CN102889003B - 一种砖砌体墙增设构造柱的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种砖砌体墙增设构造柱的方法，以解决现有增设构造柱的方法存在施工工艺复杂和所增设的构造柱影响建筑物外观的问题。本方法首先在需要增设构造柱的砖砌体墙周边布置纵向钢筋，然后沿构造柱高每隔150～300mm沿竖向灰缝开洞并穿入一道箍筋，最后在墙体表面涂抹高延性纤维混凝土。本发明利用高延性纤维混凝土的力学性能优势及与砖砌体之间良好的粘结性能增设构造柱可大幅度提高墙体的抗剪承载力，避免发生脆性破坏，显著提高砖砌体墙的抗震性能。本发明的方法具有加固效果好、施工工艺简单和对原建筑物外观影响小的特点。
Description
技术领域
本发明属于建筑结构抗震加固技术领域，具体涉及一种砖砌体墙增设构造柱的方法。
背景技术
对砖砌体墙增设构造柱是一种有效的砖砌体结构抗震加固方法，砖砌体墙增设构造柱是在纵横墙交接处增设构造柱，现有的增设构造柱方法是增设混凝土扶壁柱，该方法具体施工步骤如下：
步骤一，根据《建筑抗震设计规范》GB50011的规定，由待加固砖砌体结构的层数、抗震设防分类以及烈度确定预增设构造柱的尺寸和位置；
步骤二，在预增设构造柱处纵墙外侧绑扎钢筋，且在每层圈梁处应增设钢拉杆穿入圈梁内部以保证新增设构造柱与原有圈梁可靠连接；
步骤三，现场支模并浇注混凝土形成混凝土扶壁柱。
上述方法施工工艺和方法比较复杂，加固后抗震性能提高幅度有限，且在原建筑物外侧增设扶壁柱，严重影响原建筑物的外观。
发明内容
本发明的目的在于提供一种施工简便、性能良好且对原建筑物外观影响小的砖砌体墙增设构造柱的方法。
为此，本发明提供的砖砌体墙增设构造柱的方法的施工步骤如下：
步骤一，在纵横墙交接处的墙体表面分别沿纵向和横向延伸一个砖长确定预增设构造柱的尺寸范围，并对墙体表面进行预处理；
步骤二，在预增设构造柱的尺寸范围内的纵横墙交接处和预增设构造柱的拐角部布置纵向钢筋；
步骤三，沿预增设构造柱的高度方向每隔150～300mm在砖墙竖向灰缝开洞，于洞中穿入并绑扎箍筋；
步骤四，在预增设构造柱表面抹涂高延性纤维混凝土形成高延性纤维混凝土面层，且该高延性纤维混凝土面层将所有纵向钢筋和所有箍筋包覆。
优选的，上述高延性纤维混凝土面层的厚度为20～40mm。
优选的，上述高延性纤维混凝土的组分为水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纤维和水，其中，按质量百分比计，水泥：粉煤灰：硅灰：砂：水=1：0.9：0.1：0.76：0.58；以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均匀后的总体积为基数，PVA纤维的体积掺量为1.5％。
优选的，上述水泥为P.O.52.5R硅酸盐水泥；粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；硅灰的烧失量小于6％、二氧化硅含量大于85％、比表面积大于15000m2／kg；砂的最大粒径为1.26mm；PVA纤维的长度为6～12mm、直径为26μm以上、抗拉强度为1200MPa以上、弹性模量为30GPa以上。
优选的，上述高延性纤维混凝土中添加有减水率为30％以上的聚羧酸减水剂，且减水剂的添加量为粉煤灰、硅灰和水泥总质量的0.8％。
优选的，上述高延性纤维混凝土的制备方法为：将水泥、硅灰、粉煤灰和砂干拌均匀后加入减水剂和80％的水搅拌均匀；之后再加入PVA纤维搅拌均匀后加入剩余20％的水搅拌均匀即得高延性纤维混凝土。
本发明采用高延性纤维混凝土面层和纵向钢筋、箍筋增设构造柱对砖砌体墙进行加固，利用较高强度和韧性的高延性纤维混凝土对砖砌体进行包覆以增加墙体的整体性能和变形能力，从而大幅度提高砖砌体结构的抗震性能。
与现有技术相比相比，本发明具有如下的特点：
（1）本发明采用的高延性纤维混凝土抗压强度可达到60MPa以上，极限拉应变可达普通混凝土的100倍以上，具有类似钢材的塑性变形能力，与砖砌体之间有良好的粘结性能，是一种具有高强度、高延性、高耐久性和高耐损伤能力的生态建筑材料。可有效避免墙体局部压碎，显著提高墙体的整体性与抗震性能。
（2）采用本发明的方法增设的构造柱不但加固效果好，而且不会影响建筑物外观。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是实施例1中对砖砌体墙增设构造柱的结构示意图；
图2是实施例1中对砖砌体墙增设构造柱的箍筋示意图；
