專利名稱：一種用于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件卸載的支撐機(jī)構(gòu)及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種 用于建筑領(lǐng)域的部件及其使用方法，具體來說，涉及一種用于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件卸載的支撐機(jī)構(gòu)及其使用方法。
背景技術(shù)：
在實(shí)際工程中，常常需要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固改造。改造過程中，為了消除被加固構(gòu)件應(yīng)力滯后所造成的對(duì)加固效果的不利影響，或者為了避免拆除構(gòu)件后傳力途徑的變化造成相鄰構(gòu)件承載能力不足，因此需要先卸載再加固改造。目前，常用的卸載方法有角鋼支撐法、立桿支撐法、托梁換柱法等。托梁換柱法不設(shè)置支撐，而是對(duì)所需卸載的柱的上部梁施加預(yù)應(yīng)力或安裝疊合梁進(jìn)行支托，從而達(dá)到卸載目的，該技術(shù)實(shí)施對(duì)原結(jié)構(gòu)要求較多、破損較大，且施工技術(shù)含量高。相對(duì)而言，支撐卸載方法最為常見。但所設(shè)支撐不僅要便于調(diào)節(jié)內(nèi)力從而可以按設(shè)計(jì)要求轉(zhuǎn)移被支撐構(gòu)件所承受的荷載，而且必須操作方便。角鋼支撐法在施工中應(yīng)用較多，柱子所承受的力部分或全部由角鋼來承擔(dān)，但存在施工難度大、影響原結(jié)構(gòu)其他構(gòu)件受力的缺點(diǎn)；立桿支撐來源于橋梁工程，是角鋼支撐的一種優(yōu)化，其底部裝有頂托，可調(diào)節(jié)立桿升降，但也存在著支撐力不便于施加、裝置無法重復(fù)使用的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件卸載的支撐機(jī)構(gòu)，該支撐機(jī)構(gòu)利用菱形的幾何可變特點(diǎn)，可對(duì)被支撐位置形成數(shù)倍于橫桿拉力的支撐合力，確保結(jié)構(gòu)構(gòu)件卸載安全進(jìn)行；同時(shí)本發(fā)明還提供了該支撐機(jī)構(gòu)的使用方法，該方法簡單易操作，具有廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合。技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案—種用于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件卸載的支撐機(jī)構(gòu)，該支撐機(jī)構(gòu)包括四個(gè)受壓斜桿、受拉橫桿、上端板和下端板，四個(gè)受壓斜桿由長度相等的第一受壓斜桿、第二受壓斜桿、第三受壓斜桿和第四受壓斜桿組成，四個(gè)受壓斜桿呈菱形布置，第一受壓斜桿的一端和第二受壓斜桿的一端分別與上端板的下部轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第一受壓斜桿的另一端和第三受壓斜桿的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第二受壓斜桿的另一端和第四受壓斜桿的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第三受壓斜桿的另一端和第四受壓斜桿的另一端分別與下端板的上部轉(zhuǎn)動(dòng)連接，受拉橫桿兩端的外表面設(shè)有螺紋，受拉橫桿的一端穿出第一受壓斜桿和第三受壓斜桿的連接部位，受拉橫桿的另一端穿出第二受壓斜桿和第四受壓斜桿的連接部位，且受拉橫桿的兩端分別設(shè)有一螺母，螺母位于受壓斜桿的外側(cè)。一種權(quán)利要求I所述的用于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件卸載的支撐機(jī)構(gòu)的使用方法，該使用方法包括如下步驟第一步連接支撐機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)被頂撐面通過旋轉(zhuǎn)受拉橫桿兩端外側(cè)的螺母，改變受壓斜桿與受拉橫桿之間的角度，改變支撐機(jī)構(gòu)的高度，使支撐機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)被頂撐面緊密貼合；
