设置有应力传感器32，应力传感器32的上部为上横梁11，所述的应力传感器32与应力显示器33电联接，所述的上横梁11的上部设置有万向水平仪4。安装时水平支撑系统1中的上横梁11和下横梁12由万向水平仪4调至水平，左立杆21、右立杆22、螺旋千斤顶31、应力传感器32对称布置且保持竖直。安装成型后，自下而上各部件为：下横梁12、竖向支撑系统2、螺旋千斤顶31、应力传感器32、上横梁11。应力传感器32可时刻监测载荷变化情况，并通过螺旋千斤顶31实时加载或卸载。
所述的上横梁11、下横梁12分别为箱型钢梁，横截面为155mm×155mm，板厚为20mm。便于由墙体主筋间穿越而不破坏主筋。
所述的左立杆21、右立杆22分别为圆钢管，两端焊接封口，与圆钢管全熔焊透，棱角处刨平，便于穿越楼板及墙体；圆钢管外径为159mm，壁厚20mm。左立杆21、右立杆22及上横梁11、下横梁12均经过优化设计，安装时不破坏墙体及楼板钢筋。
所述的螺旋千斤顶31为机械摇臂式螺旋千斤顶。
钢筋混凝土剪力墙结构高荷载作用下墙体置换支撑装置组成简支受理体系，各构件对称安装，竖向构件保持轴心对齐。具体为：上横梁11、下横梁12分别沿剪力墙身左右对称；左立杆21、右立杆22沿剪力墙身左右对称；螺旋千斤顶31、应力传感器32之间保持轴心对齐。
一套钢筋混凝土剪力墙结构高荷载作用下墙体置换支撑装置，其有效支撑荷载可达50吨。
每套支撑装置具有额定的支撑荷载，可多组同时配套循环使用。
在高层钢筋混凝土剪力墙结构墙体置换加固施工前中，需做如下准备工作：
确定拟置换墙体的竖向卸载力f；实验室确定单套支撑装置的承载力f*；计算所需支撑装置安装套数n＝f/f*。
将拟置换墙体按照墙体长度l及支撑安装套数n确定单套置换装置对应支撑墙体长度l*＝l/n。
确定支撑装置各构件孔洞穿越位置，单套装置开洞位置共三类，分别为：拟置换墙体上层墙体水平洞口，该孔洞穿越上横梁11；拟置换墙体近地板底部墙体水平洞口，该孔洞穿越下横梁12；拟置换墙体楼板处竖向洞口，该孔洞穿越左立杆21和右立杆22。
在水平洞口做浆平整后，分别穿越上横梁11、下横梁12，应用万向水平仪4将上横梁11、下横梁12居中整平并嵌固。参照图5所示，两端对称分别安装左立杆21和右立杆22及螺旋千斤顶31。将两侧螺旋千斤顶31摇至距上横梁11底面约100mm，在螺旋千斤顶31上安装应力传感器32(传感器应力应变加载关系已由实验室测定)，并连接应力显示器33。缓慢将螺旋千斤顶31摇至应力传感器32与上横梁11底面接触，并开始加载，加载过程严格按照传感器实验室率定使用。待加载力稳定达到设计卸载值后，拆除相应墙段墙体，支模浇筑新混凝土。
本钢筋混凝土剪力墙结构高荷载作用下墙体置换支撑装置使用时应注意：竖向立杆、螺旋千斤顶31、应力传感器32应严格控制主轴一致，避免偏心；两端螺旋千斤顶31加载过程中应保持匀速上升，用万向水平仪4控制上横梁11、下横梁12保持水平；螺旋千斤顶31各级加载应严格按照实验室应力应变曲线执行，且与应力传感器32配套使用；墙体拆除过程中，应严格监测应力传感器32读数，对数值变化异常点应及时做出判断采取相应补压或调整措施。
本发明的钢筋混凝土剪力墙结构高荷载作用下墙体置换支撑装置具有以下效果：
千斤顶、应力传感器32、应力显示器33配合可实施检测支撑荷载，与设计支撑荷载实施对比，加减荷载灵活精确；安全可靠；
上下横梁12安装位置方便，下横梁12位于拟置换墙体近地板底部墙体位置；上横梁11位于上层楼板约1m位置，高度有利于工人操作，不需借助搭设脚手架及栅栏等辅助设施，安全高效；
该套装置因置换墙体位置除底部下横梁12及侧面左立杆21和右立杆22外，无相关构件遮挡，利于施工支模；混凝土浇筑口位于上层楼板，有利于混凝土的浇筑密实。施工质量有较高保障；
因左立杆21、右立杆22、上横梁11、下横梁12均在保证承载力的前提下经过截面优选，孔洞(墙体及楼板)开设无需过大，穿墙及楼板构件不必破坏结构原有钢筋；
每组具有固定极限承载，可多组同时使用，方便循环作业。
以上所列举的实施方式仅供理解本发明之用，并非是对本发明所描述的技术方案的限定，有关领域的普通技术人员，在权利要求所述技术方案的基础上，还可以作出多种变化或变形，所有等同的变化或变形都应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。