CN101994325B - 一种加固基础及提高既有建筑刚性基础抗弯剪能力的方法 - Google Patents
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Abstract
一种加固基础及提高既有建筑刚性基础抗弯剪能力的方法，包括原有刚性基础和其上的承重结构，所述原有刚性基础之下设置抗弯钢构件，根据设计计算值对原有刚性基础的长度和宽度进行扩展，在新旧基础交界面上涂有一层界面剂，在原有刚性基础的四周和承重结构的根部浇注一个比原有刚性基础加宽加长的新扩展基础，下置抗弯钢构件被浇注在新扩展基础内，原有刚性基础的上部及侧置钢筋笼被浇注的混凝土填实，与新扩展基础浇筑成整体。本发明适用范围广，对原刚性基础材料要求不高，下置抗弯钢构件安全可靠；基本上不影响该既有建筑居民或工作员工的正确生活或工作，操作简单，可广泛应用于建筑加固改造施工中。
Description
技术领域
发明涉及一种建筑加固基础及其施工方法。
背景技术
在现行的《建筑地基基础设计规范》（GB50007）中对刚性基础和扩展基础作如下定义：无筋扩展基础，旧称刚性基础，指的是由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合土等材料组成的，且不需配置钢筋的墙下条形基础或柱下独立基础。刚性基础承抗弯矩或剪力能力很弱。
扩展基础，指的是这种基础将上部结构传来的荷载，通过向侧边扩展成一定底面积，使作用在基底的压应力等于或小于地基土的允许承载力，而基础内部的应力应同时满足材料本身的强度要求。扩展基础的抗弯矩和抗剪力能力可以根据上部结构荷载要求来设计。
在现有的《既有建筑地基基础加固技术规范》（JGJ123）及相关资料中，针对既有建筑基础的加固，只涉及到既有建筑地基承载力不足或基础底面尺寸不满足规范要求时的加固，并没有改变基础的力的传递模式，也就是说针对刚性基础的改造，改造完以后还是刚性基础；针对扩展基础的改造，改造完以后还是扩展基础，未涉及本专利提到的将刚性基础改造成扩展基础的情况。
发明内容
本发明的目的是提供一种加固基础及提高既有建筑刚性基础抗弯剪能力的方法，要解决传统施工方法无法将刚性基础改造成扩展基础的技术问题；并解决传统加固施工适应范围小、要求高，工序繁琐的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种加固基础，包括原有刚性基础和其上的承重结构，所述原有刚性基础的底部穿有至少一排下置抗弯钢构件，下置抗弯钢构件两端突出于原有刚性基础底部的侧边，原有刚性基础的周围有侧置钢筋笼,下置抗弯钢构件的端部与侧置钢筋笼交叉、且被混凝土浇注成整体，形成一个比原有刚性基础加宽加长加高的新扩展基础，基础的加固范围根据基础加固或增加荷载后上部结构传至基础顶面的竖向力设计值和基础加固或增加荷载后作用于基础底面的力矩设计值确定，在新旧基础交界面涂有一层界面剂，新扩展基础与原有刚性基础侧面和承重结构的根部浇筑为一体，新扩展基础的外形呈台状或台阶状。
所述原有刚性基础可以是柱下独立基础或墙下条形基础，承重结构可以是柱或墙体。
所述新扩展基础的台面呈下斜面或平面状。
所述下置抗弯钢构件可以是钢管或型钢，侧置钢筋笼是空间纵横交叉的钢筋网。
一种提高既有建筑刚性基础抗弯剪能力的方法，其特征在于：步骤如下：
步骤1，在原有刚性基础周围开挖操作坑或操作沟，露出原有刚性基础，操作坑的深度低于原基础的底标高，设计出拟扩展基础的长度、宽度、高度和承载力；
步骤2，将原有刚性基础外周与拟扩展基础的界面凿毛和刷洗干净，在操作坑或操作沟内的地基上铺设垫层，其材料及厚度与原基础垫层的材料及厚度相同；