第二步支撐機(jī)構(gòu)對(duì)結(jié)構(gòu)被頂撐面施加支撐力用扳手固定受拉橫桿一側(cè)的螺母，用扭力扳手旋轉(zhuǎn)受拉橫桿另一側(cè)的螺母，使得兩個(gè)螺母之間的距離減小，在受拉橫桿中建立拉力，在受壓斜桿中建立壓力，直至實(shí)現(xiàn)支撐機(jī)構(gòu)對(duì)結(jié)構(gòu)被頂撐面施加支撐力。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果I.該支撐機(jī)構(gòu)利用菱形的幾何可變特點(diǎn)，可對(duì)被支撐位置形成數(shù)倍于橫桿拉力的支撐合力，確保結(jié)構(gòu)構(gòu)件卸載安全進(jìn)行。本發(fā)明的四個(gè)受壓斜桿由長度相等的第一受壓斜桿、第二受壓斜桿、第三受壓斜桿和第四受壓斜桿組成，四個(gè)受壓斜桿呈菱形布置。通過調(diào)節(jié)受拉橫桿的有效長度，可以改變支撐機(jī)構(gòu)的高度。在幾何關(guān)系確定后，通過在受拉橫桿中施加拉力，可對(duì)被支撐位置形成數(shù)倍于橫桿拉力的支撐合力，確保結(jié)構(gòu)構(gòu)件卸載安全進(jìn)行。2.支撐力可精確控制。根據(jù)菱形特點(diǎn)，橫向拉桿中拉力L與支撐機(jī)構(gòu)的支撐力P的比值是橫向拉桿與斜向壓桿間夾角Θ的單調(diào)函數(shù)，因此精確控制拉力L，便可精確控制 支撐機(jī)構(gòu)的支撐力P。當(dāng)支撐機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)被頂撐面緊密貼合后，四個(gè)受壓斜桿組成的菱形四條邊與中部橫向拉桿的夾角不再發(fā)生明顯變化，最終的夾角Θ可測(cè)量得到，進(jìn)而通過確定關(guān)系計(jì)算在橫向拉桿中所需施加的拉力，精確控制支撐機(jī)構(gòu)的支撐力。3.適用范圍廣。本發(fā)明的支撐機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的支撐力值范圍大，不僅適用于對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固，也適用于對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行置換，因此適用于加固改造各類場(chǎng)合。4.使用方法簡單易行。本發(fā)明的使用方法包括連接支撐機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)被頂撐面和支撐機(jī)構(gòu)對(duì)結(jié)構(gòu)被頂撐面施加支撐力兩個(gè)步驟，步驟簡單。因?yàn)閮H需要在橫桿中施加僅幾分之一、甚至十幾分之一倍于支撐機(jī)構(gòu)支撐力的拉力，而拉力由扭力扳手施加，僅單個(gè)人力即可完成，容易實(shí)施。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明局部放大圖。圖3是本發(fā)明中轉(zhuǎn)換支座的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中有第一受壓斜桿I、第二受壓斜桿2、第三受壓斜桿3、第四受壓斜桿4、受拉橫桿5、上端板6、下端板7、螺母8、耳板9、銷10、底板11、斜板12、加強(qiáng)肋13、彈性元件14。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。本發(fā)明提出了一種用于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件卸載的支撐機(jī)構(gòu)，該支撐機(jī)構(gòu)適用于為了消除被加固構(gòu)件應(yīng)力滯后所造成的對(duì)加固效果的不利影響，或者為了避免臨時(shí)拆除構(gòu)件后傳力途徑的變化造成相鄰構(gòu)件承載能力不足，需要先卸載再加固改造的結(jié)構(gòu)。如圖I所示，本發(fā)明的一種用于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件卸載的支撐機(jī)構(gòu)，包括四個(gè)受壓斜桿、受拉橫桿5、上端板6和下端板7。受壓斜桿的截面形狀不限定，但優(yōu)選為槽鋼、圓鋼、H型鋼、或者工字鋼。如圖I中選擇的是槽鋼。受拉橫桿5優(yōu)選為圓形截面拉桿。四個(gè)受壓斜桿由長度相等的第一受壓斜桿I、第二受壓斜桿2、第三受壓斜桿3和第四受壓斜桿4組成。四個(gè)受壓斜桿呈菱形布置。