CN103046789B - 既有砌体结构外套避难仓结构及其施工方法 - Google Patents

既有砌体结构外套避难仓结构及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种既有砌体结构外套避难仓结构及其施工方法，属于抗震加固技术领域，包括数个避难仓单元，数个避难仓单元并排连接分别设置于既有砌体结构南、北向，从而构成南、北向两个外套避难仓；每个避难仓单元为由8根型钢梁和4根型钢柱构成的六面体空间结构，其六个面内均采用钢斜撑对拉，上、下表面安装有钢板；型钢柱、外墙和内横墙通过螺栓连接；南、北向两个外套避难仓通过屋顶下方的钢拉杆对拉。当地震来临时，既有砌体结构和新增外套避难仓共同抵抗地震波的侵袭，保证外套避难仓内有较大的活动空间，使“躲”在外套避难仓内的人们不致于被砌体碎块压死，延缓人们的救援时间。

Description

既有砌体结构外套避难仓结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及一种既有结构加固改造方法，特别是一种既有砌体结构外套避难仓结构及其施工方法，属于抗震加固技术领域。
背景技术
目前既有建筑逃生方法非常多，这些方法大多以“逃”为主，这些方法对火灾或许能起一些作用，但对地震来说，由于地震来临的不确定性，可能起到的作用并不是很大。我国老旧住宅以砌体砖混结构居多，由于砌体结构建造成本较低，我国于上世纪90年代中期以前建造了大量的砌体结构，由于砌体结构材料的脆性性质，其抗剪、抗拉和抗弯强度比较低，导致砌体房屋的抗震能力较差。在国内外历次强烈地震中，砌体结构破坏是相当严重的，可以说是毁灭性的整体垮塌。由于地震的不确定性主要表现在地震波的大小和方向不确定、地震时间不确定、反应速度不确定等因素，使人“逃”的时间几乎没有。因此，对于现有的未经抗震处理的砌体结构采取实质、有效的抗震难仓措施是十分必要的。
发明内容
为了克服上述问题，本发明提出了一种既有砌体结构外套避难仓结构及其施工方法，其结合目前老旧住宅外套加固改造工程，将老旧住宅砌体结构新增加的外套部分设置为安全的刚体空间，整栋楼上下贯通，形成安全的外套避难仓。
本发明的技术方案如下：
既有砌体结构外套避难仓结构，包括数个避难仓单元，数个避难仓单元并排连接分别设置于既有砌体结构南、北向，从而构成南、北向两个外套避难仓；每个避难仓单元为由8根型钢梁和4根型钢柱构成的六面体空间结构，所述避难仓单元六个面内均采用钢斜撑对拉，避难仓单元上、下表面分别安装有钢板；所述型钢梁包括新加纵向钢梁、新加横向钢梁，所述型钢柱包括新加外型钢柱、新加内型钢柱；所述新加内型钢柱贴紧在既有砌体结构外墙外，并通过螺栓将外墙、外墙间的内横墙以及新加内型钢柱连接在一起，而远离既有砌体结构外墙一侧的型钢柱为新加外型钢柱；其中，与外墙平行的型钢梁为新加纵向钢梁，而与外墙垂直的型钢梁为新加横向钢梁，新加纵向钢梁、新加横向钢梁、新加外型钢柱、新加内型钢柱相互连接，共同构成一六面体空间结构；南、北向两个外套避难仓通过钢拉杆对拉连接。
所述钢拉杆设置于既有砌体结构屋顶下方。
所述螺栓长度不小于1000mm，螺栓纵向间距为1000mm。
所述避难仓单元在有门洞的一面采用门洞双斜杆钢斜撑拉接，在有外窗的一面采用窗洞双斜杆钢斜撑拉接，其余四面采用无洞口十字交叉钢斜撑拉接。
所述钢板的厚度为20mm。
所述型钢柱为工字钢。
所述工字钢腹板与翼缘之间焊接有肋板，工字钢外面包裹有混凝土。
上述既有砌体结构外套避难仓的施工方法具体步骤如下：
步骤1：根据设计图纸，在既有砌体结构南、北两侧安装型钢柱的位置预先做好钢柱基础；
步骤2：装配型钢柱、型钢梁以及钢斜撑，构成避难仓单元，并预留门、窗洞口，数个避难仓单元并排设置从而构成南、北向两个外套避难仓；
步骤3：将新加内型钢柱与原砌体结构外墙及对应的内横墙通过螺栓连接，植入原砌体结构内横墙的螺栓与新加内型钢柱通过螺母连接；
步骤4：将钢板设置于避难仓单元的上、下表面；
步骤5：通过屋顶下部的钢拉杆将南、北向的两处外套避难仓对拉，钢拉杆的间距不小于500mm；
步骤6：采用肋板将型钢柱工字钢的腹板和翼缘进行加强，然后浇注混凝土包裹工字钢。
有益效果：