步骤3，进行抗弯验算，计算下置抗弯钢构件的配置数量，在操作坑原有刚性基础之下植入下置抗弯钢构件；
步骤4，在拟扩展基础周边支模板，在新旧基础交界面上涂一层界面剂，浇筑混凝土，与下置抗弯钢构件一起形成新扩展基础，新扩展基础的两侧根基嵌入原有刚性基础的阶梯部位，新扩展基础的上部包在承重结构的根部呈下斜面或台阶状。
所述步骤1的操作坑的平面尺寸要比加固基础设计后的长、宽各边超出50cm，新扩展基础的长度、宽度、高度和承载力的设计步骤如下：
根据既有建筑地基的设计资料，得到原有地基承载力特征值，或直接确定现有实际的地基承载力特征值；调查现有既有建筑加固改造的设计资料，得到基础加固或增加荷载后上部结构传至基础顶面的竖向力设计值，基础加固或增加荷载后作用于基础底面的力矩设计值；根据得到的F值、M值，根据现行的《既有建筑地基基础加固技术规范》（JGJ123）和得到的地基承载力特征值，先估算得到加固基础的长度、宽度，再验算地基承载力特征值，直至满足为止，得到需加固基础的长度和宽度；设计基础的高度，作抗剪验算,验算柱与基础交接处以及基础变阶处的受冲切承载力。
所述步骤3中，下置抗弯钢构件的配置数量根据现行的《建筑地基基础设计规范》（GB50007）对基础的抗弯能力计算验算。
所述步骤4中，对于新浇注的混凝土强度不低于C20，如果原基础因机械损伤、不均匀沉降、冻胀等其他非荷载原因引起开裂或损坏时，需进行基础补强注浆加固法等加固方法进行加固。
所述步骤3，对于墙下条形基础，在在其结构墙基处下置抗弯钢构件，按长度1.0～2.0m划分成单独分段进行施工。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：
本发明克服了传统施工方法适用范围小，对原刚性基础材料要求高的缺点，解决了传统施工方法无法将刚性基础改造成扩展基础的技术问题。
由于采用了下置抗弯钢构件及设置原基础周边设置钢筋混凝土梁，本发明将可原有刚性基础改造成扩展基础，大大提高原刚性基础的抗弯矩抗剪力能力，且施工适用范围广，对原刚性基础材料要求不高，下置抗弯钢构件安全可靠；基本上不影响该既有建筑居民或工作员工的正确生活或工作，操作简单，是便于推广应用的技术进步，可广泛应用于建筑加固改造施工中，尤其是针对修建年代比较久、沉降已经稳定的既有建筑。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明的基础平面结构示意图。
图2是本发明的施工步骤1结构示意图。
图3是本发明的施工步骤2结构示意图。
图4是本发明的施工步骤2另一张结构示意图。
图5是本发明加固后效果结构示意图。
附图标记：1－原有刚性基础、2－承重结构、3－原地基垫层、4－操作坑、5－基础加固范围、6－在新旧基础交界面、7－下置抗弯钢构件、8－新扩展基础、9－侧置钢筋笼。
具体实施方式
实施例参见图1、图3、图5所示，一种加固基础，包括原有刚性基础1和其上的承重结构2，所述原有刚性基础1的底部穿有至少一排下置抗弯钢构件7，下置抗弯钢构件7两端突出于原有刚性基础1底部的侧边，原有刚性基础1的周围有侧置钢筋笼9，下置抗弯钢构件7的端部与侧置钢筋笼9交叉、且被混凝土浇注成整体，形成一个比原有刚性基础1加宽加长加高扩展的新扩展基础8内，基础的加固范围5根据基础加固或增加荷载后上部结构传至基础顶面的竖向力设计值和基础加固或增加荷载后作用于基础底面的力矩设计值确定，在新旧基础交界面6上涂有一层界面剂，新扩展基础8与原有刚性基础1侧面和承重结构2的根部筑为一体。
所述原有刚性基础1是柱下独立基础或墙下条形基础，承重结构2是柱或墙体。
所述新扩展基础8的台面呈下斜面或平面状。
所述下置抗弯钢构件7可以是钢管或型钢，侧置钢筋笼9是空间纵横交叉的钢筋网。
