在受限空间中应用的抗辐射超厚重混凝土加固支撑系统

技术领域

本发明属于建筑施工技术领域，更具体的是在受限空间中应用的抗辐射超厚重混凝土加固支撑系统。

背景技术

大多数医院的直线加速器机房抗辐射超厚混凝土结构的墙、超重板均超过1.0m厚，属于大体积混凝土，对于单位面积超厚混凝土结构板的重量可达到4.5～8.0t，单位面积超厚混凝土结构墙体对模板的侧压力可以达到30kN/㎡；在施工过程中，因直线加速器机房空间狭小受限，且抗辐射混凝土是不能随意留置施工缝，混凝土成型后不应有高能射线能够穿透的混凝土裂缝、孔洞等质量缺陷；所以这对于传统的‘直径为48.3×3.6mm钢管+15mm厚胶合木板’的加固支撑体系来说是无法满足直线加速器机房抗辐射超厚混凝土墙、板对其受力需求，而且容易因木模和木方刚度不足造成墙体加固出现胀模或爆模等质量问题，同时空间支撑架体则因为钢管立柱竖向承压能力弱和横向钢管支撑主梁抗弯能力差而无法承受超厚板的自重，导致出现架体失稳和垮塌等施工安全问题，而且支撑体系搭设密集，操作人员在架体内部材料搬运和穿行困难，后期架体验收、整改难度极大，存在极大的架体安全隐患，施工质量难以保证。

鉴于以上问题，为保障医院直线加速器机房抗辐射超厚混凝土结构施工过程中的质量和安全，需研究出一种加固体系牢固、支撑体系稳固和可操作性强的新型加固支撑系统。

发明内容

本发明的目的在于提供在受限空间中应用的抗辐射超厚重混凝土加固支撑系统，可以解决现有的问题。

本发明解决的问题是：

1、对于传统的‘直径为48.3×3.6mm钢管+15mm厚胶合木板’的加固支撑体系来说是无法满足直线加速器机房抗辐射超厚混凝土墙、板对其受力需求，而且容易因木模和木方刚度不足造成墙体加固出现胀模或爆模等质量问题；

2、其次空间支撑架体则因为钢管立柱竖向承压能力弱和横向钢管支撑主梁抗弯能力差而无法承受超厚板的自重，导致出现架体失稳和垮塌等施工安全问题，而且支撑体系搭设密集，操作人员在架体内部材料搬运和穿行困难，后期架体验收、整改难度极大，存在极大的架体安全隐患，施工质量难以保证。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

在受限空间中应用的抗辐射超厚重混凝土加固支撑系统，包括空间整体支撑结构、混凝土板加固结构和混凝土墙体加固结构，混凝土板加固结构设置在空间整体支撑结构的上部，混凝土墙体加固结构位于空间整体支撑结构和混凝土板加固结构的外侧。

作为本发明的进一步技术方案，所述空间整体支撑结构包括双肢格构柱、限位钢托槽、钢垫板、贝雷桁架支撑主梁、斜拉杆和拉结耳板，所述双肢格构柱包括槽钢和缀板，所述限位钢托槽包括钢托板、限位板和限位角钢；所述贝雷桁架支撑主梁包括方钢管主梁、方钢管内撑杆和连接固定铁片，所述混凝土板加固结构包括钢模板和支撑小梁方钢管，所述混凝土墙体加固结构包括止水螺杆、蝶形扣件、合并方钢管、钢模板、拉结支撑杆、拉结耳板和膨胀螺栓。

作为本发明的进一步技术方案，限位钢托槽设置在双肢格构柱的上端，钢垫板位于双肢格构柱的底部，贝雷桁架支撑主梁位于限位钢托槽的内侧，所述斜拉杆固定在两组双肢格构柱之间，斜拉杆呈倾斜设置，两组双肢格构柱和斜拉杆之间通过拉结耳板对接固定。

