CN103526781A - 一种古建筑基础整体托盘隔震加固结构及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种古建筑基础整体托盘隔震加固结构及其施工方法，包括静压桩、定向钻探钢管混凝土梁、隔震垫，在既有古建筑外侧通过静压桩、基础底部横向穿透定向钻探钢管混凝土梁、梁桩之间隔震垫形成既有建筑新的“∏”形隔震基础架，沿纵向多个“∏”形隔震基础架，“∏”形隔震基础架之间通过连梁连成整体形成整座建筑隔震基础体系，为保证钢管混凝土梁与上部原基础的连接采用必要的锚杆进行拉结。钢管梁承受原建筑全部竖向荷载和基础底以上室内土体和构筑物全部载荷。钢管混凝土梁之间采用定向钻探后素砼填充形成整体托起平台。钢管梁通过隔震垫支撑于两端桩上，地震时通过隔振垫大大减少地震力对上部建筑造成的各种影响。

Description

一种古建筑基础整体托盘隔震加固结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及一种古建筑基础整体托盘隔震加固结构及其施工方法，特别是一种用桩、钢管梁、隔震垫组合而成的基础隔震体系，属于抗震加固技术领域。 
背景技术
中国十二五期间防震减灾作为政府重要工作内容，近年来频繁的地震对数百年乃至数千年的古建筑造成巨大破坏以2008年汶川8.0级地震为例，据不完全统计，据初步统计，仅四川省就有83处全国重点文物保护单位和174处省级文物保护单位遭受不同程度的破坏，造成了巨大的社会损失，其经济损失难以估量。传统古建修缮加固侧重上部杆件局部更换和饰面的整修，但对于中等及以上等级地震造成的影响不能减免，传统建筑加固技术比如板墙加固、圈梁构造柱加固、碳纤维加固需室内施工，一是会破坏原室内不可再造的装饰，二是室内空间不能实施施工操作三是可能破坏完整造型，四是还有可能的宗教禁忌。还有传统加固是硬抗，室内加固局限性太大。古建作为整体抗震性能的大幅提高是最为必要，而且不能破坏外貌和室内装饰。这给加固行业提出了极大挑战，近年来隔震技术、市政水平钻探技术、桩技术、钢管砼技术的快速发展为古建筑在不破坏外貌和室内装饰的情况下大幅提高整体抗震性能提供了可能。 
发明内容
为了克服上述问题，本发明提出了一种古建筑基础整体托盘隔震加固结构及其施工方法。其无需破坏外貌和室内装饰，全部外部作业形成新的隔震体系，能够大幅提高既有建筑的抗震性能，解决了古建筑的抗震加固问题。 
本发明的技术方案如下： 
一种古建筑基础整体托盘隔震加固结构，包括既有古建筑，还包括静压桩、钢管混凝土梁以及隔震垫，其中，在既有古建筑原基础底部插设有静压桩，静压桩与原基础之间由下至上依次设置有沿静压桩排列方向设置的纵向的钢筋混凝土连梁、与钢筋混凝土连梁垂直设置的横向的钢管混凝土梁，所述钢筋混凝土连梁分为上层连梁和下层连梁，上层连梁和下层连梁之间设置有隔震垫，所述下层连梁底部与静压桩顶部连接固定，所述上层连梁顶部设置钢管混凝土梁；所述静压桩、隔震垫以及钢管混凝土梁沿纵向形成多个“∏”形隔震基础架，多个“∏”形隔震基础架之间通过钢筋混凝土连梁连成整体。 
进一步地，所述上层连梁顶部设置有固定钢板，固定钢板托住横向设置的钢管混凝土梁端部。 
所述钢管混凝土梁之间采用素砼管填充形成整体托起平台。 
所述钢管混凝土梁与既有古建筑的原基础之间采用锚杆拉结。 
在原基础、钢管混凝土梁、上层连梁以及隔震垫外侧的既有古建筑四周设置有隔震沟。 
所述隔震沟包括隔震沟底板、隔震沟侧壁以及隔震沟盖板。 
所述隔震沟底板上表面与下层连梁上表面齐平。 
所述隔震沟盖板上表面与室外地坪齐平。 
上述古建筑基础整体托盘隔震加固结构的施工方法，其特征在于：采用如下步骤： 
步骤一：根据设计图纸，现场测量并确定静压桩位置进行打桩，打桩完成后对静压桩上端表面进行凿毛； 
步骤二：根据设计图纸，现场测量并确定钢管混凝土梁位置，开始进行定向钻探，钻探完毕后放入构成钢管混凝土梁的钢管，钢管内再浇筑混凝土； 
步骤三：根据设计图纸，现场测量并确定钢管混凝土梁间的素砼管位置，开始进行定向钻探，钻探完毕后向钻探位置内浇筑混凝土并且形成素砼管； 
