一种钢结构建筑的增层结构及增层方法与流程

本发明属于建筑施工领域，尤其是涉及一种钢结构建筑的增层结构及增层方法。

背景技术

在常见的扩能改造工程中，原有管廊中的管架内已经铺满了工艺管道，扩能改造后增加的管道在原有管廊内已无位置铺设。为此，需要将原有管架再增高一层，将扩能改造后增加的工艺管道设置在增加的层高上。但是，在钢结构建筑中，原有的管廊顶部设置了钢结构屋面系统，这就需要将管廊顶部的钢结构屋面先拆除，然后再将管架升高，待管架升高后再恢复钢结构屋面。通常，这种管廊升高采用的施工步骤是：拆除屋面瓦、拆除钢檩条、拆除钢支撑及钢屋架、在原管架柱头上安装增加的钢柱及钢梁（即管架增高的一层）、恢复安装钢屋架及屋架支撑、恢复安装钢檩条、恢复安装瓦屋面。

这种常规的施工方法需要较大的场地堆放拆下来的钢结构，拆除过程中有可能造成部分构件损坏，且工期较长并需要支出大量人工费和吊车台班费。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种无需拆除、可整体提升的钢结构建筑的增层结构及增层方法，本发明的方法提升过程稳定，对屋面的限位效果好，可以提升的高度大，同时可以节省大量的人工费和机械台班费，加快施工进度，提高施工安全性。

本发明的钢结构建筑的增层结构包括管架柱、支撑部件、提升柱、提升梁、电动葫芦、钢屋架、钢标尺杆、钢柱，支撑部件固定在管架柱顶部，两个提升柱的一端分别焊接在支撑部件顶面，另一端分别穿过钢屋架的顶面并与提升梁的两端焊接，提升梁中部系挂电动葫芦，电动葫芦与钢屋架连接，钢标尺杆焊接在管架柱顶部一侧，钢柱作为增高的钢柱焊接在管架柱的顶部；其中，

当管架柱顶部没有纵向管架梁时，所述支撑部件包括前后面箍板、侧面箍板、螺栓、角钢、钢牛腿，前后面箍板分别紧贴在管架柱的前后两个面上，前后面箍板外侧等高位置均焊接有水平向角钢，前后相对的角钢通过一组与其垂直的螺栓紧固，侧面箍板焊接在前后面箍板之间并与管架柱的两个侧面紧贴，钢牛腿焊接在侧面箍板上，提升柱焊接在钢牛腿上；

当管架柱的顶部有纵向管架梁时，所述支撑部件包括锚栓、钢板，管架柱两侧的纵向管架梁顶面采用锚栓植筋，钢板通过锚栓紧固在梁顶面，提升柱焊接在钢板上。

本发明的钢结构建筑的增层结构充分利用原建筑结构的立柱和横梁，在原有的立柱和/或横梁上支设提升柱的支撑结构。本发明的提升柱与立柱同轴，提升柱的上端穿过屋面上供其穿过的孔洞，提升时提升柱对屋面起到限位作用，使得提升作业的精确度高，方便后续新增的立柱对齐、安装。

进一步地，所述钢屋架的顶面供提升柱穿过的孔洞处垂直安装有套筒，套筒与钢屋架的顶面固定连接，提升柱从所述套筒中穿过，套筒的内径与提升柱的直径匹配。

在屋面孔洞处安装套筒，套筒与钢屋架顶面固定后，可以对提升柱更好地限位，防止钢屋架水平偏移，还有利于使提升柱在孔洞内的滑动更加平稳，使整个提升操作顺利进行。

进一步地，所述钢牛腿由水平面板和垂直立板组成，垂直立板上设有凹槽，所述凹槽的垂直向宽度等于螺栓的直径，所述凹槽的水平向深度≥螺栓的直径，螺栓穿过凹槽并卡紧。

进一步地，所述前后面箍板上各焊接两条角钢，侧面箍板外侧各有两条螺栓来紧固角钢，钢牛腿的垂直立板上设有上下两个凹槽，每个侧面箍板外侧的两条螺栓分别穿过上下两个凹槽并卡紧。

在钢牛腿的立板上设置一对或两对凹槽供螺栓5穿过，可以增加整个支撑结构的牢固性。

进一步地，所述提升梁上设有缆风绳，进一步确保施工的安全性。

本发明还涉及一种钢结构建筑的增层方法，包括以下步骤：

步骤一、当管架柱顶部没有纵向管架梁时，在需要增高的管架柱顶部设置支撑部件，所述支撑部件的安装方法为：先将前后面箍板一侧的等高位置焊接角钢，将前后面箍板的另一侧紧贴在管架柱的前后两个面上，再用螺栓垂直穿过角钢将前后面箍板紧固在管架柱的前后两面；然后在前后面箍板之间安装侧面箍板，并将侧面箍板紧贴住管架柱两侧面，再将前后面箍板与侧面箍板焊接牢固，将钢牛腿的垂直立板上的凹槽卡住螺栓，将钢牛腿焊接在侧面箍板上；