作为本发明的进一步技术方案，所述缀板位于槽钢的两侧外表面，所述钢托板位于限位板的内侧，所述限位角钢设置在限位板的两侧外表面。

作为本发明的进一步技术方案，方钢管主梁设置在连接固定铁片的四角处，所述方钢管内撑杆固定安装在连接固定铁片的内侧。

作为本发明的进一步技术方案，钢模板设置在支撑小梁方钢管的上端外表面，支撑小梁方钢管固定在贝雷桁架支撑主梁的上端外表面。

作为本发明的进一步技术方案，所述止水螺杆贯穿钢模板，蝶形扣件和合并方钢管均设置在止水螺杆的两端，蝶形扣件位于和合并方钢管的一侧，拉结支撑杆位于钢模板的外表面下部位置，拉结支撑杆和钢模板之间通过拉结耳板对接，所述拉结支撑杆的下端设有膨胀螺栓。

通过利用格构柱优异的竖向承压性能、贝雷桁架梁优异的抗弯稳定性、方钢管良好的抗弯性能和加工灵活以及钢板刚度强和平整度高等构件的优点进行改造和组合，提升支撑系统的整体刚度、强度和稳定性，为医院直线加速器机房结构的抗辐射超厚混凝土墙、板在受限空间中施工提供了一种新型、稳定、受力性能更佳、可操作性强、确保结构施工质量、安全的加固支撑系统，该加固支撑系统不仅在医院直线加速器机房结构施工中避免了因传统‘木模+钢管扣件’加固支撑模式所带来的支撑架体失稳、加固体系胀模或爆模等安全与质量问题，而且满足了医院直线加速器对于抗辐射超厚墙、板结构需一次成型且成型效果好，无高能射线能够穿透的混凝土裂缝、孔洞等高质量要求，实施效果更佳。

作为本发明的进一步技术方案，该系统的具体操作步骤为：

步骤一，根据医院直线加速器机房的墙、板结构确定钢板、支撑立柱、支撑梁、止水螺杆等加固支撑系统相关构件的尺寸和规格；

步骤二，制作双肢格构柱，通过两根槽钢拼接，采用缀板焊接成一个整体，每1.5m长作为一个模数，制作成短的双肢格构柱，根据支撑系统的净空焊接加长格构柱，制作限位钢托槽，采用钢托板作为底板，在两侧焊接两块限位板作为侧板，钢托板底部根据双肢格构柱中部水平净空尺寸焊接4根长100mm的限位角钢，从四个方位卡住限位钢托槽；

步骤三，制作贝雷桁架支撑主梁，采用4根方钢管主梁与若干方钢管内撑杆以45°焊接成长宽高为桁架结构，架体宽度方向连接固定铁片；

步骤四，制作加固钢模板，钢模板分为墙体加固钢模板和板底加固钢模板，对于墙体加固钢模板需在横向位置按间距要求焊接固定合并方钢管，并在模板上按间距要求预留止水螺杆孔洞，保证墙体模板加固过程中止水螺杆能够穿孔固定；

步骤五，混凝土板加固结构的施工，根据医院直线加速器机房抗辐射超厚墙体尺寸拼接钢模板，再用止水螺杆拉结，并用蝶形扣件锁住固定钢模板；墙高三分之一高处在钢模板上焊接固定拉结耳板，用插销将拉结支撑杆固定在拉结耳板上，并用膨胀螺栓固定在底板上，对混凝土板加固结构进行整体加固；

步骤六，空间整体支撑结构的施工，根据医院直线加速器机房的净高扣除钢模板厚度、支撑小梁方钢管的高度、贝雷桁架支撑主梁高度、限位钢托槽的托板厚度和钢垫板厚度，确定双肢格构柱的支撑长度和间距，将双肢格构柱准确放置在钢垫板上，上部套进限位钢托槽，并将贝雷桁架支撑主梁架在限位钢托槽上，在双肢格构柱三等分处的中部焊接固定拉结耳板，用插销将斜拉杆固定在拉结耳板上，然后每隔一跨在每两根双肢格构柱之间拉结斜拉杆，对空间整体支撑结构进行整体稳固；