图3是实施例2中对砖砌体墙增设构造柱的结构示意图；
图4是实施例2中对砖砌体墙增设构造柱的箍筋示意图；
图中各代码表示：1-砖砌体结构纵墙、2-砖砌体结构横墙、3-原砂浆面层、4-纵向钢筋、5-箍筋、6-高延性纤维混凝土面层。
具体实施方式
以下是发明人提供的实施例，以对本发明作详细解释说明。
实施例1：
遵循本发明的技术方案，如图1和图2所示，本实施例待加固的建筑为四层砖混结构办公楼，砖砌体墙厚为240mm，抗震设防烈度为7度。在房屋中部的纵横墙交接处增设构造柱，构造柱尺寸为在纵横墙（1、2）交接处分别向纵向和横向延伸一个砖长即240mm确定为预增设构造柱的尺寸范围，施工时，首先对砖砌体墙表面进行预处理，去除原砂浆面层3并进行表面清理；然后在纵横墙交接处的墙体拐角部和预增设构造柱的角部布置直径为12mm的纵向钢筋4，共布置10根纵向钢筋4，所用纵向钢筋为普通热轧光圆钢筋，强度级别为300MPa；接着沿构造柱高度方向每隔200mm沿竖向灰缝开洞并穿入直径为6mm的箍筋5，箍筋5为两个相互嵌套的矩形封闭箍筋，构造形式如图2所示，箍筋材质为普通热轧光圆钢筋，强度级别为300MPa；最后，在墙体表面抹涂30mm厚的高延性纤维混凝土形成高延性纤维混凝土面层6，且该高延性纤维混凝土面层6将纵向钢筋4和箍筋5包覆。
本发明的方法中相邻箍筋的间距可根据既有建筑的结构特点而选择涉及，一般为150～300mm。该实施例为200mm。
该实施例中的高延性纤维混凝土的组分为水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纤维、减水剂和水，其中，按质量百分比计，水泥：粉煤灰：硅灰：砂：水=1：0.9：0.1：0.76：0.58；以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均匀后的总体积为基数，PVA纤维（聚乙烯醇纤维）的体积掺量为1.5％；减水剂的添加量为粉煤灰和水泥总量的0.8％。其中：砂的最大粒径为1.26mm；PVA纤维的长度为6～12mm，直径为26μm以上，抗拉强度为1200MPa以上，弹性模量为30GPa以上；水泥为P.O.52.5R硅酸盐水泥；粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；硅灰为烧失量为5％、二氧化硅含量为88％、比表面积为18000m2／kg的硅灰；砂的最大粒径为1.26mm；PVA纤维为上海罗洋科技有限公司生产的PA600纤维，其长度为8mm、直径为26μm、抗拉强度为1200MPa、弹性模量为30GPa，并且该实施例的高延性纤维混凝土中添加有江苏博特新材料有限公司的聚羧酸高性能减水剂，减水剂的添加量为粉煤灰、水泥和硅灰总质量的0.8％。
其中的高延性纤维混凝土的搅拌方法为：首先将水泥、粉煤灰、硅灰和砂倒入强制式搅拌机中干拌2～3分钟；再加入减水剂和80％的水；然后加入PVA纤维再搅拌2分钟后加入剩余20％的水，搅拌1～2分钟。
以下是发明人提供的关于本实施例的高延性纤维混凝土的力学性能试验及其结果。
（1）采用70.7mm×70.7mm×70.7mm的标准试模制作立方体试块，按标准养护方法养护60天，进行立方体抗压强度试验。试验结果表明：高延性纤维混凝土试块抗压强度平均值为65MPa，试块达到峰值荷载后卸载再进行第二次加载，残余抗压强度可达到峰值荷载的80％，试块破坏过程具有明显抗压韧性。
（2）采用40mm×40mm×160mm的标准试模制作棱柱体抗弯试件，按标准养护方法养护60天，进行抗弯性能试验。试验结果表明：高延性纤维混凝土试件的初裂强度为4.8MPa，试件开裂以后承载力继续提高，极限强度为10.1MPa，达到峰值荷载后承载力下降缓慢，按照ASTM C1018法计算所得的弯曲韧性系数其弯曲韧性l5、l10、l20、l30分别为6.2、14.5、33.0、50.6，表明具有很高的弯曲韧性。
（3）采用50mm×15mm×350mm的试模制作拉伸试块，按标准养护方法养护60天，进行直接拉伸试验。结果表明：高延性纤维混凝土试件单轴抗拉强度平均值为3.6MPa，极限拉应变可达到1.2％，试件开裂以后承载力基本保持不变，具有良好的抗拉韧性，破坏过程中出现10余条裂缝。
以上试验表明，高延性纤维混凝土的极限拉应变远高于《混凝土结构设计规范》GB50010中普通混凝土的极限拉应变，高延性纤维混凝土受压、受拉、受弯破坏时均具有较高的韧性，其破坏特征与普通混凝土发生脆性破坏具有明显不同。
