CN102704704B - 一种砌体建筑竖向无粘结预应力抗震加固结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种砌体建筑竖向无粘结预应力抗震加固结构，其特征在于：在被加固的墙体两侧分别竖向布置无粘结预应力筋，在被加固的墙体顶部设置压顶梁或墙顶传力垫块，无粘结预应力筋张拉端锚固于压顶梁或墙顶传力垫块上；在被加固的墙体基础部位设置基础传力垫块，无粘结预应力筋固定端锚固于基础传力垫块上，通过施加预应力，使加固墙体的抗震能力大幅度提高。本发明提出的砌体建筑竖向预应力抗震加固结构，可以有效提高砌体墙体的抗震承载力、增强砌体结构的整体性和耗能能力，有助于结构震后的变形回复，且施工简便，对结构影响小，造价低廉，是值得大力推广的砌体结构新型抗震加固技术。

Description

一种砌体建筑竖向无粘结预应力抗震加固结构

技术领域

本发明涉及一种建筑抗震加固技术，尤其是涉及一种砌体建筑竖向无粘结预应力抗震加固结构。

背景技术

当前，国内许多老旧房屋的抗震设防能力不满足要求。这一方面是由于老旧房屋中仍存在无抗震设防或是按照早期抗震规范设计，其抗震能力不满足抗震鉴定要求的情况；另一方面，历次地震震害调查也发现，部分建筑缺乏正规的设计或未按当时的设计标准进行抗震设防，存在设计或施工等各种质量问题，在超过本地区设防烈度的大地震作用下出现倒塌破坏，未能实现“大震不倒”的抗震设计理念，同时也造成了大量人员伤亡。

砌体建筑在我国既有建筑中所占比例很大，大量住宅建筑、公共建筑等采用多层砌体结构。而砌体建筑抗震能力较差，这主要是由于砌体材料本身是脆性的，且通过砌筑砂浆连接，结构整体性较差，在强震作用下倒塌比例较高。

砌体建筑的传统加固方法主要包括钢筋网板墙加固法、增设钢筋混凝土圈梁和构造柱加固法以及钢拉杆加固法等，加固方法相对较少，且存在较多问题。如以湿作业为主，施工工序相对复杂，工期较长，质量较难控制，施工阶段扬尘、噪音大；加固后可能减少使用面积，对建筑物影响大，通常会改变建筑物外观，破坏内部装修；造价较高且施工阶段无法保证建筑的正常使用。因此，老旧砌体建筑急需新的抗震加固技术。

发明内容

本发明设计了一种砌体建筑竖向无粘结预应力抗震加固结构，其解决的技术问题是当前砌体建筑传统加固技术所带来的施工工序复杂、工期长、质量较难控制、施工扬尘、噪音大、减少使用面积、改变建筑物外观、破坏内部装修以及造价高等。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案： 

一种砌体建筑竖向无粘结预应力抗震加固结构，其特征在于：在被加固的墙体两侧分别竖向布置无粘结预应力筋（1），在被加固的墙体顶部设置压顶梁或墙顶传力垫块（8），无粘结预应力筋（1）张拉端锚固于压顶梁（8）或墙顶传力垫块上；在被加固的墙体基础部位设置基础传力垫块（14），无粘结预应力筋（1）固定端锚固于基础传力垫块（14）上，通过施加预应力使加固墙体的抗震能力大幅度提高。

进一步，当采用压顶梁（8）时，无粘结预应力筋（1）通过墙顶锚固传力装置（6）固定于压顶梁上，所述墙顶锚固传力装置（6）包括一U型钢槽（61），压顶梁（8）上端固定在U型钢槽（61）中，压顶梁下端与顶层屋面板（9）顶面紧密贴合保证预应力可靠地传递给被加固的墙体；压顶梁通过固定筋（81）与屋面板（9）固定连接，固定筋（81）一端位于被加固的墙体中，固定筋（81）另一端位于压顶梁中，固定筋（81）中间穿过屋面板（9）。