步骤四：待素砼管混凝土强度达到70％以上时，再进行基坑开挖，开挖完成后，根据设计图纸对钢筋混凝土连梁进行绑扎钢筋、支模，同时对上层连梁下部土体分离形成土体分离缝，待钢筋混凝土连梁支模完成后在上层连梁与下层连梁之间安装隔震垫，在上层连梁上部安装固定钢板，固定钢板托住钢管混凝土梁使其稳定，再进行混凝土浇筑，使各部件相互连接，其连接关系由下至上表示为：静压桩
Figure BSA0000096143550000021
下层连梁
Figure BSA0000096143550000022
隔震垫
Figure BSA0000096143550000023
上层连梁
Figure BSA0000096143550000024
固定钢板钢管混凝土梁； 
步骤五：待钢筋混凝土连梁混凝土强度达到75％以上后拆模，同时在原基础底部安装锚杆，锚杆另一端连接于钢管混凝土梁，使原基础与钢管混凝土梁通过锚杆拉结，同时清除基础整体托盘隔震加固结构内所有残余土体； 
步骤六：在古建筑四周设置隔震沟，先进行隔震沟底板的钢筋绑扎，绑扎完成后支模，再进行隔震沟侧壁的钢筋绑扎，绑扎完成后支模，最后对隔震沟底板与隔震沟侧壁浇筑混凝土； 
步骤七：待隔震沟底板与隔震沟侧壁混凝土强度达到100％后拆模，在原基础大放脚最外部台阶上砌筑后增砌筑墙体，再铺盖隔震沟盖板，隔震沟盖板外端满搭在隔震沟侧壁顶部，水泥砂浆封胶使隔震沟盖板连接于隔震沟侧壁，隔震沟盖板内端满搭在后增砌筑墙体顶部，其留出缝隙用防水材料填充，隔震沟盖板上表面必须与室外地坪平齐； 
步骤八：隔震沟侧壁以外土体回填，场地恢复原貌。 
其中，所述隔震沟底板悬挑长度为400mm至600mm。 
有益效果： 
本发明采用以上四项技术合理融合实现古建筑整体基础隔震，使古建筑地震时保持小幅度、低加速度的平动。在古建筑上部不需加固的状况下实现对地震破坏的大幅减少。本技术应用范围广泛适用于砖结构、砖木结构、木结构、石结构古建，对高耸如塔类古建更适合。 
本发明充分整合了近年来多行业先进单项技术，各单项技术成熟，施工速度快、投资少，减震隔震成效大，对古建进行了根本性保护，上了新台阶，与传统修缮有天壤之别。使古建在极端地震灾害状况下也能保持完好，使其保护传送子孙后代成为可能。这种项目实施具有较高的经济效益和社会效益。也是有效功德无量之善举。 
附图说明
图1为隔震体系平面布置图； 
图2为图1的A-A剖视图； 
图3为图1的B-B剖视图； 
图4为图3的
Figure 20131047669561000021
处放大图； 
图5为图2的
Figure 2
处放大图。 
图中，1、静压桩；2、隔震沟侧壁；3、隔震垫；4、钢管混凝土梁；5、钢筋混凝土连梁；6、素砼管；7、隔震沟；8、隔震沟盖板；9、后增砌筑墙体；10、钢管；11、混凝土；12、固定钢板；13、钢筋混凝土；14、原基础；15、原墙体；16、上层连梁；17、土体分离缝；18、下层连梁；19、屋架；20、凿毛；21、隔震沟底板。 
具体实施方式
一种古建筑基础整体托盘隔震加固结构，参见图1至5所示，包括既有古建筑，还包括静压桩1、钢管混凝土梁4以及隔震垫3，其中，在既有古建筑原基础14底部插设有静压桩1，静压桩1与原基础14之间由下至上依次设置有沿静压桩1排列方向设置的纵向的钢筋混凝土连梁5、与钢筋混凝土连梁5垂直设置的横向的钢管混凝土梁4，钢筋混凝土连梁5分为上层连梁16和下层连梁18，上层连梁16和下层连梁18之间设置有隔震垫3，下层连梁18底部与静压桩1顶部连接固定，上层连梁16顶部设置钢管混凝土梁4；钢管混凝土梁4承受原建筑全部竖向荷载和原基础14底以上室内土体和构筑物全部载荷。钢管混凝土梁4通过隔震垫3支撑于两端静压桩1上，地震时通过隔振垫3大大减少地震力对上部建筑造成的各种影响(结构、建筑装饰等各方面)，所述钢管混凝土梁4、隔震垫3与静压桩1连接。静压桩1、隔震垫3以及钢管混凝土梁4沿纵向形成多个“∏”形隔震基础架，多个“∏”形隔震基础架 之间通过钢筋混凝土连梁5连成整体，参见图4与图5。上层连梁16顶部设置有固定钢板12，固定钢板12托住横向设置的钢管混凝土梁4端部。钢管混凝土梁4之间采用素砼管6填充形成整体托起平台。钢管混凝土梁4与既有古建筑的原基础14之间采用锚杆拉结。在原基础14、钢管混凝土梁4、上层连梁16以及隔震垫3外侧的既有古建筑四周设置有隔震沟，隔震沟包括隔震沟底板21、隔震沟侧壁2以及隔震沟盖板8，隔震沟底板21上表面与下层连梁18上表面齐平，隔震沟底板21悬挑长度为400mm至600mm，隔震沟盖板8上表面与室外地坪齐平。 