第一受壓斜桿I的一端和第二受壓斜桿2的一端分別與上端板6的下部轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第一受壓斜桿I的另一端和第三受壓斜桿3的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第二受壓斜桿2的另一端和第四受壓斜桿4的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第三受壓斜桿3的另一端和第四受壓斜桿4的另一端分別與下端板7的上部轉(zhuǎn)動(dòng)連接。受拉橫桿5兩端的外表面設(shè)有螺紋，受拉橫桿5的一端穿出第一受壓斜桿I和第三受壓斜桿3的連接部位,受拉橫桿5的另一端穿出第二受壓斜桿2和第四受壓斜桿4的連接部位，且受拉橫桿5的兩端分別設(shè)有一螺母8，螺母8位于受壓斜桿的外側(cè)。如圖I所示，四個(gè)受壓斜桿的每個(gè)端部均設(shè)有一個(gè)耳板9，第一受壓斜桿I 一端的耳板9和第二受壓斜桿2—端的耳板9分別與上端板6的下部通過銷10連接，第一受壓斜桿I另一端的耳板9和第三受壓斜桿3 —端的耳板5通過銷10連接，第二受壓斜桿2另一端的耳板9和第四受壓斜桿4 一端的耳板9通過銷10連接，第三受壓斜桿3另一端的耳板9和第四受壓斜桿4另一端的耳板9分別與下端板7的上部通過銷10連接。通過設(shè)置耳板9和銷10，來實(shí)現(xiàn)零件之間的轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖2所示，為了保證扳手可以對(duì)螺母8施加作用力，所述的用于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件卸載的支撐機(jī)構(gòu)還包括中空的彈性元件14，該彈性元件14套裝在受拉橫桿5上，且位于螺母 8和銷10之間。這樣設(shè)置彈性元件14后，彈性元件14的一端可抵靠在銷10上，彈性元件14的另一端可抵靠在螺母8上，避免螺母8卡在兩個(gè)平行的耳板中間，使得扳手無法旋轉(zhuǎn)施力。彈性元件14可以是空心圓鋼管、彈簧或其他彈性體。上述用于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件卸載的支撐機(jī)構(gòu)的使用方法，包括如下步驟第一步連接支撐機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)被頂撐面通過旋轉(zhuǎn)受拉橫桿5兩端外側(cè)的螺母8，改變受壓斜桿與受拉橫桿5之間的角度，改變支撐機(jī)構(gòu)的高度，使支撐機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)被頂撐面緊密貼合。在第一步中，當(dāng)支撐機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)被頂撐面相垂直時(shí)，支撐機(jī)構(gòu)的上端板6和下端板7用螺栓或化學(xué)錨栓固定于結(jié)構(gòu)上。當(dāng)支撐機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)被頂撐面不垂直時(shí)，安裝轉(zhuǎn)換支座，轉(zhuǎn)換支座的底板11與結(jié)構(gòu)被頂撐面采用螺栓或化學(xué)錨栓固定連接，轉(zhuǎn)換支座的斜板12與支撐機(jī)構(gòu)相垂直，且采用螺栓連接斜板12與支撐機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)換支座的底板11與斜板12之間用加強(qiáng)肋13進(jìn)行連接。如圖3所示，轉(zhuǎn)換支座包括底板11、斜板12和加強(qiáng)肋13，底板11平行于被頂撐面布置，斜板12傾斜于被頂撐面布置，且底板11和斜板12之間設(shè)置加強(qiáng)肋13進(jìn)行固定連接。第二步支撐機(jī)構(gòu)對(duì)結(jié)構(gòu)被頂撐面施加支撐力用扳手固定受拉橫桿5 —側(cè)的螺母8，用扭力扳手旋轉(zhuǎn)受拉橫桿5另一側(cè)的螺母8，使得兩個(gè)螺母8之間的距離減小，在受拉橫桿5中建立拉力，在受壓斜桿f 4中建立壓力，直至實(shí)現(xiàn)支撐機(jī)構(gòu)對(duì)結(jié)構(gòu)被頂撐面施加支撐力。上述用于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件卸載的支撐機(jī)構(gòu)的制備方法是( I)在每根受壓斜桿的端部焊接一個(gè)帶孔耳板，同時(shí)在上端板6和下端板7上焊接帶孔耳板，耳板上的孔可以為圓孔，便于部件之間的轉(zhuǎn)動(dòng)，然后采用圓形插銷連接受壓斜桿之間、以及受壓斜桿和上端板6或下端板7之間的耳孔，使得四根受壓斜桿、上端板6和下端板7組成一個(gè)整體，且呈菱形的形狀；(2)在連接第一受壓斜桿I和第三受壓斜桿3的銷上鉆孔，在連接第二受壓斜桿2和第四受壓斜桿4的銷上鉆孔，再將受拉橫桿5的兩端分別穿過銷上的孔，并將螺母8旋扭在受拉橫桿5的兩端；(3)在上端板6和下端板7上鉆螺栓孔，用于將支撐機(jī)構(gòu)與被頂支撐面連接。本發(fā)明的一種用 于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件卸載的支撐機(jī)構(gòu)，不僅受拉橫桿5的拉力便于施加和控制，而且通過調(diào)節(jié)菱形角度控制整套支撐機(jī)構(gòu)的高度，可以適應(yīng)實(shí)際凈高存在的差