参见图2、图3、图4，一种提高既有建筑刚性基础抗弯剪能力的方法，包括以下步骤：
步骤1、调查既有建筑基础的设计资料，得到既有建筑基础的设计参数，包括基础的长度 
、宽度、基础的高度
、基础的强度、原有传递到基础的上部荷载（竖向力设计值
、作用于基础底面的力矩设计值
）。
步骤2、调查既有建筑地基的设计资料，得到原有地基承载力特征值（
），也可直接确定现有实际的地基承载力特征值（
）。
步骤3、调查现有既有建筑加固改造的设计资料，得到基础加固或增加荷载后上部结构传至基础顶面的竖向力设计值（F），基础加固或增加荷载后作用于基础底面的力矩设计值（M）。
步骤4、设计基础的长度l、宽度b
根据步骤3得到的F值、M值，根据现行的《既有建筑地基基础加固技术规范》（JGJ123）和步骤2得到的地基承载力特征值（
），先估算得到加固基础的长度、宽度，再验算地基承载力特征值（
），直至满足为止，得到需加固基础的长度l、宽度b；
当轴心荷载作用时：
当偏心荷载作用时，除符合上式，还需符合下式要求：
其中；
其中
由步骤2取得，F由步骤3取得，M由步骤3取得，其它符号详见现行的《既有建筑地基基础加固技术规范》（JGJ123）的5.1.1条。
步骤5、设计基础的高度、并作抗剪验算
抗剪验算，需验算柱与基础交接处以及基础变阶处的受冲切承载力，验算公式如下：
上式中：
h 0—基础有效高度；
其它符号详见现行的《建筑地基基础设计规范》（GB50007）的8.2.7条。
步骤6、设计基础底板配置数量、并作抗弯验算
根据步骤3取得的F值、M值和步骤4，根据现行的《建筑地基基础设计规范》（GB50007）对基础的抗弯能力计算验算，并得到基础板底的配置数量（
）；
符号详见现行的《建筑地基基础设计规范》（GB50007）的8.2.7条；
基础底板配筋验算应按现行的《混凝土结构设计规范》（GB50010）计算。基础底板内受力钢筋面积可按下式确定：
其中：
M—M Ⅰ或M Ⅱ；
fy—钢筋抗拉强度设计值，
并按此值，进行配筋。
步骤7、在原有刚性基础周围开挖操作坑4或操作沟，开挖操作坑4深度只要开挖到加固设计后基底标高，一般是低于原基础10～30cm，平面尺寸要比设计后的长、宽各边超出50cm，并挖走原基础以上的所有浮土露出基础，将原基础凿毛和刷洗干净，对加宽部分，在其地基铺设垫层，其材料及厚度与原基础垫层的材料及厚度相同，按设计要求，植入抗弯构件（配置数量不小于步骤6得到的
值及相关建筑规范构造要求），支模板，在新旧基础交界面上涂一层界面剂，浇筑混凝土成型。
所述步骤1中，如果没有既有建筑的设计资料，需委托有相应资质的检测单位进行检测测定。
所述步骤4中，如果原基础因机械损伤、不均匀沉降、冻胀等其他非荷载原因引起开裂或损坏时，需进行基础补强注浆加固法等加固方法进行加固。
所述步骤7，对于新增加的混凝土土强度不低于C20。
所述步骤7，开挖时并不扰动原基础下的土体。
所述步骤7，对于柱下独立基础，在基础四周设置钢筋混凝土梁。
所述步骤7，对于柱下独立基础，在基础的两个方向都植入抗弯构件。
所述步骤7，对于墙下条形基础，按长度1.0～2.0m划分成单独分段进行施工。
所述步骤7，对于墙下条形基础，只在垂直基础的方向植入抗弯构件。
所述步骤7，对于墙下条形基础，只在沿基础两边设置钢筋混凝土梁。
Claims (9)
1.一种加固基础，包括原有刚性基础（1）和其上的承重结构（2），其特征在于：所述原有刚性基础（1）的底部穿有至少一排下置抗弯钢构件（7），下置抗弯钢构件（7）两端突出于原有刚性基础（1）底部的侧边，原有刚性基础（1）的周围有侧置钢筋笼（9）,下置抗弯钢构件（7）的端部与侧置钢筋笼（9）交叉、且被混凝土浇注成整体，形成一个比原有刚性基础（1）加宽加长加高扩展的新扩展基础（8），基础的加固范围（5）根据基础加固或增加荷载后上部结构传至基础顶面的竖向力设计值和基础加固或增加荷载后作用于基础底面的力矩设计值确定，在新旧基础交界面（6）涂有一层界面剂，新扩展基础（8）与原有刚性基础（1）侧面和承重结构（2）的根部浇筑为一体，新扩展基础（8）的外形为台状或台阶状。