进一步，当采用墙顶传力垫块时，无粘结预应力筋（1）直接锚固于墙顶传力垫块上，墙顶传力垫块底面应与顶层屋面板顶面紧密贴合，保证预应力可靠地传递给被加固的墙体。

进一步，所述压顶梁或墙顶传力垫块（8）为现浇钢筋混凝土结构、预制钢筋混凝土结构或钢结构。

进一步，无粘结预应力筋（1）固定端通过固定端锚具（16）直接锚固于基础传力垫块（14）中，基础传力垫块（14）设置于基础部位的穿墙洞中，其中基础传力垫块（14）轴线与墙体轴线重合，基础传力垫块（14）顶面应与穿墙洞的顶面紧密贴合，保证预应力可靠地传递给被加固的墙体。

进一步，所述基础传力垫块（14）为现浇钢筋混凝土结构（142）或钢结构。

进一步，所述固定端锚具（16）上方的无粘结预应力筋（1）还连接有螺旋筋（141）。

进一步，所述无粘结预应力筋（1）为外包防腐润滑脂和聚乙烯护套的无粘结高强低松弛钢绞线。

进一步，所述被加固的墙体包括地面上的被加固墙体（11）和地面下的被加固墙体（11），在屋面板（9）和楼板（12）上开有供无粘结预应力筋（1）通行的穿孔，所述屋面板（9）和所述楼板（12）上的穿孔与所述无粘结预应力筋（1）之间的间隙采用高强砂浆或灌浆料填实。

进一步，所述被加固的墙体为采用烧结普通黏土砖、烧结多孔黏土砖、混凝土小型空心砌块或料石采用砂浆砌筑形成的砌体墙体。

该砌体建筑竖向无粘结预应力抗震加固结构与传统砌体建筑传统加固技术相比，具有以下有益效果：

（1）本发明提出的砌体建筑竖向预应力抗震加固结构，可以有效提高砌体墙体的抗震承载力、增强砌体结构的整体性和耗能能力，有助于结构震后的变形回复，且施工简便，对结构影响小，造价低廉，是值得大力推广的砌体结构新型抗震加固技术。

（2）本发明中预应力筋采用外包防腐润滑脂和聚乙烯护套的无粘结高强低松弛钢绞线，因而预应力筋相对于墙体和砂浆面层可以产生相对滑移，以保证预应力筋在地震作用下处于弹性工作状态，提高整个墙体的震后变形回复能力。

（3）本发明可以实现现场无湿作业或很少湿作业，对原有建筑结构外观改变小，几乎不破坏原有房屋的内外装修，不增加结构自重，加固不会引起建筑使用面积减少，施工现场噪音低，扬尘少，施工绿色环保。

附图说明

图1：本发明砌体建筑竖向无粘结预应力抗震加固结构的平面结构示意图；

图2：图1的竖向剖面结构示意图；

图3：图2中的局部放大示意图I；

图4：图2中的局部放大示意图II。

附图标记说明：

1—无粘结预应力筋；2—旧砌体建筑外纵墙；3—旧砌体建筑内横墙；4—旧砌体建筑内纵墙；5—旧砌体建筑外横墙；6—墙顶锚固传力装置；61—U型钢槽；7—张拉端锚具；8—压顶梁；81—固定筋；9—屋面板；11—被加固的墙体；12—楼板；13—地面；14—基础传力垫块；141—螺旋筋；142—现浇钢筋混凝土结构；15—基础锚固传力装置；16—固定端锚具；17—墙基础。

具体实施方式

下面结合图1至图4，对本发明做进一步说明：

如图1所示，该被加固的墙体包括旧砌体建筑外纵墙2、旧砌体建筑内横墙3、旧砌体建筑内纵墙4以及旧砌体建筑外横墙5。上述横墙和纵墙交错连接。在任何一横墙或纵墙两侧分别竖向布置无粘结预应力筋1，该无粘结预应力筋1向墙体施加一定的预应力，使加固墙体的抗震能力大幅度提高。