巳通過在受拉橫桿5兩端外側(cè)旋轉(zhuǎn)螺母8改變受拉橫桿5的有效長度，受壓斜桿與受拉橫桿5所形成角度變大，從而改變支撐機(jī)構(gòu)的整體高度，使支撐機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)緊密貼合。受拉橫桿5的有效長度是指受拉橫桿5上位于兩個(gè)螺母8之間的長度。然后旋轉(zhuǎn)一側(cè)螺母，使受拉橫桿5張拉,從而使菱形支撐機(jī)構(gòu)在另一對(duì)角線方向?qū)Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生支撐力。受拉橫桿5中的拉力為L,支撐機(jī)構(gòu)的支撐力為P,受拉橫桿5與受壓斜桿之間的夾角為Θ ,根據(jù)力的平衡關(guān)系P=L *tg Θ，可由受拉橫桿5所受的橫向拉力求出支撐機(jī)構(gòu)的支撐力。在相同的支撐力條件下，受壓斜桿與受拉橫桿5之間的角度越大，受拉橫桿5所需的拉力越小。通過調(diào)節(jié)受拉橫桿5拉力控制支撐力，在支撐機(jī)構(gòu)所在位置產(chǎn)生荷載，以達(dá)到卸載目的。受拉橫桿5中拉力小，因而便于施加和控制。支撐機(jī)構(gòu)的高度可調(diào)且設(shè)置靈活，可根據(jù)實(shí)際需要將多套支撐機(jī)構(gòu)組合使用和重復(fù)使用。該菱形的可調(diào)支撐機(jī)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用效果良好。
權(quán)利要求
1.一種用于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件卸載的支撐機(jī)構(gòu)，其特征在于，該支撐機(jī)構(gòu)包括四個(gè)受壓斜桿、受拉橫桿(5)、上端板(6)和下端板(7)，四個(gè)受壓斜桿由長度相等的第一受壓斜桿(I)、第二受壓斜桿(2)、第三受壓斜桿(3)和第四受壓斜桿(4)組成，四個(gè)受壓斜桿呈菱形布置，第一受壓斜桿(I)的一端和第二受壓斜桿(2)的一端分別與上端板(6)的下部轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第一受壓斜桿(I)的另一端和第三受壓斜桿(3)的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第二受壓斜桿(2)的另一端和第四受壓斜桿(4)的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第三受壓斜桿(3)的另一端和第四受壓斜桿(4)的另一端分別與下端板(7)的上部轉(zhuǎn)動(dòng)連接，受拉橫桿(5)兩端的外表面設(shè)有螺紋，受拉橫桿(5)的一端穿出第一受壓斜桿(I)和第三受壓斜桿(3)的連接部位，受拉橫桿(5)的另一端穿出第二受壓斜桿(2)和第四受壓斜桿(4)的連接部位，且受拉橫桿(5)的兩端分別設(shè)有一螺母(8 )，螺母(8 )位于受壓斜桿的外側(cè)。
2.按照權(quán)利要求I所述的用于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件卸載的支撐機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述的四個(gè)受壓斜桿的每個(gè)端部均設(shè)有一個(gè)耳板(9)，第一受壓斜桿(I) 一端的耳板(9)和第二受壓斜桿(2)—端的耳板(9)分別與上端板(6)的下部通過銷(10)連接，第一受壓斜桿(I)另一端的耳板(9)和第三受壓斜桿(3)—端的耳板(5)通過銷(10)連接，第二受壓斜桿(2)另一端的耳板(9)和第四受壓斜桿(4) 一端的耳板(9)通過銷(10)連接，第三受壓斜桿(3)另一端的耳板(9)和第四受壓斜桿(4)另一端的耳板(9)分別與下端板(7)的上部通過銷(10)連接。
3.按照權(quán)利要求I所述的用于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件卸載的支撐機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述的四個(gè)受壓斜桿為槽鋼、圓鋼、H型鋼、或者工字鋼。
