CN103711330A - 一种预应力装配预制钢筋混凝土框架加固已有结构的方法 - Google Patents

一种预应力装配预制钢筋混凝土框架加固已有结构的方法 Download PDF

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Abstract

一种预应力装配预制钢筋混凝土框架加固已有结构的方法，属于土木工程中钢筋混凝土结构抗震加固领域，包括待加固的钢筋混凝土原框架和用于加固的新增预制钢筋混凝土框架，二者由无粘结预应力筋连接装配成整体；新增预制框架梁、新增预制框架柱节点处以及上下层新增预制框架柱接头处的钢筋绑扎后，通过浇筑混凝土形成整体；新增预制钢筋混凝土框架与钢筋混凝土原框架之间留有缝隙，通过砂浆封闭；新增预制框架梁、新增预制框架柱预留孔道，原框架梁、原框架柱与新增预制钢筋混凝土框架对应位置通过钻孔形成孔道；无粘结预应力筋穿过孔道并张拉，用锚具锚固。使用该方法加固的结构抗震能力提高1～2倍。

Description

一种预应力装配预制钢筋混凝土框架加固已有结构的方法
技术领域
一种预应力装配预制钢筋混凝土框架加固已有结构的方法是把用于加固的新增预制钢筋混凝土框架通过无粘结预应力筋连接到待加固的钢筋混凝土原框架上，形成整体，共同抵抗地震作用，属于土木工程中钢筋混凝土结构抗震加固领域。
背景技术
在我国，钢筋混凝土框架结构及底框结构，由于其使用上的方便性和灵活性而被广泛采用。钢筋混凝土框架结构及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，存在严重的抗震能力不足的隐患。随着社会的发展，建筑物抗震设防标准的提高，我国相当部分已建结构不能满足现行抗震设防标准的要求。因此对其进行抗震加固具有重要的意义。
我国《混凝土结构加固设计规范》（GB50367—2006）、《建筑抗震加固技术规程》（JGJ116—2009）中，钢筋混凝土结构的抗震加固方法分为两大类：一是直接加固梁、柱构件的方法。如增大截面法、外包型钢法、外粘钢板法、外粘纤维复合材料法、绕丝法及钢丝绳网片—聚合砂浆面层加固法等；二是改变结构受力体系的间接加固法。如新增剪力墙及侧向支撑法、增设支点法、增设拉结连系法、以及预应力加固法等。现有方法存在以下三个弊端：加固工作大多需要在建筑物内部完成，破坏了建筑物的内部装修，施工周期内影响建筑物的正常使用；加固方法多为构件层面，不能从结构整体层面上考虑抗震加固；加固工作需要现场湿作业，施工速度慢，质量难保证，对环境污染高。
装配式混凝土结构与现浇混凝土结构相比，有利于建筑工业化的发展，提高生产效率节约能源，有利于提高和保证构件质量，减少现场湿作业，施工作业快，降低对环境的负面影响。但是装配式结构的抗震性能取决于预制构件的连接方式，因此需要更可靠的连接方式。
发明内容
本发明针对现有加固技术的缺陷，提供一种预应力装配预制钢筋混凝土框架加固已有结构的方法。该方法从结构整体层面考虑抗震加固。加固工作主要在建筑外部进行，建筑物抗震能力的提高是通过增加的外贴框架来实现的。用于加固的新增预制钢筋混凝土框架通过无粘结预应力筋装配到已有建筑框架外侧，既发挥了装配式结构的优点，又解决了新旧框架之间装配连接的问题，可以广泛应用于混凝土结构抗震加固领域。
1、一种预应力装配预制钢筋混凝土框架加固已有结构的方法，由待加固的钢筋混凝土原框架1和用于加固的新增预制钢筋混凝土框架9组成，二者由无粘结预应力筋7连接装配成整体，其特征在于，所述新增预制框架梁10、新增预制框架柱11节点处以及上下层新增预制框架柱11接头处的钢筋绑扎后，通过浇筑混凝土形成整体新增预制钢筋混凝土框架9。所述新增预制钢筋混凝土框架9与钢筋混凝土原框架1之间留有8～10mm宽的缝隙4，通过砂浆5封闭；所述新增预制框架梁10、新增预制框架柱11预留孔道6以便穿入无粘结预应力筋7，在原框架梁2、原框架柱3截面与新增预制钢筋混凝土框架9相对应的位置通过钻孔形成孔道6；所述无粘结预应力筋7穿过孔道6并张拉，用锚具8锚固。
所述新增预制钢筋混凝土框架9的混凝土及钢筋强度等级高于钢筋混凝土原框架1，但不宜超过两个等级。所述新增预制框架梁10的宽度为原框架梁2宽度的1/3～2/3，高度与原框架梁2相同。所述新增预制框架柱11的宽度与新增预制框架梁10宽度相同，高度与原框架柱3相同。
所述无粘结预应力筋孔道6沿原框架柱3、新增预制框架柱11高度方向，原框架梁2、新增预制框架梁10跨度方向每隔500～1000mm布置平行的两排，位置应避开原框架梁2、新增预制框架梁10端塑性铰区以及梁柱节点区，同时应避开原框架柱3、新增预制框架柱11、原框架梁2、新增预制框架梁10内部纵向钢筋及箍筋。所述孔道6的内径应比无粘结预应力筋7的直径大6～15mm。
所述无粘结预应力筋7预应力大小的设计原则是，最终设计的有效预压力值不宜过高，以满足新老框架接触面上的的摩擦抗剪力及裂缝宽度为度，且预应力筋中的应力要处于屈服极限以内。
本发明的有益效果是，待加固的钢筋混凝土原框架1与新增预制钢筋混凝土框架9借助于张拉无粘结预应力筋7，在新旧框架接触面处产生压力和足够的摩擦力，将二者装配成一个整体。这种摩擦力足够保证新旧框架之间不会发生相对错动，保证二者牢固地连接在一起，既发挥了装配式结构减少现场湿作业，施工作业快，降低对环境负面影响等优点，又解决了新旧框架之间装配连接的问题。新增预制钢筋混凝土框架9选用高强混凝土和高强钢筋，抗震性能好，通过无粘结预应力筋7和待加固的钢筋混凝土原框架1装配在一起，保证新旧混凝土共同工作，共同承担地震作用，加固后结构抗震能力提高1～2倍，起到良好加固效果的同时又对原有建筑使用功能影响较小，可以广泛应用于混凝土结构抗震加固领域。
附图说明
图1给出了一榀两层一跨钢筋混凝土框架结构加固示意图。
图2给出了图1中的加固后整体梁A-A剖面结构示意图。
图3给出了图1中的加固后整体柱B-B剖面结构示意图。
图中：1是原框架，2是原框架梁，3是原框架柱，4是缝隙，5是砂浆，6是孔道，7是无粘结预应力筋，8是锚具，9是新增预制钢筋混凝土框架，10是新增预制框架梁，11是新增预制框架柱。
具体实施方式
第一步：根据待加固钢筋混凝土原框架1、《混凝土结构设计规范》（GB50010—2010）、《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）确定新增预制框架梁10、新增预制框架柱11的截面尺寸、配筋量、混凝土强度等级以及无粘结预应力筋孔道6位置。孔道6沿原框架柱3、新增预制框架柱11高度方向，原框架梁2、新增预制框架梁10跨度方向每隔500～1000mm布置平行的两排，位置应避开原框架梁2、新增预制框架梁10端塑性铰区以及梁柱节点区，同时应避开原框架柱3、新增预制框架柱11、原框架梁2、新增预制框架梁10内部纵向钢筋及箍筋。孔道6的内径应比无粘结预应力筋7的直径大6～15mm。
第二步：在原框架梁2、原框架柱3与新增预制框架梁10、新增预制框架柱11相对应的位置钻孔，并清理孔道6。将钢筋混凝土原框架1表面混凝土凿毛洗净，新增预制钢筋混凝土框架9与钢筋混凝土原框架1的接触面采用未抛光的木板做成粗糙面以增加摩擦力。
第三步：吊装就位预制好的新增预制框架梁10、新增预制框架柱11。将同一层的新增预制框架梁10、新增预制框架柱11节点处以及上下层新增预制框架柱11接头处的钢筋绑扎后，通过浇筑早强混凝土形成整体新增预制钢筋混凝土框架9。在预留孔道6中穿入无粘结预应力筋7，穿入无粘结预应力筋7后在新增预制钢筋混凝土框架9与钢筋混凝土原框架1之间预留的缝隙4中灌注砂浆5，并对孔道6灌浆。新旧混凝土框架之间的缝隙4所用砂浆5宜用纤维砂浆或环氧砂浆，纤维宜用尼龙纤维，其长度可取10～15mm，掺量可按每立方砂浆1.5～2kg。孔道6用普通砂浆灌注即可。砂浆5设计抗压强度不低于原框架混凝土设计强度。灌浆达到设计强度后张拉无粘结预应力筋7并用锚具8锚固。
第四步：重复步骤三，依次将各层新增预制钢筋混凝土框架9与待加固的钢筋混凝土原框架1相连，形成最终加固结构。
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 (3)