当管架柱的顶部有纵向管架梁时，在靠近管架柱的纵向管架梁顶面设置支撑部件，所述支撑部件的安装方法为：在管架柱两侧的纵向管架梁顶面采用锚栓植筋，钢板通过锚栓紧固在纵向管架梁顶面；

步骤二、将所有需要增高的管架柱顶部上方的钢屋架的屋面瓦拆去，形成能够使提升柱穿过的洞口；

步骤三、取两条提升柱，使其穿过钢屋架的屋面洞口，并将两条提升柱的一端分别焊接在钢牛腿和/或钢板上，将两条提升柱的另一端分别与提升梁的两端焊接，由此完成一组提升柱的安装；按照同样的方法安装其他管架柱顶部的提升柱；提升柱的高度满足钢屋架提升后的钢柱的安装高度；

步骤四、在需要增高的管架柱的柱头预埋件上焊接钢标尺杆；

步骤五、在提升梁中部系挂同型号同规格的同步电动葫芦，使所有电动葫芦钩头的高度都处于钢标尺杆的同一高度；启动统一按钮使电动葫芦提升到所需要的高度后检查各电动葫芦是否全部同步，若有不同步的立即更换至全部同步为止；

步骤六、将各个电动葫芦与钢屋架通过钢丝绳连接起来；

步骤七、根据钢屋架的提升高度选择性的在提升梁上增设缆风绳；

步骤八、拆除钢屋架与原有管架柱柱头的连接，使钢屋架与管架柱柱头分离；

步骤九、将所有的电动葫芦单个提升处于受力状态后，再启动所有电动葫芦的统一按钮，将整个钢屋架缓缓提升，在提升时通过钢标尺杆随时检查提升的同步情况，直到满足钢柱的安装高度为止；

步骤十、将钢柱安装到需要增高的原有管架柱柱头上，并安装钢柱间的连系梁；

步骤十一、所有钢柱及连系梁安装好后即可启动电动葫芦，缓缓落下钢屋架，使其坐落在新增的钢柱上，检查无误后将钢屋架与增高的钢柱连接牢固。

当原纵向管架梁顶面有预埋钢板时，可省去步骤一，直接将提升柱焊接在预埋钢板上。

进一步地，所述步骤二中，拆去钢屋架的屋面瓦后，在形成的洞口中垂直安装与提升柱的内径相匹配的套筒，将套筒与钢屋架的顶面固定连接，并使提升柱从所述套筒中穿过；所述步骤十一中，先拆除套筒，然后再将钢屋架与增高的钢柱连接牢固。

进一步地，所述钢牛腿由水平面板和垂直立板组成，垂直立板上设有凹槽，所述凹槽的垂直向宽度等于螺栓的直径，所述凹槽的水平向深度≥螺栓的直径，螺栓穿过凹槽并卡紧。

本发明的钢结构建筑的增层结构及增层方法可以将整个屋面系统整体稳定、精确地升高，且提升高度大，新增的钢柱接好后将钢结构屋面整体平稳落下，无需拆除就快速地完成了钢结构屋面的增高任务，节省了大量的人工费和机械台班费，加快了施工进度，降低了施工成本和安全风险。本发明的钢结构建筑的增层结构及增层方法不仅可以用在管廊增高中，也可以用于其它建筑工程。

附图说明

图1是管架柱顶部没有纵向管架梁时钢屋架整体提升过程的结构示意图。

图2是图1的钢屋架系统整体提升后的右视图。

图3是图2的a-a面剖视图。

图4是钢牛腿的正立面结构示意图。

图5是钢牛腿的侧立面结构示意图。

图6是管架柱顶部有纵向管架梁时钢屋架整体提升过程的结构示意图。

图7是图6的屋架系统整体提升后的右视图。

图8是图7的b-b面剖视图。

图中：1.管架柱；2.横向管架梁；3.前后面箍板；4.角钢；5.螺栓；6.侧面箍板；7.钢牛腿；71.垂直立板；72.水平面板；73.凹槽；8.提升柱；81.套筒；9.提升梁；10.电动葫芦；11.钢屋架；12.钢标尺杆；13.钢柱；14.纵向管架梁；15.锚栓；16.钢板；17.缆风绳。