上述古建筑基础整体托盘隔震加固结构的施工方法，采用如下步骤： 
步骤一：根据设计图纸，现场测量并确定静压桩1位置进行打桩，静压桩1规格和尺寸依据设计而定，打桩完成后对静压桩1上端表面进行凿毛20； 
步骤二：根据设计图纸，现场测量并确定钢管混凝土梁4位置，开始进行定向钻探，钻探完毕后放入构成钢管混凝土梁4的钢管10，钢管10规格和尺寸依据设计而定，钢管10内再浇筑混凝土11，混凝土11强度等级依据设计而定； 
步骤三：根据设计图纸，现场测量并确定钢管混凝土梁4间的素砼管6位置，开始进行定向钻探，钻探完毕后向钻探位置内浇筑混凝土并且形成素砼管6，其混凝土强度等级依据设计而定； 
步骤四：待素砼管6混凝土强度达到70％以上时，再进行基坑开挖，开挖完成后，根据设计图纸对钢筋混凝土连梁5进行绑扎钢筋、支模，同时对上层连梁16下部土体分离形成土体分离缝17，待钢筋混凝土连梁5支模完成后在上层连梁16与下层连梁18之间安装隔震垫3，隔震垫3型号依据设计而定，在上层连梁16上部安装固定钢板12，固定钢板12托住钢管混凝土梁4使其稳定，再进行混凝土浇筑，使各部件相互连接，其连接关系由下至上表示为：静压桩1
Figure BSA0000096143550000041
下层连梁18
Figure BSA0000096143550000042
隔震垫3
Figure BSA0000096143550000043
上层连梁16
Figure BSA0000096143550000044
固定钢板12
Figure BSA0000096143550000045
钢管混凝土梁4； 
步骤五：待钢筋混凝土连梁5混凝土强度达到75％以上后拆模，同时在原基础14底部安装锚杆，锚杆另一端连接于钢管混凝土梁4，使原基础14与钢管混凝土梁4通过锚杆拉结，同时清除基础整体托盘隔震加固结构内所有残余土体，尤其是隔震沟内土体分离缝以上至室外地坪以下残余的土体及垃圾； 
步骤六：在古建筑四周设置隔震沟7，先进行隔震沟底板21的钢筋绑扎，其宜悬挑出400mm至600mm，具体尺寸依据地基承载力而定，绑扎完成后支模，隔震沟底板21厚度及配筋依据设计而定，再进行隔震沟侧壁2的钢筋绑扎，绑扎完成后支模，隔震沟侧壁2厚度、高度及配筋依据设计而定，最后对隔震沟底板21与隔震沟侧壁2浇筑混凝土； 
步骤七：待隔震沟底板21与隔震沟侧壁2混凝土强度达到100％后拆模，在原基础14 大放脚最外部台阶上砌筑后增砌筑墙体9，再铺盖隔震沟盖板8，隔震沟盖板8外端满搭在隔震沟侧壁2顶部，水泥砂浆封胶使隔震沟盖板8连接于隔震沟侧壁2，隔震沟盖板8内端满搭在后增砌筑墙体9顶部，其留出缝隙用防水材料填充，隔震沟盖板8上表面必须与室外地坪平齐； 
步骤八：隔震沟侧壁2以外土体回填，场地恢复原貌。 
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 (10)

1.一种古建筑基础整体托盘隔震加固结构，包括既有古建筑，其特征在于：还包括静压桩(1)、钢管混凝土梁(4)以及隔震垫(3)，其中，在既有古建筑原基础(14)底部插设有静压桩(1)，静压桩(1)与原基础(14)之间由下至上依次设置有沿静压桩(1)排列方向设置的纵向的钢筋混凝土连梁(5)、与钢筋混凝土连梁(5)垂直设置的横向的钢管混凝土梁(4)，所述钢筋混凝土连梁(5)分为上层连梁(16)和下层连梁(18)，上层连梁(16)和下层连梁(18)之间设置有隔震垫(3)，所述下层连梁(18)底部与静压桩(1)顶部连接固定，所述上层连梁(16)顶部设置钢管混凝土梁(4)；所述静压桩(1)、隔震垫(3)以及钢管混凝土梁(4)沿纵向形成多个“∏”形隔震基础架，多个“∏”形隔震基础架之间通过钢筋混凝土连梁(5)连成整体。
