CN103711329A

CN103711329A - 外贴钢骨混凝土框架法加固结构的方法

Info

Publication number: CN103711329A
Application number: CN201310745468.9A
Authority: CN
Inventors: 马华; 付静; 解咏平; 张婷婷; 李振宝
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2033-12-30
Also published as: CN103711329B

Abstract

一种外贴钢骨混凝土框架法加固结构的方法，属于混凝土结构加固领域。在原钢筋混凝土框架结构外侧外贴钢骨混凝土框架。新增钢骨混凝土梁、柱为整浇一体式进行预制。新增钢骨混凝土梁、柱通过后张法锚固预应力筋的方式分别与原钢筋混凝土梁、柱相连接。新增钢骨混凝土梁、柱中的钢骨通过螺栓和角钢连接在一起。新增钢骨混凝土框架与原钢筋混凝土框架之间留有5～10mm宽的缝隙，通过砂浆进行封闭；新增钢骨混凝土梁与新增钢骨混凝土柱及梁柱中的钢骨要留设孔道以便穿入预应力筋：无粘结预应力筋通过锚具锚固。可以有效的提高结构的承载力、刚度、延性等。施工过程中做到不入户，不搬迁，达到高效、经济、实用的效果，对加固效果非常有利。

Description

外贴钢骨混凝土框架法加固结构的方法

技术领域

本发明属于混凝土结构加固领域，特别涉及一种外贴钢骨混凝土框架法加固结构。

背景技术

钢筋混凝土框架结构以及底框结构，由于其空间布置的灵活性，在多高层建筑中一直被广泛采用。底框结构由于使用功能不同导致结构布置上不同，容易形成刚度不均、上刚下柔的结构体系。可能存在严重的抗震能力不足，在地震中发生倾斜或者倒塌，对结构修复以及救灾造成很大的阻碍以及经济花费。

我国《混凝土结构加固设计规范》（GB50367‐2006），提出了多种加固方法。例如加大截面法、外粘钢加固法、外贴纤维布加固法、体外预应力加固法等。但是，现行规范中提出的这些方法仍然存在一些问题。这些加固方法可以不同程度的提高结构的承载能力以及刚度，但是对于钢筋混凝土结构，不能同时解决新旧混凝土共同工作问题以及应力应变滞后问题。并且对于外粘钢加固法、外贴纤维布加固法，还存在不防火，不适用于混凝土强度较低的情况等缺点。对于加大截面法其增加了结构高度，影响净空。对于体外预应力加固法，还存在施工复杂成本较高的问题。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有加固技术的缺陷，提供一种外贴钢骨混凝土框架法加固结构的方法。由于钢骨混凝土梁、柱有较高的承载能力和延性，因此有效提高加固结构的承载能力、刚度、延性、耗能能力等。既有结构与外贴钢骨混凝土框架通过预应力筋连接，或既有结构与外贴钢骨混凝土框架通过植筋锚固的方式连接，使得结构成为整体，不仅增大结构的抗震性能，减小结构的损伤，还能解决新旧混凝土缺乏连结不能形成整体，以及应力应变滞后的问题。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种外贴钢骨混凝土框架法加固结构的方法，其基本方法是：在原钢筋混凝土框架结构外侧外贴钢骨混凝土框架，外贴钢骨混凝土框架包括新增钢骨混凝土梁、新增钢骨混凝土柱。所述新增钢骨混凝土梁与新增钢骨混凝土柱为整浇一体式进行预制。所述新增钢骨混凝土梁、新增钢骨混凝土柱通过后张法锚固预应力筋的方式分别与原钢筋混凝土梁、原钢筋混凝土柱相连接；所述新增钢骨混凝土梁和柱中的钢骨通过螺栓和角钢连接在一起。所述新增钢骨混凝土框架与原钢筋混凝土框架之间留有5～10mm宽的缝隙，通过砂浆进行封闭；所述新增钢骨混凝土梁与新增钢骨混凝土柱及梁柱中的钢骨要留设孔道以便穿入预应力筋；所述无粘结预应力筋通过锚具锚固。

所述原钢筋混凝土框架梁、柱的结合面要凿毛洗净。

所述原钢筋混凝土框架梁、柱需要钻孔，直径应比无粘结预应力筋的直径大6～15mm，并且与新增钢骨混凝土框架梁、柱的预留孔道直径相同，位置也相同。

所述新增钢骨混凝土框架与原钢筋混凝土框架可以用植筋锚固的形式现浇在一起，植筋用的钢筋与原框架通过植筋胶连接，与新增框架为现浇一体式，新增钢骨混凝土框架中的植筋与钢骨焊接。