该实施例的高延性纤维混凝土的上述力学特性表明，采用该材料构成的高延性纤维混凝土面层抗压强度高、变形能力好，不易发生脆性破坏。用它对砖砌体墙纵横墙交接处进行加固，可显著提高砖砌体结构的整体性和抗震性能。
实施例2：
本实施例为六层砖混结构办公楼，砖砌体墙厚为240mm，抗震设防烈度为8度，在房屋角部纵横墙交接处增设构造柱。构造柱的尺寸仍为在纵横墙交接处分别向纵向和横向延伸一个砖长240mm。本例与实施例1不同之处在于增设的构造柱为角柱，所增设的构造柱形状不同，所布置的纵向钢筋4为八根直径为14mm的钢筋，矩形封闭箍筋5的构造形式如图4所示，箍筋5间距为200mm。其他施工工序均与实施例1相同。
本发明利用高延性纤维混凝土的力学性能优势及其与砖砖砌体之间良好的粘性性能既提高砖砌体墙的抗剪强度和抗震能力，又提高其整体性，有效抑制墙体的开裂，极大地改善墙体自身的变形能力，有效地减轻地震作用下砖砌体结构的破坏程度。
利用涂抹高延性纤维混凝土面层增设构造柱加固砖砌体墙施工工艺简便，且所采用的高延性纤维混凝土具有良好的耐久性，可做为钢筋的保护层，避免其锈蚀断裂，延长结构的使用寿命，可减低成本，减少甚至免去砖砌体结构强震后修复的工作。
本发明的方法可用于中小学教学楼、多层民用住宅、多层办公楼的加固。
Claims (6)
1.一种砖砌体墙增设构造柱的方法，其特征在于，该方法的施工步骤如下：
步骤一，在纵横墙交接处的墙体表面分别沿纵向和横向延伸一个砖长确定预增设构造柱的尺寸范围，并对墙体表面进行预处理；
步骤二，在预增设构造柱的尺寸范围内的纵横墙交接处和预增设构造柱的拐角部布置竖向钢筋；
步骤三，沿预增设构造柱的高度方向每隔150～300mm在砖墙竖向灰缝开洞，于洞中穿入并绑扎箍筋；
步骤四，在预增设构造柱表面抹涂高延性纤维混凝土形成高延性纤维混凝土面层，且该高延性纤维混凝土面层将所有竖向钢筋和所有箍筋包覆。
2.如权利要求1所述的砖砌体墙增设构造柱的方法，其特征在于，所述的高延性纤维混凝土面层的厚度为20～40mm。
3.如权利要求1所述的砖砌体墙增设构造柱的方法，其特征在于，所述的高延性纤维混凝土的组分为水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纤维和水，其中，按质量百分比计，水泥：粉煤灰：硅灰：砂：水＝1：0.9：0.1：0.76：0.58；以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均匀后的总体积为基数，PVA纤维的体积掺量为1.5％。
4.如权利要求3所述的砖砌体墙增设构造柱的方法，其特征在于，所述的水泥为P.O.52.5R硅酸盐水泥；所述的粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；所述的硅灰的烧失量小于6％、二氧化硅含量大于85％、比表面积大于15000m2/kg；所述的砂的最大粒径为1.26mm；所述的PVA纤维的长度为6～12mm、直径为26μm以上、抗拉强度为1200MPa以上、弹性模量为30GPa以上。
5.如权利要求4所述的砖砌体墙增设构造柱的方法，其特征在于，所述的高延性纤维混凝土中添加有减水率为30％以上的聚羧酸减水剂，且减水剂的添加量为粉煤灰、硅灰和水泥总质量的0.8％。
6.如权利要求5所述的砖砌体墙增设构造柱的方法，其特征在于，所述的高延性纤维混凝土的制备方法为：将水泥、硅灰、粉煤灰和砂干拌均匀后加入减水剂和80％的水搅拌均匀；之后再加入PVA纤维搅拌均匀后加入剩余20％的水搅拌均匀即得高延性纤维混凝土。
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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 | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20130123 Assignee: XI'AN WUHE CIVIL ENGINEERING NEW MATERIAL CO.,LTD. Assignor: XIAN University OF ARCHITECTURE AND TECHNOLOG Contract record no.: 2015610000084 Denomination of invention: Method for increasing constructional column for brick masonry wall Granted publication date: 20140917 License type: Exclusive License Record date: 20150819 |