2.根据权利要求1所述的古建筑基础整体托盘隔震加固结构，其特征在于：所述上层连梁(16)顶部设置有固定钢板(12)，固定钢板(12)托住横向设置的钢管混凝土梁(4)端部。
3.根据权利要求2所述的古建筑基础整体托盘隔震加固结构，其特征在于：所述钢管混凝土梁(4)之间采用素砼管(6)填充形成整体托起平台。
4.根据权利要求1所述的古建筑基础整体托盘隔震加固结构，其特征在于：所述钢管混凝土梁(4)与既有古建筑的原基础(14)之间采用锚杆拉结。
5.根据权利要求1所述的古建筑基础整体托盘隔震加固结构，其特征在于：在原基础(14)、钢管混凝土梁(4)、上层连梁(16)以及隔震垫(3)外侧的既有古建筑四周设置有隔震沟(7)。
6.根据权利要求5所述的古建筑基础整体托盘隔震加固结构，其特征在于：所述隔震沟(7)包括隔震沟底板(21)、隔震沟侧壁(2)以及隔震沟盖板(8)。
7.根据权利要求6所述的古建筑基础整体托盘隔震加固结构，其特征在于：所述隔震沟底板(21)上表面与下层连梁(18)上表面齐平。
8.根据权利要求6所述的古建筑基础整体托盘隔震加固结构，其特征在于：所述隔震沟盖板(8)上表面与室外地坪齐平。
9.据权利要求1—8任一所述古建筑基础整体托盘隔震加固结构的施工方法，其特征在于：采用如下步骤：
步骤一：根据设计图纸，现场测量并确定静压桩(1)位置进行打桩，打桩完成后对静压桩(1)上端表面进行凿毛(20)；
步骤二：根据设计图纸，现场测量并确定钢管混凝土梁(4)位置，开始进行定向钻探，钻探完毕后放入构成钢管混凝土梁(4)的钢管(10)，钢管(10)内再浇筑混凝土(11)；
步骤三：根据设计图纸，现场测量并确定钢管混凝土梁(4)间的素砼管(6)位置，开始进行定向钻探，钻探完毕后向钻探位置内浇筑混凝土并且形成素砼管(6)；
步骤四：待素砼管(6)混凝土强度达到70％以上时，再进行基坑开挖，开挖完成后，根据设计图纸对钢筋混凝土连梁(5)进行绑扎钢筋、支模，同时对上层连梁(16)下部土体分离形成土体分离缝(17)，待钢筋混凝土连梁(5)支模完成后在上层连梁(16)与下层连梁(18)之间安装隔震垫(3)，在上层连梁(16)上部安装固定钢板(12)，固定钢板(12)托住钢管混凝土梁(4)使其稳定，再进行混凝土浇筑，使各部件相互连接，其连接关系由下至上表示为：静压桩(1)
Figure FSA0000096143540000021
下层连梁(18)
Figure FSA0000096143540000022
隔震垫(3)
Figure FSA0000096143540000023
上层连梁(16)
Figure FSA0000096143540000024
固定钢板(12)
Figure FSA0000096143540000025
钢管混凝土梁(4)；
步骤五：待钢筋混凝土连梁(5)混凝土强度达到75％以上后拆模，同时在原基础(14)底部安装锚杆，锚杆另一端连接于钢管混凝土梁(4)，使原基础(14)与钢管混凝土梁(4)通过锚杆拉结，同时清除基础整体托盘隔震加固结构内所有残余土体；
步骤六：在古建筑四周设置隔震沟(7)，先进行隔震沟底板(21)的钢筋绑扎，绑扎完成后支模，再进行隔震沟侧壁(2)的钢筋绑扎，绑扎完成后支模，最后对隔震沟底板(21)与隔震沟侧壁(2)浇筑混凝土；
步骤七：待隔震沟底板(21)与隔震沟侧壁(2)混凝土强度达到100％后拆模，在原基础(14)大放脚最外部台阶上砌筑后增砌筑墙体(9)，再铺盖隔震沟盖板(8)，隔震沟盖板(8)外端满搭在隔震沟侧壁(2)顶部，水泥砂浆封胶使隔震沟盖板(8)连接于隔震沟侧壁(2)，隔震沟盖板(8)内端满搭在后增砌筑墙体(9)顶部，其留出缝隙用防水材料填充，隔震沟盖板(8)上表面必须与室外地坪平齐；
步骤八：隔震沟侧壁(2)以外土体回填，场地恢复原貌。
10.根据权利要求9所述的施工方法，其特征在于：所述隔震沟底板(21)悬挑长度为400mm600mm。
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