所述新增钢骨混凝土梁的宽度为原框架梁宽度的1/2～2/3，高度与原框架梁相同。所述新增钢骨混凝土柱的宽度与新增钢骨混凝土梁宽度相同，高度与原框架柱相同。

原钢筋混凝土梁、原钢筋混凝土柱、新增钢骨混凝土梁、新增钢骨混凝土柱均包含纵筋与箍筋。

本发明一种外贴钢骨混凝土框架法加固结构的有益效果如下：

一种外贴钢骨混凝土框架法加固结构，布置比较灵活，可多跨布置也可单跨布置。采用钢骨混凝土框架有效提高结构的承载能力、延性等，并且预应力筋连接方式可以有效减小损伤，加大刚度。原混凝土框架结构与新钢骨混凝土框架结构通过预应力筋锚固装配一体式及植筋锚固现浇一体式的方式连接在一起，可以保证新框架与原框架之间的变形协调。并且新旧部分借助于预应力筋的预应力，在新旧框架接触部分产生压力和摩擦，将新旧部分紧密连接在一起，保证加固后结构在地震作用下能够正常发挥作用，提高了结构的恢复力，减少裂缝的开展，并且预应力筋与混凝土一起工作，可以充分利用钢筋与混凝土的材料性能。这种加固方法其承载能力与未加固结构相比提高了50%。相较于普通钢筋混凝土加固结构，这种方法能使得承载能力提高30%左右，并且残余变形是普通现浇加固结构的1/10，刚度加大30%左右。有很高的耐火性能，施工过程中做到不入户、不搬迁，对原有建筑结构使用功能影响较小，达到高效、经济、实用的效果。

附图说明

图1给出了单跨单层单榀预制钢骨混凝土框架结构加固图；

图2给出了图1中的梁的A‐A剖视结构示意图；

图3给出了图1中的柱的B‐B剖视结构示意图；

图4给出了单跨单层单榀现浇钢骨混凝土框架结构加固图；

图5给出了图4中的梁的A‐A剖视结构示意图；

图6给出了图4中的柱的B‐B剖视结构示意图；

图7给出了图1和图4中梁柱钢骨的节点连接示意图。

图8给出了用ABAQUS软件进行单推荷载作用下的荷载‐位移曲线。

1原钢筋混凝土框架梁，2新增预制钢筋混凝土框架梁，3原钢筋混凝土框架柱，4新增预制钢筋混凝土框架柱，5、10、6、11分别为原钢筋混凝土框架梁、柱的纵筋及箍筋、新增预制钢筋混凝土框架梁、柱纵筋及箍筋，7梁、柱预应力筋的孔道，8预应力筋，9锚具，12新旧框架之间的预留缝隙，13新增梁中的钢骨，14植筋胶，15植筋锚固用的钢筋，16新增柱中钢骨，17连接梁柱钢骨的螺栓，18连接梁柱钢骨的角钢。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

参见图1、图2、图3、图4、图5、图6，一种外贴钢骨混凝土框架法加固结构的方法，在原钢筋混凝土框架结构外侧外贴钢骨混凝土框架，外贴钢骨混凝土框架包括新增钢骨混凝土梁2、新增钢骨混凝土柱4。所述新增钢骨混凝土梁2与新增钢骨混凝土柱4为整浇一体式进行预制。所述新增钢骨混凝土梁2、新增钢骨混凝土柱4通过后张法锚固预应力筋8的方式分别与原钢筋混凝土梁1、原钢筋混凝土柱3相连接；所述新增钢骨混凝土梁2中的钢骨13和柱4中的钢骨16通过螺栓17和角钢18连接在一起。所述新增钢骨混凝土梁2或柱4与原钢筋混凝土框架梁1或柱3之间留有5～10mm宽的缝隙12，通过砂浆进行封闭；所述新增钢骨混凝土梁2与新增钢骨混凝土柱4及梁中的钢骨13和柱中的钢骨16要留设孔道7以便穿入预应力筋8所述预应力筋8通过锚具9锚固

所述原钢筋混凝土框架梁1、柱3的结合面要凿毛洗净。

所述原钢筋混凝土框架梁1、柱3需要钻孔7，直径应比预应力筋8的直径大6～15mm，并且与新增钢骨混凝土梁2、柱4的预留孔道7直径相同，位置也相同。

所述新增钢骨混凝土框架与原钢筋混凝土框架也可以用植筋锚固的形式现浇在一起，植筋用的钢筋15与原框架通过植筋胶14连接，与新增框架为现浇一体式，新增钢骨混凝土框架中的植筋15与钢骨13、16焊接。

所述新增钢骨混凝土梁2的宽度为原框架梁1宽度的1/2～2/3，高度与原框架梁1相同。所述新增钢骨混凝土柱4的宽度与新增钢骨混凝土梁2宽度相同，高度与原框架柱3相同。原钢筋混凝土框架梁1、原钢筋混凝土框架柱3、新增钢骨混凝土框架梁2、新增钢骨混凝土框架柱4均包含纵筋5、6与箍筋10、11。实施例1