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| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20181016 Address after: 710068 Xi'an 1501, room 15, Xi'an innovation and design center, 69 west section of Beilin District, Xi'an, China. Patentee after: XI'AN WUHE CIVIL ENGINEERING NEW MATERIAL CO.,LTD. Address before: 710055 No. 13, Yanta Road, Shaanxi, Xi'an Patentee before: XIAN University OF ARCHITECTURE AND TECHNOLOG |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A method of adding constructional column to brick masonry wall Effective date of registration: 20221013 Granted publication date: 20140917 Pledgee: Pudong Development Bank of Shanghai Limited by Share Ltd. Xi'an branch Pledgor: XI'AN WUHE CIVIL ENGINEERING NEW MATERIAL CO.,LTD. Registration number: Y2022610000653 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 710075 Room A-115-37, iChuangtu Maker Park, No. 14, Gaoxin 2nd Road, High-tech Zone, Xi'an City, Shaanxi Province Patentee after: Xi'an Wuhe New Material Technology Group Co.,Ltd. Address before: 710068 Xi'an 1501, room 15, Xi'an innovation and design center, 69 west section of Beilin District, Xi'an, China. Patentee before: XI'AN WUHE CIVIL ENGINEERING NEW MATERIAL CO.,LTD. |
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20231107 Granted publication date: 20140917 Pledgee: Pudong Development Bank of Shanghai Limited by Share Ltd. Xi'an branch Pledgor: XI'AN WUHE CIVIL ENGINEERING NEW MATERIAL CO.,LTD. Registration number: Y2022610000653 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A method of adding structural columns to brick masonry walls Effective date of registration: 20231127 Granted publication date: 20140917 Pledgee: Pudong Development Bank of Shanghai Limited by Share Ltd. Xi'an branch Pledgor: Xi'an Wuhe New Material Technology Group Co.,Ltd. Registration number: Y2023980067686 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |