CN103726672A - 一种防止古建筑连续倒塌的柱间加固结构及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防止古建筑连续倒塌的柱间加固结构及方法,柱间加固结构包括多个加固构件组合、将相邻加固构件组合固定连接为一体的连接杆件,加固构件组合包括底部构件和上部构件;底部构件包括从下至上依次连接设置的环形底板、支撑件和环形扣件,多个支撑件沿环形扣件周向设置,并以环形扣件的环心中心对称,环形扣件通过支撑件固定连接在环形底板上。本发明能够在外部突然施加振动荷载时,有效控制柱子的变形,防止古建筑整体失稳而连续倒塌破坏;同时可逆化程度高,现场无明火作业、操作简单,应用方便,对古建筑本体无损坏。

Description

一种防止古建筑连续倒塌的柱间加固结构及方法
 
技术领域
本发明属于建筑物加固技术领域,涉及一种防止古建筑连续倒塌的柱间加固结构。
 
背景技术
随着时代的发展,城市建设越来越快,大型建筑、隧道等工程随处可见,很多工程都邻近古建筑。由于古建筑都已年代久远,大部分为砖石结构或砖木结构,其自重较大而对振动敏感。周边大型工程施工特别是市政工程、地铁建造的爆破工程、深基坑开挖工程、大直径桩基施工等都具有明显的振动特征,且会持续一段时间。在此过程中振动可能导致上述古建筑发生连续倒塌破坏,带来不可恢复的后果。一般古建筑房屋中承重柱是整个结构中最为重要的承载构件之一,将整个建筑物的荷载传递到基础与地基,由于古建筑中防止地面潮气对柱子侵蚀的需要,柱子的做法较为特殊。柱子底部直接搁置在室外地面柱础上,底部的连接是较为薄弱的约束,对承受振动带来的水平位移和竖向位移均较为敏感。房屋倒塌一般是由于柱子的失效带来,单独一根柱子的倒塌破坏,很可能会发生连锁反应,直接导致整个结构的倒塌。加强柱子在振动荷载作用下的稳定性,对于防止古建筑连续倒塌有着重要意义。这种保护和改善又具有阶段性,在外来振动影响因素消失后需要恢复古建筑本来面貌,要求保护方法不伤及本体,现场无明火作业,同时具有拆卸方便,可逆化程度较高等特征。本发明基于上述原因,考虑古建筑的构造特征,采用场外预制钢构件、现场以螺栓连接为主对柱子顶部、底部进行防振加强,以提高振动特征下的耗能特性,防止古建筑连续倒塌。
 
发明内容
技术问题:本发明的目的在于提供一种当古建筑周边受到振动作用时,能够阶段性的提高柱间耗能特性,增强整体稳定性的防止古建筑连续倒塌的柱间加固结构,同时提供了一种柱间加固方法。       
技术方案:本发明的防止古建筑连续倒塌的柱间加固结构,包括多个加固构件组合、将相邻加固构件组合固定连接为一体的连接杆件,加固构件组合包括底部构件和上部构件;底部构件包括从下至上依次连接设置的环形底板、支撑件和环形扣件,多个支撑件沿环形扣件周向设置,并以环形扣件的环心中心对称,环形扣件通过支撑件固定连接在环形底板上;
所述上部构件为一环形部件,上部构件通过连接杆件与相邻加固构件组合中的支撑件之间通过连接杆件固定连接,从而将所有加固构件组合连接为一体。
本发明柱间加固结构的一个优选方案中,环形底板由两个对称的半圆环板组合而成,两个半圆环板的两端均设置有底板连接体,两个半圆环板之间通过底板连接体固定锁紧;
本发明柱间加固结构的一个优选方案中,环形扣件由两个对称的弧形钢板组合而成,两个弧形钢板的两端均设置有矩形钢板,两个弧形钢板之间通过矩形钢板固定锁紧。
本发明柱间加固结构的一个优选方案中,上部构件由两个对称的弧形板组合而成,两个弧形板的两端和中间均设置有矩形板,两个弧形板之间通过两端的矩形板固定锁紧,上部构件通过中间的矩形板与连接杆件连接。
本发明柱间加固结构的一个优选方案中,环形底板的内环直径大于欲加固的柱础直径,环形扣件和上部构件的内径均大于欲加固柱的外径,环形扣件和上部构件均环绕并卡紧柱体。
本发明柱间加固结构的一个优选方案中,底板连接体采用等肢角钢。
本发明的防止古建筑连续倒塌的柱间加固方法,包括以下步骤:
1)根据需加固古建筑的柱径、柱高、柱间距以及柱子的布置方式,确定预制构件的尺寸和数量;
2)首先将底部构件安装于柱础上,并用锚栓锚入地基将其固定,然后将上部构件安装于柱顶,在底部构件与柱子之间,以及上部构件与柱子之间衬垫松软材料;
3)待所有柱子都完成底部构件和上部构件的安装后,用连接杆件将上部构件与相邻柱子上安装的底部构件连接起来:连接杆件一端与上部构件中间设置的矩形板固定连接,另一端与相邻柱子安装的底部构件的支撑件固定连接,从而将所有柱子上的加固构件组合连接为一体。
使用本发明的柱间加固装置后,当古建筑周边受到振动作用,限制受影响的柱子顶部和底部位移,邻近的柱子能提供有效的约束,从而加强结构的整体稳定性。   
有益效果:本发明与现有技术相比,具有以下优点:      
现有古建筑加固方法都会对古建筑本身产生一定破坏,如在墙上开洞、对原有结构进行改造等,加固装置也会影响古建筑外观造型,如增加大体积永久性构件、改变原有构件尺寸形状等,而本发明具有可拆卸,操作简单,应用方便,对建筑本身无破坏等优点,通过加强古建筑中柱与柱的联系来实现结构整体稳定性的提高,在正常情况下加固结构与保护对象之间采用可拆卸的柔性材料接触,并不发生荷载传递,但在古建筑外部受到振动作用发生局部大变形的情况下,通过相邻柱子对其施加有利约束,形成了防倒塌能力更强的空间体系,限制柱子发生较大位移,防止某根或几根柱子倒塌破坏引起整个建筑物的倒塌失效,将不利后果限制在局部区域,从而有效加强了结构的整体稳定性,在古建筑加固方面有着广泛的应用前景。
 
