CN103741958A

CN103741958A - 一种外设装配式子结构加固已有建筑物的方法

Info

Publication number: CN103741958A
Application number: CN201310743473.6A
Authority: CN
Inventors: 李振宝; 陈磊; 解咏平; 高宇; 马华
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2033-12-30
Also published as: CN103741958B

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

一种外设装配式子结构加固已有建筑物的方法

技术领域

一种外设装配式子结构加固已有建筑物的方法是把待加固建筑物外部新增预制钢筋混凝土框架，二者通过新增预制楼板连接装配成整体。新增预制钢筋混凝土框架分担原建筑物的水平地震力，对原建筑物起到加固保护的作用，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，提供一种外设装配式子结构加固已有建筑物的方法。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新增预制钢筋混凝土框架来实现的。新增预制框架梁与新增预制框架柱的连接，新增预制钢筋混凝土框架、新增预制楼板与原框架梁的连接均是通过无粘结预应力筋装配完成的，既发挥了装配式结构的优点，又解决了装配式结构连接的问题，可以广泛应用于混凝土结构抗震加固领域。

1、一种外设装配式子结构加固已有建筑物的方法，其特征在于，所述待加固建筑物外侧钢筋混凝土原框架1外部新增预制钢筋混凝土框架9，二者通过新增预制楼板12连接装配成整体。所述新增预制钢筋混凝土框架9由新增预制框架梁10和新增预制框架柱11借助穿过预留孔道6的无粘结预应力筋7装配而成；所述新增预制框架梁2是单开间构件，新增预制框架柱11是由多段柱上下连接而成，任意两段相邻的柱体的下方柱体称为下柱，上方柱体称为上柱，下柱顶端留有孔洞，钢筋伸出上柱底端，上下柱之间的接头由钢筋插入灌满水泥浆的孔洞来实现；（需要注意的上下柱的称谓只是暂时的，由相对位置决定，即某次被称为上柱的柱体，相对于和它相邻的上方的柱体而言，它是下柱。）

所述新增预制框架梁10、新增预制楼板3对应位置预留孔道6以便穿入无粘结预应力筋7，原框架梁2与新增预制楼板12对应位置通过钻孔形成孔道6。所述新增预制框架梁10与新增预制框架柱11之间，新增预制钢筋混凝土框架9与新增预制楼板12之间，原框架梁2与新增预制楼板12截面之间均留有8～10mm宽的缝隙4，通过砂浆5封闭；无粘结预应力筋7穿过预留孔道6后进行张拉，再通过锚具8锚固，将待加固建筑物外侧钢筋混凝土原框架1、新增预制楼板12、用于加固的新增预制钢筋混凝土框架9装配成一个空间整体。

2、所述新增预制钢筋混凝土框架9与新增预制楼板12的混凝土及钢筋强度等级高于待加固建筑物外侧钢筋混凝土原框架1；所述新增预制框架梁10、新增预制框架柱11、新增预制楼板12的截面尺寸及配筋量应依据《混凝土结构设计规范》GB50010—2010的要求设计。

3、所述新增预制框架梁10和新增预制框架柱11对应位置预留无粘结预应力筋孔道6；所述新增预制框架梁10、新增预制楼板12沿跨度方向每隔500～1000mm预留一排无粘结预应力筋孔道6；所述原框架梁2与新增预制楼板12对应位置通过钻孔留形成孔道6；所述孔道6的位置应避开原框架梁2、新增预制框架梁10、新增预制框架柱11、新增预制楼板12内部钢筋；所述孔道6的内径应比无粘结预应力筋7的直径大6～15mm。

4、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，以接触面上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，后张拉无粘结预应力筋7在新增预制框架梁10与新增预制框架柱11之间，新增预制钢筋混凝土框架9与新增预制楼板12之间，原框架梁2与新增预制楼板12之间产生压力和足够的摩擦力，这种摩擦力足够保证各部分之间不会发生相对错动，从而将各部分装配成一个整体，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，又解决了装配式结构连接的问题。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，通过新增预制楼板12和待加固建筑物装配在一起，分担原建筑物的水平地震力，对原建筑物起到加固保护的作用，加固后结构整体抗震能力提高1～2倍。整个加固工作在建筑物室外进行，对原有建筑使用功能影响较小。待加固建筑物借助新增预制楼板12和新增预制钢筋混凝土框架9连接，不仅整体性好，对抗震有利，而且形成的空间可作为阳台等，同时又增加了原建筑物的使用空间，可以广泛应用于钢筋混凝土建筑物抗震加固领域。