如图2所示，一种砌体建筑竖向无粘结预应力抗震加固结构，在被加固的墙体11两侧分别竖向布置无粘结预应力筋1，在被加固的墙体11顶部设置压顶梁或墙顶传力垫块8，无粘结预应力筋1张拉端锚固于压顶梁8或墙顶传力垫块上；在被加固的墙体11基础部位设置基础传力垫块14，无粘结预应力筋1固定端锚固于基础传力垫块14上。

设置于屋顶的压顶梁8或墙顶传力垫块可以为现浇或预制钢筋混凝土结构，也可以为钢结构。

当采用墙顶传力垫块时，每个传力垫块一般用于锚固一对无粘结预应力筋1，墙顶传力垫块沿轴线的布置位置应取决于该对无粘结预应力筋1的位置，墙顶传力垫块的截面高度及沿墙轴线的长度通过计算确定，无粘结预应力筋1直接锚固于墙顶传力垫块上。压顶梁8或墙顶传力垫块底面应与顶层屋面板顶面紧密贴合，保证预应力可靠地传递给被加固墙体。

锚固传力装置是指锚下构造节点，包括墙顶锚固传力装置6和基础锚固传力装置15，它们主要用于确保压顶梁8、墙顶传力垫块或者基础传力垫块14不会由于局部受压承载力不足而发生破坏。锚固传力装置根据压顶梁或传力垫块的不同，可采用承压钢板配螺旋箍筋的构造，也可采用钢结构构造。锚固传力装置应与压顶梁或传力垫块可靠连接，以使预应力可靠地传递给被加固墙体。

预应力锚具应与所用无粘结预应力筋1材料配合使用。当无粘结预应力筋1为钢绞线时，张拉端锚具7应采用夹片式单孔锚具，固定端锚具16宜采用挤压锚具。

具体实施步骤如下：

第一步：从上至下，在被加固的墙体11两侧对无粘结预应力筋1进行定位放线，确定无粘结预应力筋1在墙面上的位置；

第二步：在拟放置无粘结预应力筋1的墙面位置上开槽，露出被加固的墙体11，在对应部位的楼板12及屋面板9上钻孔，孔径尺寸应保证预应力筋能够顺利穿过；

第三步：在被加固墙体11两侧对地面13进行开挖，露出待加固墙体基础，在基础17上方开洞，安装基础传力垫块14，并保证其与被加固墙体11可靠连接；

第四步：在被加的固墙体11顶部拆除屋面装饰及防水保温层等，露出屋面板9结构层，现场制作并安装压顶梁8或墙顶传力垫块，并保证其与屋面板9可靠连接；

第五步：加工制作无粘结预应力筋1，加工制作墙顶锚固传力装置6，加工制作基础锚固传力装置15；

第六步：自上而下安装无粘结预应力筋1，安装固定端锚具16，安装张拉端锚具7，按设计要求施加预应力；预应力施加完成后，切除墙顶外露预应力筋，对屋面防水层和保温层进行恢复处理，对加固墙体两侧开槽进行抹灰封闭，对楼板孔洞进行封闭处理，最后恢复首层地面。

如图3所示，当采用压顶梁8时，该压顶梁8应沿被加固的墙体通长布置，压顶梁8的高度通过计算确定，压顶梁8的截面宽度一般不大于墙体的厚度，无粘结预应力筋1通过墙顶锚固传力装置6固定于压顶梁8上，墙顶锚固传力装置6包括一U型钢槽61，压顶梁8上端固定在U型钢槽61中，压顶梁下端与顶层屋面板9顶面紧密贴合保证预应力可靠地传递给被加固的墙体；压顶梁通过固定筋81与屋面板9固定连接，固定筋81一端位于被加固的墙体中，固定筋81另一端位于压顶梁中，固定筋81中间穿过屋面板9。