附图说明
图1为本发明装置用于对古建筑的柱间进行加固的立体示意图;
图2为本发明中底部构件的立体示意图;
图3为本发明中上部构件的立体示意图;
图4为本发明装置中底部构件处的正视示意图;
图5为本发明装置中底部构件处的俯视示意图;
图6为本发明装置中上部构件处的正视示意图;
图7为本发明装置中上部构件处的俯视示意图。
图中有:底部构件1、上部构件2、连接杆件3、半圆环板4、底板连接体5、矩形钢板6、弧形钢板7、支撑件8、弧形板9、矩形板10、环形底板11、环形扣件12。
 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图所示,本发明的用于防止古建筑连续倒塌的柱间加固结构,包括多个用于包住柱体的底部构件1、上部构件2,以及将相邻加固构件组合固定连接为一体的连接杆件3;底部构件1由从下至上依次连接设置的环形底板11、支撑件8和环形扣件12组成,环形底板11由两个对称半圆环板4和底板连接体5组成,半圆环板4内径比柱础直径略大,底板连接体5在半圆环板4两端边缘布置;环形扣件12由两个对称的弧形钢板7和四块矩形钢板6组成,弧形钢板7为半圆形,其内接直径比柱直径略大,矩形钢板6在弧形钢板7边缘沿弧形钢板7法线方向布置;支撑件8由四个开有螺栓孔的梯形钢板组成。上部构件2由两个对称弧形板9和八块矩形板10组成,弧形板9为半圆形,其内接直径比柱直径略大,矩形板10沿弧形板9法线方向布置。
半圆环板4中的半圆形钢板采用Q345钢,其上设有多个螺栓孔,孔径22mm,其内径比柱础大100mm,外径比内径大200mm,板厚5mm。半圆环板4中的底板连接体5采用等边角钢,规格为30mm×30mm×4mm,长100mm,角钢一边上中心位置处设置一个螺栓孔,孔径22mm。半圆环板4与底板连接体5采用焊接连接。底板连接体5中的角钢采用M20普通螺栓连接。环形扣件12中的矩形钢板6和弧形钢板7均采用Q345钢,弧形钢板7的圆弧直径比柱直径略大,厚度为5mm,高度为50mm,矩形钢板6尺寸为70mm×50mm×5mm。环形扣件12中的矩形钢板6和弧形钢板7之间采用焊接连接。
环形扣件12中的矩形钢板6采用M20普通螺栓连接。
支撑件8中的梯形钢板采用Q345钢,其中心位置处设有一个螺栓孔,孔径22mm。钢板宽度50mm,厚度5mm,长度根据半圆环板4和环形扣件12位置确定,两端截面相互垂直。支撑件8与半圆环板4和环形扣件12采用焊接连接。
上部构件2中的弧形板9和矩形板10均采用Q345钢,弧形板9直径比柱直径略大,厚度为5mm,高度为50mm,矩形板10尺寸为70mm×50mm×5mm。
上部构件2中的弧形板9和矩形板10之间采用焊接连接。上部构件2中的弧形板9和矩形板10采用M20普通螺栓连接。连接杆件3采用等边角钢,规格为30mm×30mm×4mm,长度为两个对角底部构件1和上部构件2连接点之间的距离。
底部构件1与地基采用M20普通螺栓连接。连接杆件3与底部构件1和上部构件2之间采用M20普通螺栓连接。底部构件1和上部构件2与柱子之间采用松软材料衬垫。
本发明的实施方法如下:
1.预制半圆环板4:先现场测量柱础的直径,选取Q345钢,其上开设螺栓孔,螺栓孔位置如图2所示,孔径22mm,其内径比柱础大50-100mm,外径比内径大200mm,板厚5mm。
2.预制底板连接体5:选取Q345钢,采用等边角钢,规格为30mm×30mm×4mm,长100mm,角钢一边上中心位置处设置一个螺栓孔,孔径22mm。
3.预制环形底板11:将半圆环板4与底板连接体5按图2所示放置,采用焊接连接,形成构件,其中两个对称构件按图2所示放置,采用M20普通螺栓连接。
4.预制弧形钢板7:选取Q345钢,弧形钢板7的圆弧直径比柱直径略大,厚度为5mm,高度为50mm。
5.预制矩形钢板6:选取Q345钢,尺寸为70mm×50mm×5mm。
6.预制环形扣件12:将弧形钢板7和矩形钢板6按图2所示放置,采用焊接连接,其中两个对称构件按图2所示放置,采用M20普通螺栓连接。
7.预制支撑件8:采用Q345钢,形状为梯形,其中心位置处设有一个螺栓孔,孔径22mm。钢板宽度50mm,厚度5mm,长度根据环形底板11和环形扣件12位置确定,两端截面相互垂直。
8.预制底部构件1:将环形底板11、环形扣件12和支撑件8按图2所示位置放置,采用焊接连接。
9.预制弧形板9:选取Q345钢,弧形板9的圆弧直径比柱直径略大,厚度为5mm,高度为50mm。
10.预制矩形板10:选取Q345钢,尺寸为70mm×50mm×5mm。
11.预制上部构件2:将弧形板9和矩形板10按图3所示放置,采用焊接连接。
12.预制连接杆件3:采用Q345等边角钢,规格为30mm×30mm×4mm,长度为两个对角底部构件1和上部构件2连接点之间的距离。
13.现场整体安装:先按图1所示确定需要安装底部构件1和上部构件2的位置。将底部构件1按图4和图5所示,安装在柱的底部,底部构件1与地基采用螺栓连接,底部构件1的环形扣件12与柱子之间采用松软材料衬垫,使其紧密压实。再将上部构件2按图6和图7所示,安装在柱子顶部,上部构件2与柱子之间采用松软材料衬垫。最后将连接杆件3与底部构件1和上部构件2按图1、图4、图5、图6和图7所示位置放置,采用螺栓连接。
应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种防止古建筑连续倒塌的柱间加固结构,其特征在于,该加固结构包括多个加固构件组合、将相邻加固构件组合固定连接为一体的连接杆件(3),所述加固构件组合包括底部构件(1)和上部构件(2),所述底部构件(1)包括从下至上依次连接设置的环形底板(11)、支撑件(8)和环形扣件(12),多个支撑件(8)沿环形扣件(12)周向设置,并以环形扣件(12)的环心中心对称,环形扣件(12)通过支撑件(8)固定连接在环形底板(11)上;
所述上部构件(2)为一环形部件,上部构件(2)通过连接杆件(3)与相邻加固构件组合中的支撑件(8)之间通过连接杆件(3)固定连接,从而将所有加固构件组合连接为一体。
2.根据权利要求1所述的一种防止古建筑连续倒塌的柱间加固结构,其特征在于,所述环形底板(11)由两个对称的半圆环板(4)组合而成,两个半圆环板(4)的两端均设置有底板连接体(5),两个半圆环板(4)之间通过底板连接体(5)固定锁紧;
所述环形扣件(12)由两个对称的弧形钢板(7)组合而成,两个弧形钢板(7)的两端均设置有矩形钢板(6),两个弧形钢板(7)之间通过矩形钢板(6)固定锁紧;
所述上部构件(2)由两个对称的弧形板(9)组合而成,两个弧形板(9)的两端和中间均设置有矩形板(10),两个弧形板(9)之间通过两端的矩形板(10)固定锁紧,上部构件(2)通过中间的矩形板(10)与连接杆件(3)连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种防止古建筑连续倒塌的柱间加固结构,其特征在于,所述环形底板(11)的内环直径大于欲加固的柱础直径,环形扣件(12)和上部构件(2)的内径均大于欲加固柱的外径,环形扣件(12)和上部构件(2)均环绕并卡紧柱体。
4.根据权利要求1或2所述的一种防止古建筑连续倒塌的柱间加固结构,其特征在于,所述底板连接体(5)采用等肢角钢。
5.一种防止古建筑连续倒塌的柱间加固方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
1)根据需加固古建筑的柱径、柱高、柱间距以及柱子的布置方式,确定预制构件的尺寸和数量;
2)首先将底部构件(1)安装于柱础上,并用锚栓锚入地基将其固定,然后将上部构件(2)安装于柱顶,在底部构件(1)与柱子之间,以及上部构件(2)与柱子之间衬垫松软材料;
3)待所有柱子都完成底部构件(1)和上部构件(2)的安装后,用连接杆件(3)将上部构件(2)与相邻柱子上安装的底部构件(1)连接起来:连接杆件(3)一端与上部构件(2)中间设置的矩形板(10)固定连接,另一端与相邻柱子安装的底部构件(1)的支撑件(8)固定连接,从而将所有柱子上的加固构件组合连接为一体。
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