1.一种预应力装配预制钢筋混凝土框架加固已有结构的方法，由待加固的钢筋混凝土原框架（1）和用于加固的新增预制钢筋混凝土框架（9）组成，二者由无粘结预应力筋（7）连接装配成整体，其特征在于，所述新增预制框架梁（10）、新增预制框架柱（11）节点处以及上下层新增预制框架柱（11）接头处的钢筋绑扎后，通过浇筑混凝土形成整体新增预制钢筋混凝土框架（9）；所述新增预制钢筋混凝土框架（9）与钢筋混凝土原框架（1）之间留有8～10mm宽的缝隙（4），通过砂浆（5）封闭；所述新增预制框架梁（10）、新增预制框架柱（11）预留孔道（6）以便穿入无粘结预应力筋（7），原框架梁（2）、原框架柱（3）与新增预制钢筋混凝土框架（9）相对应的位置通过钻孔形成孔道（6）；所述无粘结预应力筋（7）穿过孔道（6）并张拉，用锚具（8）锚固。
2.根据权利要求1所述的一种预应力装配预制钢筋混凝土框架加固已有结构的方法，其特征在于，所述新增预制钢筋混凝土框架（9）的混凝土及钢筋强度等级高于钢筋混凝土原框架（1），但不宜超过两个等级；所述新增预制框架梁（10）的宽度为原框架梁（2）宽度的1/3～2/3，高度与原框架梁（2）相同；所述新增预制框架柱（11）的宽度与新增预制框架梁（10）宽度相同，高度与原框架柱（3）相同。
3.根据权利要求1所述的一种预应力装配预制钢筋混凝土框架加固已有结构的方法，其特征在于，所述无粘结预应力筋孔道（6）沿原框架柱（3）、新增预制框架柱（11）高度方向，原框架梁（2）、新增预制框架梁（10）跨度方向每隔500～1000mm布置平行的两排，位置应避开原框架梁（2）、新增预制框架梁（10）端塑性铰区以及梁柱节点区，同时应避开原框架柱（3）、新增预制框架柱（11）、原框架梁（2）、新增预制框架梁（10）内部纵向钢筋及箍筋；所述孔道（6）的内径应比无粘结预应力筋（7）的直径大6～15mm。
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