步骤七，混凝土板加固结构的施工，根据医院直线加速器机房抗辐射超厚板尺寸拼接钢模板，在空间整体支撑结构的施工完成后，在贝雷桁架支撑主梁铺设支撑小梁方钢管，再满铺钢模板。

本发明的有益效果：

1、本发明为一种在受限空间中应用的抗辐射超厚重混凝土加固支撑系统，传统钢管支撑立柱直径为48.3×3.6mm的单根竖向承载能力不大于8kN，双肢格构柱(100×100mm)的单根竖向承载能力不大于300kN，而医院直线加速器机房抗辐射超厚混凝土结构板单位面积1㎡的重量可达4.5～8.0t，所以单位面积内若采用双肢格构柱作为支撑立柱，则数量比钢管支撑立柱直径为48.3×3.6mm柱使用少，间距比钢管宽，同时在双肢格构柱之间拉结斜拉杆，这对于现场架体搭设而言能够获得足够的操作空间和更加稳固的支撑系统，保障架体施工和使用安全；

2、本发明为一种在受限空间中应用的抗辐射超厚重混凝土加固支撑系统，对比传统钢管和木模板，通过采用小型贝雷桁架作为板底支撑主梁能够获得更好的抗弯矩性能，钢模板作为加固模板有足够的刚度，能够获得更好的抗变形效果；

3、本发明为一种在受限空间中应用的抗辐射超厚重混凝土加固支撑系统，通过钢模板、方钢管、拉结支撑杆和止水螺杆的组合应用，在加固超厚墙体时能够使加固结构获得足够刚度，在混凝土浇筑过程中避免应墙体混凝土侧压力过大造成胀模或爆模的情况，保障了施工质量，同时止水螺杆的使用可以满足抗辐射混凝土结构不能留置孔洞的要求，确保混凝土抗辐射的功能；

4、本发明为一种在受限空间中应用的抗辐射超厚重混凝土加固支撑系统，通过利用格构柱优异的竖向承压性能、贝雷桁架梁优异的抗弯稳定性、方钢管良好的抗弯性能和加工灵活以及钢板刚度强和平整度高等构件的优点进行改造和组合，提升加固支撑系统的整体刚度、强度和稳定性，满足了医院直线加速器机房对于抗辐射超厚墙、板结构需一次成型的高质量要求，实施效果更佳。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明在受限空间中应用的抗辐射超厚重混凝土加固支撑系统的整体结构示意图；

图2是本发明在受限空间中应用的抗辐射超厚重混凝土加固支撑系统中双肢格构柱的平面结构图；

图3是本发明在受限空间中应用的抗辐射超厚重混凝土加固支撑系统中双肢格构柱的端部结构图；

图4是本发明在受限空间中应用的抗辐射超厚重混凝土加固支撑系统中限位钢托槽的平面结构图；

图5是本发明在受限空间中应用的抗辐射超厚重混凝土加固支撑系统中混凝土墙体加固结构的立面图；

图6是本发明在受限空间中应用的抗辐射超厚重混凝土加固支撑系统中混凝土板加固结构的立面图；

图7是本发明在受限空间中应用的抗辐射超厚重混凝土加固支撑系统中贝雷桁架支撑主梁的平面结构图；

图8是本发明在受限空间中应用的抗辐射超厚重混凝土加固支撑系统中限位钢托槽的立面结构图。

图中：1、空间整体支撑结构；2、混凝土板加固结构；3、混凝土墙体加固结构；4、双肢格构柱；5、限位钢托槽；6、钢垫板；7、贝雷桁架支撑主梁；8、斜拉杆；9、槽钢；10、缀板；11、钢托板；12、限位板；13、限位角钢；14、方钢管主梁；15、方钢管内撑杆；16、连接固定铁片；17、止水螺杆；18、蝶形扣件；19、合并方钢管；20、钢模板；21、拉结支撑杆；22、拉结耳板；23、膨胀螺栓；24、支撑小梁方钢管。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

如图1-8所示，在受限空间中应用的抗辐射超厚重混凝土加固支撑系统，包括空间整体支撑结构1、混凝土板加固结构2和混凝土墙体加固结构3，混凝土板加固结构2设置在空间整体支撑结构1的上部，混凝土墙体加固结构3位于空间整体支撑结构1和混凝土板加固结构2的外侧。