4.按照權(quán)利要求I所述的用于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件卸載的支撐機(jī)構(gòu)，其特征在于， 所述的受拉橫桿(5)為圓形截面拉桿。
5.按照權(quán)利要求I所述的用于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件卸載的支撐機(jī)構(gòu)，其特征在于，還包括中空的彈性元件(14)，該彈性元件(14)套裝在受拉橫桿(5)上，且位于螺母(8)和銷(10)之間。
6.一種權(quán)利要求I所述的用于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件卸載的支撐機(jī)構(gòu)的使用方法，其特征在于，該使用方法包括如下步驟 第一步連接支撐機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)被頂撐面通過旋轉(zhuǎn)受拉橫桿(5)兩端外側(cè)的螺母(8)，改變受壓斜桿與受拉橫桿(5)之間的角度，改變支撐機(jī)構(gòu)的高度，使支撐機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)被頂撐面緊密貼合； 第二步支撐機(jī)構(gòu)對(duì)結(jié)構(gòu)被頂撐面施加支撐力用扳手固定受拉橫桿(5) —側(cè)的螺母(8)，用扭力扳手旋轉(zhuǎn)受拉橫桿(5)另一側(cè)的螺母(8)，使得兩個(gè)螺母(8)之間的距離減小，在受拉橫桿(5)中建立拉力，在受壓斜桿中建立壓力，直至實(shí)現(xiàn)支撐機(jī)構(gòu)對(duì)結(jié)構(gòu)被頂撐面施加支撐力。
7.按照權(quán)利要求6所述的用于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件卸載的支撐機(jī)構(gòu)的使用方法，其特征在于，所述的第一步中，當(dāng)支撐機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)被頂撐面相垂直時(shí)，支撐機(jī)構(gòu)的上端板(6)和下端板(7)用螺栓或化學(xué)錨栓固定于結(jié)構(gòu)上；當(dāng)支撐機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)被頂撐面不垂直時(shí)，安裝轉(zhuǎn)換支座，轉(zhuǎn)換支座的底板(11)與結(jié)構(gòu)被頂撐面采用螺栓或化學(xué)錨栓固定連接，轉(zhuǎn)換支座的斜板(12)與支撐機(jī)構(gòu)相垂直，且采用螺栓連接斜板(12)與支撐機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)換支座的底板(11)與斜板(12)之間用加強(qiáng)肋(13)進(jìn)行連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件卸載的支撐機(jī)構(gòu)，包括四個(gè)受壓斜桿、受拉橫桿、上端板和下端板，第一受壓斜桿和第二受壓斜桿分別與上端板轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第一受壓斜桿和第三受壓斜桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第二受壓斜桿和第四受壓斜桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第三受壓斜桿和第四受壓斜桿分別與下端板轉(zhuǎn)動(dòng)連接，受拉橫桿兩端的外表面設(shè)有螺紋，受拉橫桿的一端穿出第一受壓斜桿和第三受壓斜桿的連接部位，受拉橫桿的另一端穿出第二受壓斜桿和第四受壓斜桿的連接部位，且受拉橫桿的兩端分別設(shè)有一螺母。該支撐機(jī)構(gòu)的使用方法第一步連接支撐機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)被頂撐面；第二步支撐機(jī)構(gòu)對(duì)結(jié)構(gòu)被頂撐面施加支撐力。該支撐機(jī)構(gòu)及使用方法可確保結(jié)構(gòu)構(gòu)件卸載安全進(jìn)行。
文檔編號(hào)E04G23/02GK102913001SQ20121039746
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月18日
發(fā)明者朱虹, 吳京, 陳昊陽 申請(qǐng)人:東南大學(xué)