具体实施方式

实施例1

图1是本实施例钢屋架整体提升过程的结构示意图。本实施例中，管架柱1顶部只有横向管架梁12，没有纵向管架梁14。

本实施例的钢结构建筑是管廊，管廊的增层结构包括管架柱1、支撑部件、提升柱8、提升梁9、电动葫芦10、钢屋架11、钢标尺杆12、钢柱13。

如图1至图3所示，支撑部件包括前后面箍板3、侧面箍板6、螺栓5、角钢4、钢牛腿7。两个前后面箍板3分别紧贴在管架柱1顶部的前后两个面上，前后面箍板3外侧各水平焊接有两条角钢4，前后相对的一对角钢4通过两条与其垂直的螺栓5紧固，侧面箍板6焊接在前后面箍板3之间并与管架柱1的两个侧面紧贴，钢牛腿7焊接在侧面箍板6上。

如图4、图5所示，钢牛腿7由水平面板72和垂直立板71组成。垂直立板71上设有凹槽73，所述凹槽73的垂直向宽度等于螺栓5的直径，所述凹槽73的水平向深度大于螺栓5的直径，螺栓5穿过凹槽73并卡紧。

如图1、图2所示，两个提升柱8的一端分别焊接在水平面板72顶面，另一端分别穿过钢屋架11的顶面的垂直套筒81并与提升梁9的两端焊接。套筒81的内径与提升柱8的直径匹配。提升梁9中部系挂电动葫芦10，电动葫芦10与钢屋架11连接。钢标尺杆12焊接在管架柱1顶部一侧，钢柱13作为增高的钢柱焊接在管架柱1的顶部。提升梁9上设有缆风绳17。

图1是本实施例管廊钢屋架11整体提升过程的示意图，图中虚线钢屋架11是原管架的高度，实线钢屋架11是提升后的满足设计要求的高度。

本实施例的工作过程：

步骤一、先将两个前后面箍板3的一侧各水平焊接两条角钢4，然后将前后面箍板3的另一侧紧贴在管架柱1顶部的前后两个面上，再用两条螺栓5穿过角钢4将前后面箍板3紧固在管架柱1的前后两面；然后在前后面箍板3之间安装侧面箍板6，并将侧面箍板6紧贴住管架柱1两侧面，再将前后面箍板3与侧面箍板6焊接牢固，将钢牛腿7的凹槽73卡住上方的螺栓5，将钢牛腿7焊接在侧面箍板6上；

步骤二、将所有需要增高的管架柱1顶部上方的钢屋架11的屋面瓦拆去，形成能够使提升柱8穿过的洞口，在该洞口上安装垂直套筒81；

步骤三、取两条提升柱8，使其穿过钢屋架11的屋面的垂直套筒81，并将两条提升柱8的一端分别焊接在钢牛腿7的水平面板72上，将两条提升柱8的另一端分别与提升梁9的两端焊接；由此安装完成一组提升柱8；然后按照同样的方法安装其他管架柱1顶部的提升柱8；提升柱8的高度满足钢屋架11提升后的钢柱13的安装高度；

步骤四、在需要增高的管架柱1的柱头预埋件上焊接钢标尺杆12；

步骤五、在提升梁9中部系挂同型号同规格的同步电动葫芦10，使所有电动葫芦10钩头的高度都处于钢标尺杆12的同一高度；启动统一按钮使电动葫芦12提升到所需要的高度后检查各电动葫芦12是否全部同步，若有不同步的立即更换至全部同步为止；

步骤六、将各个电动葫芦12与钢屋架11通过钢丝绳连接起来；

步骤七、在提升梁上增设缆风绳；

步骤八、拆除钢屋架11与原有管架柱1柱头的连接，使钢屋架11与管架柱1柱头分离；

步骤九、将所有的电动葫芦12单个提升处于受力状态后，再启动所有电动葫芦12的统一按钮，将整个钢屋架11缓缓提升，在提升时通过钢标尺杆12随时检查提升的同步情况，直到满足钢柱13的安装高度为止；

步骤十、将钢柱13安装到需要增高的原有管架柱1柱头上，并安装钢柱13间的连系梁；

步骤十一、所有钢柱13及连系梁安装好后，启动电动葫芦12，缓缓落下钢屋架11，使其坐落在新增的钢柱13上，拆除套筒81，检查无误后将钢屋架11与增高的钢柱13连接牢固。

实施例2

图6至图8是本实施例的钢屋架整体提升过程的结构示意图。

与实施例1不同之处在于，本实施例的管架柱1的顶部有纵向管架梁14。本实施例中用来支撑提升柱8的是钢板16。本实施例的提升柱8支撑部件包括锚栓15、钢板16，紧挨管架柱1两侧的纵向管架梁14顶面采用锚栓15植筋，钢板16通过锚栓15紧固在梁14顶面，提升柱8焊接在钢板16上。

当原纵向管架梁顶面有预埋钢板时，可省去安装钢板16的步骤，直接将提升柱8焊接在预埋钢板上。

虽然以上描述了本发明的优选实施方案，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方案做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。