空间整体支撑结构1包括双肢格构柱4、限位钢托槽5、钢垫板6、贝雷桁架支撑主梁7、斜拉杆8和拉结耳板22，双肢格构柱4包括槽钢9和缀板10，限位钢托槽5包括钢托板11、限位板12和限位角钢13；贝雷桁架支撑主梁7包括方钢管主梁14、方钢管内撑杆15和连接固定铁片16，混凝土板加固结构2包括钢模板20和支撑小梁方钢管24，混凝土墙体加固结构3包括止水螺杆17、蝶形扣件18、合并方钢管19、钢模板20、拉结支撑杆21、拉结耳板22和膨胀螺栓23，双肢格构柱4尺寸为长100毫米、宽度100毫米、高度为3000-5000毫米。

限位钢托槽5设置在双肢格构柱4的上端，钢垫板6位于双肢格构柱4的底部，贝雷桁架支撑主梁7位于限位钢托槽5的内侧，斜拉杆8固定在两组双肢格构柱4之间，斜拉杆8呈倾斜设置，两组双肢格构柱4和斜拉杆8之间通过拉结耳板22对接固定，贝雷桁架支撑主梁7的尺寸为长度1500毫米、宽度100毫米、高度为200毫米。

缀板10位于槽钢9的两侧外表面，钢托板11位于限位板12的内侧，限位角钢13设置在限位板12的两侧外表面。

方钢管主梁14设置在连接固定铁片16的四角处，方钢管内撑杆15固定安装在连接固定铁片16的内侧。

钢模板20设置在支撑小梁方钢管24的上端外表面，支撑小梁方钢管24固定在贝雷桁架支撑主梁7的上端外表面。

止水螺杆17贯穿钢模板20，蝶形扣件18、和合并方钢管19均设置在止水螺杆17的两端，蝶形扣件18位于和合并方钢管19的一侧，拉结支撑杆21位于钢模板20的外表面下部位置，拉结支撑杆21和钢模板20之间通过拉结耳板22对接，拉结支撑杆21的下端设有膨胀螺栓23。

通过利用格构柱优异的竖向承压性能、贝雷桁架梁优异的抗弯稳定性、方钢管良好的抗弯性能和加工灵活以及钢板刚度强和平整度高等构件的优点进行改造和组合，提升支撑系统的整体刚度、强度和稳定性，为医院直线加速器机房结构的抗辐射超厚混凝土墙、板在受限空间中施工提供了一种新型、稳定、受力性能更佳、可操作性强、确保结构施工质量、安全的加固支撑系统；

该加固支撑系统不仅在医院直线加速器机房结构施工中避免了因传统‘木模+钢管扣件’加固支撑模式所带来的支撑架体失稳、加固体系胀模或爆模等安全与质量问题，而且满足了医院直线加速器对于抗辐射超厚墙、板结构需一次成型且成型效果好，无高能射线能够穿透的混凝土裂缝、孔洞等高质量要求，实施效果更佳；

该系统的具体操作步骤为：

步骤一，根据医院直线加速器机房的墙、板结构确定钢板、支撑立柱、支撑梁、止水螺杆17等加固支撑系统相关构件的尺寸和规格；

步骤二，制作双肢格构柱4，通过两根槽钢9拼接，采用缀板10焊接成一个整体，每1.5m长作为一个模数，制作成短的双肢格构柱4，根据支撑系统的净空焊接加长格构柱，制作限位钢托槽5，采用钢托板11作为底板，在两侧焊接两块限位板12作为侧板，钢托板11底部根据双肢格构柱中部水平净空尺寸焊接4根长100mm的限位角钢13，从四个方位卡住限位钢托槽5；