2.根据权利要求1所述的加固基础，其特征在于：所述原有刚性基础（1）是柱下独立基础或墙下条形基础，承重结构（2）是柱或墙体。
3.根据权利要求2所述的加固基础，其特征在于：所述新扩展基础（8）的台面呈平面或呈下斜面。
4.根据权利要求2所述的加固基础，其特征在于：所述下置抗弯钢构件（7）是钢管或型钢。
5.一种提高既有建筑刚性基础抗弯剪能力的权利要求1所述加固基础的施工方法，其特征在于：步骤如下：
步骤1，在原有刚性基础（1）周围开挖操作坑（4）或操作沟，露出原有刚性基础（1），操作坑（4）的深度低于原基础的底标高，设计出拟扩展基础的长度、宽度、高度和承载力；
步骤2，将在新旧基础交界面（6）处的原基础界面凿毛和刷洗干净，在操作坑（4）或操作沟内的地基上铺设垫层，其材料及厚度与原基础垫层（3）的材料及厚度相同；
步骤3，进行抗弯验算，计算下置抗弯钢构件（7）的配置数量，在操作坑（4）原有刚性基础（1）之下植入下置抗弯钢构件（7）；
步骤4，在拟扩展基础周边支模板，在新旧基础交界面（6）涂一层界面剂，浇筑混凝土，与下置抗弯钢构件（7）一起形成新扩展基础（8），新扩展基础（8）的上部包在承重结构（2）的根部呈台状或台阶状。
6.根据权利要求5所述提高既有建筑刚性基础抗弯剪能力的权利要求1所述加固基础的施工方法，其特征在于：所述步骤1的操作坑（4）的平面尺寸要比加固基础设计后的长、宽各边超出50cm，新扩展基础（8）的长度、宽度、高度和承载力的设计步骤如下：
根据既有建筑地基的设计资料，得到原有地基承载力特征值，或直接确定现有实际的地基承载力特征值；调查现有既有建筑加固改造的设计资料，得到基础加固或增加荷载后上部结构传至基础顶面的竖向力设计值，基础加固或增加荷载后作用于基础底面的力矩设计值；根据得到的F值、M值，根据现行的《既有建筑地基基础加固技术规范》（JGJ123）和得到的地基承载力特征值，先估算得到加固基础的长度、宽度，再验算地基承载力特征值，直至满足为止，得到需加固基础的长度和宽度；设计基础的高度，作抗剪验算,验算柱与基础交接处以及基础变阶处的受冲切承载力。
7.根据权利要求5所述提高既有建筑刚性基础抗弯剪能力的权利要求1所述加固基础的施工方法，其特征在于：所述步骤3中，下置抗弯钢构件（7）的配置数量根据现行的《建筑地基基础设计规范》（GB50007）对基础的抗弯能力计算验算。
8.根据权利要求5所述提高既有建筑刚性基础抗弯剪能力的权利要求1所述加固基础的施工方法，其特征在于：所述步骤4中，对于新浇注的混凝土强度不低于C20，如果原基础因非荷载原因引起开裂或损坏时，需采用基础补强注浆加固法进行加固。
9.根据权利要求5所述提高既有建筑刚性基础抗弯剪能力的权利要求1所述加固基础的施工方法，其特征在于：所述步骤3，对于墙下条形基础，在其结构墙基处下置抗弯钢构件（7），按长度1.0～2.0m划分成单独分段进行施工。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Teng Yanjing Inventor after: Wang Shuguang Inventor after: Li Qinrui Inventor before: Teng Yanjing Inventor before: Wang Shuguang Inventor before: Li Qinrui |