采用本发明的结构，当地震来临时，既有砌体结构和新增外套避难仓共同抵抗地震波的侵袭，即使原砌体结构产生较大的裂缝，甚至局部破损、脱落，刚性外套避难仓由于钢结构的延性好，局部可能发生变形，但外套避难仓完整性不会被破坏，保证外套避难仓内有较大的活动空间，使“躲”在外套避难仓内的人们不致于被砌体碎块压死，延缓人们的救援时间。由于外套避难仓属于组合结构，组合结构具有节约钢材、提高混凝土利用系数、抗震性能好等优点，同时可以避免强震时造成巨大的人员伤亡和避免财产损失，该技术具有显著的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明在砌体结构外增设的外套避难仓平面示意图；
图2为图1的A-A剖视图(砌体结构增设外套避难仓立面图)；
图3为图1的B-B局部剖视图(型钢柱与砌体结构通过钢筋连接示意图)；
图4为C向视图(有门洞十字交叉钢斜撑连接图)；
图5为D向视图(无洞口十字交叉钢斜撑连接图)；
图6为E向视图(窗洞双斜杆钢斜撑连接图)；
图7为外包混凝土的型钢柱连接图；
图8为外套避难仓上、下表面焊接20mm厚钢板外形图。
图中，1：新加纵向钢梁；2：新加横向钢梁；3：新加外型钢柱；4：新加内型钢柱；5：外墙；6：钢拉杆；7：屋顶；8：钢斜撑；9：预留门洞；10、螺栓；11：螺母；12：预留外窗；13：肋板；14：工字钢；15：钢板；16：内横墙。
具体实施方式
本发明的具体实施方式如图1-8所示，本发明为一种既有砌体结构外套避难仓结构，包括数个避难仓单元，数个避难仓单元并排连接分别设置于既有砌体结构南、北向，从而构成南、北向两个外套避难仓，每个避难仓单元为由8根型钢梁和4根型钢柱构成的六面体空间结构，避难仓单元六个面内均采用钢斜撑8对拉，避难仓单元上、下表面分别安装有20mm厚钢板15；型钢梁包括新加纵向钢梁1、新加横向钢梁2，型钢柱包括新加外型钢柱3、新加内型钢柱4；新加内型钢柱4贴紧在既有砌体结构外墙5外，并通过螺栓10将外墙5、外墙5间的内横墙16以及新加内型钢柱4连接在一起，螺栓10长度不小于1000mm，螺栓10纵向间距为1000mm，而远离既有砌体结构外墙5一侧的型钢柱为新加外型钢柱3；其中，与外墙5平行的型钢梁为新加纵向钢梁1，而与外墙5垂直的型钢梁为新加横向钢梁2，新加纵向钢梁1、新加横向钢梁2、新加外型钢柱3、新加内型钢柱4相互连接，共同构成一六面体空间结构；南、北向两个外套避难仓通过屋顶7下方的钢拉杆6对拉连接。其中，避难仓单元在有门洞的一面采用门洞双斜杆钢斜撑8拉接(如图4所示)，在有外窗的一面采用窗洞双斜杆钢斜撑8拉接(如图6所示)，其余四面采用无洞口十字交叉钢斜撑8拉接(如图5所示)。型钢柱采用工字钢14，工字钢14腹板与翼缘之间焊接有肋板13，工字钢14外面包裹有混凝土。
本发明在结合目前老旧住宅外套加固改造工程进行设计时，除了在原砌体结构进行抗震加固设计外，还要考虑将老旧住宅砌体结构新增加的外套部分设计为安全的刚体空间。该空间由上、下共8个型钢梁、4个型钢柱构成，该空间的6个面全部采用钢斜撑8对拉，形成坚固的外套刚体——避难仓。当地震来临时，外套避难仓和原砌体结构共同抵抗地震波的侵袭，即使原砌体结构产生较大的裂缝，甚至局部破损、脱落，外套避难仓由于钢结构的延性好，局部可能发生变形，但外套避难仓完整性不会被破坏，保证外套避难仓会有较大的活动空间，使“躲”在外套避难仓内的人们不致于被砌体砌块压死，延缓人们的救援时间。
该避难仓结构的具体施工方法为：
步骤1：根据设计图纸，在既有砌体结构南、北两侧安装型钢柱的位置预先做好钢柱基础；
步骤2：装配型钢柱、型钢梁以及钢斜撑8，构成避难仓单元，并预留门、窗洞口(如图4、6所示)，数个避难仓单元并排设置从而构成南、北向两个外套避难仓；
步骤3：将新加内型钢柱4与原砌体结构外墙5及对应的内横墙16通过螺栓10连接，植入原砌体结构内横墙的螺栓10与新加内型钢柱4通过螺母11连接(如图3所示)；
步骤4：将钢板15设置于避难仓单元的上、下表面：在连接好钢斜撑8的外套避难仓的上、下表面，分别将20mm厚的钢板15与上、下表面的四个型钢梁及钢斜撑8进行连接。20mm厚钢板15的尺寸大小同上、下表面四个钢梁所围成的尺寸。20mm厚钢板15的外形如图8所示，这样就构成一个外套避难仓整体，当地震来临时，砌体结构与外套避难仓共同抵抗地震波的侵袭；
步骤5：通过屋顶7下部的钢拉杆6将南、北向的两处外套避难仓对拉，钢拉杆6的间距不小于500mm；
步骤6：采用肋板13将型钢柱工字钢14的腹板和翼缘进行加强，然后浇注混凝土包裹工字钢14。
以上是本发明的一典型实施方式，本发明的具体实施不限于此。