步骤三，制作贝雷桁架支撑主梁7，采用4根方钢管主梁14与若干方钢管内撑杆15以45°焊接成长宽高为桁架结构，架体宽度方向连接固定铁片16；

步骤四，制作加固钢模板20，钢模板20分为墙体加固钢模板20和板底加固钢模板20，对于墙体加固钢模板20需在横向位置按间距要求焊接固定合并方钢管19，并在模板上按间距要求预留止水螺杆17孔洞，保证墙体模板加固过程中止水螺杆17能够穿孔固定；

步骤五，混凝土板加固结构2的施工，根据医院直线加速器机房抗辐射超厚墙体尺寸拼接钢模板20，再用止水螺杆17拉结，并用蝶形扣件18锁住固定钢模板20；墙高三分之一高处在钢模板20上焊接固定拉结耳板22，用插销将拉结支撑杆21固定在拉结耳板22上，并用膨胀螺栓23固定在底板上，对混凝土板加固结构2进行整体加固；

步骤六，空间整体支撑结构1的施工，根据医院直线加速器机房的净高扣除钢模板20厚度、支撑小梁方钢管24的高度、贝雷桁架支撑主梁7高度、限位钢托槽5的托板厚度和钢垫板6厚度，确定双肢格构柱4的支撑长度和间距，将双肢格构柱4准确放置在钢垫板6上，上部套进限位钢托槽5，并将贝雷桁架支撑主梁7架在限位钢托槽5上，在双肢格构柱4三等分处的中部焊接固定拉结耳板22，用插销将斜拉杆8固定在拉结耳板22上，然后每隔一跨在每两根双肢格构柱4之间拉结斜拉杆8，对空间整体支撑结构1进行整体稳固；

步骤七，混凝土板加固结构2的施工，根据医院直线加速器机房抗辐射超厚板尺寸拼接钢模板20，在空间整体支撑结构1的施工完成后，在贝雷桁架支撑主梁7铺设支撑小梁方钢管24，再满铺钢模板20。

本发明为一种在受限空间中应用的抗辐射超厚重混凝土加固支撑系统，传统钢管支撑立柱直径为48.3Ч3.6mm的单根竖向承载能力不大于8kN，双肢格构柱(100×100mm)的单根竖向承载能力不大于300kN，而医院直线加速器机房抗辐射超厚混凝土结构板单位面积1㎡的重量可达4.5～8.0t，所以单位面积内若采用双肢格构柱4作为支撑立柱，则数量比钢管支撑立柱直径为48.3Ч3.6mm柱使用少，间距比钢管宽，同时在双肢格构柱4之间利用拉结斜拉杆8进行加固，这对于现场架体搭设而言能够获得足够的操作空间和更加稳固的支撑系统，保障架体施工和使用安全；

对比传统钢管和木模板，通过采用贝雷桁架支撑主梁7作为板底支撑主梁能够获得更好的抗弯矩性能，钢模板20作为加固模板有足够的刚度，能够获得更好的抗变形效果；

通过钢模板20、方钢管主梁14、拉结支撑杆21和止水螺杆17的组合应用，在加固超厚墙体时能够使加固结构获得足够刚度，在混凝土浇筑过程中避免应墙体混凝土侧压力过大造成胀模或爆模的情况，保障了施工质量，同时止水螺杆17的使用可以满足抗辐射混凝土结构不能留置孔洞的要求，确保混凝土抗辐射的功能；

通过利用双肢格构柱4优异的竖向承压性能、贝雷桁架支撑主梁7优异的抗弯稳定性、方钢管主梁14良好的抗弯性能和加工灵活以及钢板刚度强和平整度高等构件的优点进行改造和组合，提升加固支撑系统的整体刚度、强度和稳定性，满足了医院直线加速器机房对于抗辐射超厚墙、板结构需一次成型的高质量要求，实施效果更佳；

本发明中的空间整体支撑结构1、混凝土板加固结构2和混凝土墙体加固结构3均为超厚重混凝土结构，其可以根据直线加速器机房的特有性，在空间受限的情况下，能够令其获得足够的操作空间和更加稳固的支撑系统，保障架体施工和使用安全，其次满足了医院直线加速器对于抗辐射超厚墙体的要求，同时确保混凝土良好的抗辐射的功能。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。