如图4所示，基础传力垫块14可以为现浇钢筋混凝土结构，也可以为钢结构。每个基础传力垫块14一般用于锚固一对无粘结预应力筋1，基础传力垫块14沿轴线的布置位置应取决于该对无粘结预应力筋1的位置，基础传力垫块14的截面高度及沿墙轴线的长度通过计算确定，宽度一般应大于墙体的厚度，无粘结预应力筋1固定端直接锚固于该基础传力垫块14上。基础传力垫块14应设置于基础部位的穿墙洞中，其中轴线与墙体轴线重合，基础传力垫块14顶面应与穿墙洞的顶面紧密贴合，保证预应力可靠地传递给被加固墙体。此外，固定端锚具16上方的无粘结预应力筋1还连接有螺旋筋141。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种砌体建筑竖向无粘结预应力抗震加固结构，其特征在于：在被加固的墙体（11）两侧分别竖向布置无粘结预应力筋（1），在被加固的墙体（11）顶部设置压顶梁（8）或墙顶传力垫块，无粘结预应力筋（1）张拉端锚固于压顶梁（8）或墙顶传力垫块上；在被加固的墙体（11）基础部位设置基础传力垫块（14），无粘结预应力筋（1）固定端锚固于基础传力垫块（14）上，通过施加预应力使加固墙体（11）的抗震能力大幅度提高；当采用压顶梁（8）时，无粘结预应力筋（1）通过墙顶锚固传力装置（6）固定于压顶梁上，所述墙顶锚固传力装置（6）包括一U型钢槽（61），压顶梁（8）上端固定在U型钢槽（61）中，压顶梁下端与顶层屋面板（9）顶面紧密贴合保证预应力可靠地传递给被加固的墙体；压顶梁通过固定筋（81）与屋面板（9）固定连接，固定筋（81）一端位于被加固的墙体中，固定筋（81）另一端位于压顶梁中，固定筋（81）中间穿过屋面板（9）；或者当采用墙顶传力垫块时，无粘结预应力筋（1）直接锚固于墙顶传力垫块上，墙顶传力垫块底面应与顶层屋面板顶面紧密贴合，保证预应力可靠地传递给被加固的墙体；无粘结预应力筋（1）固定端通过固定端锚具（16）直接锚固于基础传力垫块（14）中，基础传力垫块（14）设置于基础部位的穿墙洞中，其中基础传力垫块（14）轴线与墙体轴线重合，基础传力垫块（14）顶面应与穿墙洞的顶面紧密贴合，保证预应力可靠地传递给被加固的墙体。

2.根据权利要求1所述砌体建筑竖向无粘结预应力抗震加固结构，其特征在于：所述压顶梁（8）或墙顶传力垫块为现浇钢筋混凝土结构、预制钢筋混凝土结构或钢结构。

3.根据权利要求1所述砌体建筑竖向无粘结预应力抗震加固结构，其特征在于：所述基础传力垫块（14）为现浇钢筋混凝土结构（142）或钢结构。

4.根据权利要求1所述砌体建筑竖向无粘结预应力抗震加固结构，其特征在于：所述固定端锚具（16）上方的无粘结预应力筋（1）还连接有螺旋筋（141）。

5.根据权利要求1所述砌体建筑竖向无粘结预应力抗震加固结构，其特征在于：所述无粘结预应力筋（1）为外包防腐润滑脂和聚乙烯护套的无粘结高强低松弛钢绞线。

6.根据权利要求1所述砌体建筑竖向无粘结预应力抗震加固结构，其特征在于：所述被加固的墙体（11）包括地面上的被加固墙体（11）和地面下的被加固墙体（11），在屋面板（9）和楼板（12）上开有供无粘结预应力筋（1）通行的穿孔，所述屋面板（9）和所述楼板（12）上的穿孔与所述无粘结预应力筋（1）之间的间隙采用高强砂浆或灌浆料填实。

7.根据权利要求1所述砌体建筑竖向无粘结预应力抗震加固结构，其特征在于：所述被加固的墙体（11）为采用烧结普通黏土砖、烧结多孔黏土砖、混凝土小型空心砌块或料石采用砂浆砌筑形成的砌体墙体。