新增钢骨混凝土框架为预制整浇框架与原框架结构通过预应力筋连接的具体施工方法：

本实施例中，以梁为例，原框架梁尺寸为150mmX300mm，采用的混凝土强度等级为C35，钢筋强度等级为HRB335，外贴预制梁尺寸为100mmX300mm，采用的混凝土强度等级为C40，钢筋强度等级为HRB400，预应力筋采用1X7的直径为12.7，强度为f_ptk=1860N/mm²，f_py=1320N/mm²，钢骨采用Q345钢，梁中H型钢尺寸为150X60X8X6。根据模型的分析结果显示如图4，与未加固的相比承载能力提高将近50%。

a.设计、制作

根据原钢筋混凝土框架梁1、柱3截面尺寸，设计新增钢骨混凝土梁2、柱4截面。将设计结果提交预制单位，制作新增钢骨混凝土框架。选择预应力钢筋8的直径，并根据连接处的摩擦抗剪能力以及使预应力筋中的应力始终保持在屈服极限以内的原则，设计预应力筋的预加应力。将原钢筋混凝土框架梁表面混凝土凿毛洗净。

b.锚固

将新增钢骨混凝土框架与原框架对齐放置，穿入无粘结预应力钢筋8，根据设计应力对预应力筋8进行张拉，通过锚具9锚固。在新增钢骨混凝土框架与原框架的预留缝隙12处灌入砂浆，待砂浆在孔洞7中充满后停止灌浆。砂浆干硬后，完成外贴钢骨混凝土框架法加固结构。

实施例2

新增钢骨混凝土框架与原框架通过植筋锚固连接的具体施工方法：

a.设计、制作

根据原钢筋混凝土框架截面尺寸，设计新增钢筋混凝土框架截面。选择植筋胶14的种类及锚固钢筋15的直径、植筋深度、植筋间距、钻孔孔径。在原钢筋混凝土框架根据植筋参数在截面上打孔，植入植筋胶14，插入锚固钢筋15。待植筋胶14完全干硬，进入下一步工作。

c.钢筋绑扎

进行新增钢骨混凝土框架的钢筋绑扎，5、10、6、11分别为原钢筋混凝土框架梁纵筋及箍筋、新增钢筋混凝土框架梁纵筋及箍筋。将梁中钢骨13及柱中钢骨16通过螺栓17及角钢18焊接在一起，并与植筋用的锚固钢筋15进行焊接。

d.浇筑

对待浇铸新增钢骨混凝土框架进行模板安装，待混凝土养护28天后拆卸模板。完成外贴钢骨混凝土框架法加固结构。

以上所述实施例仅用于说明本发明的技术方案，而并非对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或同等变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims

1.一种外贴钢骨混凝土框架法加固结构的方法，其特征在于：在原钢筋混凝土框架结构外侧外贴钢骨混凝土框架，外贴钢骨混凝土框架包括新增钢骨混凝土梁、新增钢骨混凝土柱；所述新增钢骨混凝土梁与新增钢骨混凝土柱为整浇一体式进行预制；所述新增钢骨混凝土梁、新增钢骨混凝土柱通过后张法锚固预应力筋的方式分别与原钢筋混凝土梁、原钢筋混凝土柱相连接；所述新增钢骨混凝土梁和柱中的钢骨通过螺栓和角钢连接在一起；所述新增钢骨混凝土框架与原钢筋混凝土框架之间留有5～10mm宽的缝隙，通过砂浆进行封闭；所述新增钢骨混凝土梁与新增钢骨混凝土柱及梁柱中的钢骨要留设孔道以便穿入预应力筋；所述预应力筋通过锚具锚固。

2.根据权利要求1所述的外贴钢骨混凝土框架法加固结构，其特征在于：所述原钢筋混凝土框架梁的结合面要凿毛洗净。

3.根据权利要求1所述的外贴钢骨混凝土框架法加固结构，其特征在于：所述原钢筋混凝土框架梁、柱需要钻孔，直径应比无粘结预应力筋的直径大6～15mm，并且与新增钢骨混凝土框架梁、柱的预留孔道直径相同，位置也相同。

4.根据权利要求1所述的外贴钢骨钢筋混凝土框架法加固结构，其特征在于：所述新增钢骨混凝土框架与原钢筋混凝土框架也可以用植筋锚固的形式现浇在一起，植筋用的钢筋与原框架通过植筋胶连接，与新增框架为现浇一体式，新增钢骨混凝土框架中的植筋与钢骨焊接。

5.根据权利要求1所述的外贴钢骨钢筋混凝土框架法加固结构，其特征在于：所述新增钢骨混凝土梁的宽度为原框架梁宽度的1/2～2/3，高度与原框架梁相同。所述新增钢骨混凝土柱的宽度与新增钢骨混凝土梁宽度相同，高度与原框架柱相同。