Claims (6)

1.既有砌体结构外套避难仓结构，其特征在于：包括数个避难仓单元，数个避难仓单元并排连接分别设置于既有砌体结构南、北向，从而构成南、北向两个外套避难仓；每个避难仓单元为由8根型钢梁和4根型钢柱构成的六面体空间结构，所述避难仓单元六个面内均采用钢斜撑对拉，避难仓单元上、下表面分别安装有钢板(15)；所述型钢梁包括新加纵向钢梁(1)、新加横向钢梁(2)，所述型钢柱包括新加外型钢柱(3)、新加内型钢柱(4)；所述新加内型钢柱(4)贴紧在既有砌体结构外墙(5)外，并通过螺栓(10)将外墙(5)、外墙(5)间的内横墙(16)以及新加内型钢柱(4)连接在一起，而远离既有砌体结构外墙(5)一侧的型钢柱为新加外型钢柱(3)；其中，与外墙(5)平行的型钢梁为新加纵向钢梁(1)，而与外墙(5)垂直的型钢梁为新加横向钢梁(2)，新加纵向钢梁(1)、新加横向钢梁(2)、新加外型钢柱(3)、新加内型钢柱(4)相互连接，共同构成一六面体空间结构；南、北向两个外套避难仓通过钢拉杆(6)对拉连接；所述钢拉杆(6)设置于既有砌体结构屋顶(7)下方；所述型钢柱为工字钢(14)。
2.根据权利要求1所述的既有砌体结构外套避难仓结构，其特征在于：所述螺栓(10)长度不小于1000mm，螺栓(10)纵向间距为1000mm。
3.根据权利要求1所述的既有砌体结构外套避难仓结构，其特征在于：所述避难仓单元在有门洞的一面采用门洞双斜杆钢斜撑拉接，在有外窗的一面采用窗洞双斜杆钢斜撑拉接，其余四面采用无洞口十字交叉钢斜撑拉接。
4.根据权利要求1所述的既有砌体结构外套避难仓结构，其特征在于：所述钢板(15)的厚度为20mm。
5.根据权利要求1所述的既有砌体结构外套避难仓结构，其特征在于：所述工字钢(14)腹板与翼缘之间焊接有肋板(13)，工字钢(14)外面包裹有混凝土。
6.根据权利要求1-5任一所述既有砌体结构外套避难仓结构的施工方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤1：根据设计图纸，在既有砌体结构南、北两侧安装型钢柱的位置预先做好钢柱基础；
步骤2：装配型钢柱、型钢梁以及钢斜撑，构成避难仓单元，并预留门、窗洞口，数个避难仓单元并排设置从而构成南、北向两个外套避难仓；
步骤3：将新加内型钢柱(4)与原砌体结构外墙(5)及对应的内横墙(16)通过螺栓(10)连接，植入原砌体结构内横墙的螺栓(10)与新加内型钢柱(4)通过螺母(11)连接；
步骤4：将钢板(15)设置于避难仓单元的上、下表面；
步骤5：通过屋顶(7)下部的钢拉杆(6)将南、北向的两处外套避难仓对拉，钢拉杆(6)的间距不小于500mm；
步骤6；采用肋板(13)将型钢柱工字钢(14)的腹板和翼缘进行加强，然后浇注混凝土包裹工字钢(14)。
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