附图说明

图1给出了外设装配式子结构加固已有建筑物的方法示意图。

图2给出了图1中加固后原框架梁、新增预制楼板、新增预制框架梁整体剖面A-A示意图。

图3给出了图1中加固后新增预制框架梁与新增预制框架柱整体剖面B-B示意图。

图中：1是待加固建筑物外侧钢筋混凝土原框架，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，12是新增预制楼板。

具体实施方式

第一步：根据《混凝土结构设计规范》（GB50010—2010）、《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）要求，并结合新增预制钢筋混凝土框架9、新增预制楼板12与待加固建筑物外侧钢筋混凝土原框架1易于拼装的原则确定新增预制框架梁10、新增预制框架柱11、新增预制楼板12的截面尺寸、配筋量、混凝土等级。新增预制框架梁10与新增预制框架柱11对应位置预留无粘结预应力筋孔道6；新增预制框架梁10、新增预制楼板12沿跨度方向每隔500～1000mm预留一排无粘结预应力筋孔道6。孔道6的位置应避开原框架梁2、新增预制框架梁10、新增预制框架柱11、新增预制楼板12内部钢筋。所述孔道6的内径应比无粘结预应力筋7的直径大6～15mm。

第二步：将预制好的新增预制框架梁10、新增预制框架柱11、吊装就位后，在预留孔道6中穿入无粘结预应力筋7，新增预制框架梁10与新增预制框架柱11之间的缝隙4灌注砂浆5，并对孔道6灌浆。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锚固形成新增预制钢筋混凝土框架9。

第三步：在原框架梁2与新增预制楼板12对应位置钻孔，并清理孔道6。将原框架梁2表面凿毛洗净，原框架梁2与新增预制楼板12的接触面采用未抛光的木板做成粗糙面以增加摩擦力。

第四步：将拼装好的新增预制钢筋混凝土框架9、预制好的新增预制楼板12吊装就位后，在新增预制钢筋混凝土框架9、新增预制楼板12和原框架梁2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与新增预制楼板12之间、新增预制楼板12与原框架梁2的缝隙4中灌注砂浆5，并对孔道6灌浆。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。

第五步：新增预制框架梁2是单开间构件，新增预制框架柱11是由多段柱上下连接而成，任意两段相邻的柱体的下方柱体称为下柱，上方柱体称为上柱，下柱顶端留有孔洞，钢筋伸出上柱底端，上下柱之间的接头由钢筋插入灌满水泥浆的孔洞来实现。

第六步：重复以上步骤，依次将每一层的新增预制混凝土框架9借助新增预制楼板12与待加固建筑物外侧钢筋混凝土原框架1装配在一起，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

1.一种外设装配式子结构加固已有建筑物的方法，其特征在于，所述待加固建筑物外侧钢筋混凝土原框架（1）外部新增预制钢筋混凝土框架（9），二者通过新增预制楼板（12）连接装配成整体；所述新增预制钢筋混凝土框架（9）由新增预制框架梁（10）和新增预制框架柱（11）借助穿过预留孔道（6）的无粘结预应力筋（7）装配而成；所述新增预制框架梁（10）是单开间构件，新增预制框架柱（11）是由多段柱上下连接而成，任意两段相邻的柱体的下方柱体称为下柱，上方柱体称为上柱，下柱顶端留有孔洞，钢筋伸出上柱底端，上下柱之间的接头由钢筋插入灌满水泥浆的孔洞来实现；所述新增预制框架梁（10）、新增预制楼板（3）对应位置预留孔道（6）以便穿入无粘结预应力筋（7），原框架梁（2）与新增预制楼板（12）对应位置通过钻孔形成孔道（6）；所述新增预制框架梁（10）与新增预制框架柱（11）之间，新增预制钢筋混凝土框架（9）与新增预制楼板（12）之间，原框架梁（2）与新增预制楼板（12）之间均留有8～10mm宽的缝隙（4），通过砂浆（5）封闭；无粘结预应力筋（7）穿过预留孔道（6）后进行张拉，再通过锚具（8）锚固，将待加固建筑物外侧钢筋混凝土原框架（1）、新增预制楼板（12）、用于加固的新增预制钢筋混凝土框架（9）装配成一个空间整体。

2.根据权利要求1所述的一种外设装配式子结构加固已有建筑物的方法，其特征在于，所述新增预制钢筋混凝土框架（9）与新增预制楼板（12）的混凝土及钢筋强度等级高于待加固建筑物外侧钢筋混凝土原框架（1）；所述新增预制框架梁（10）、新增预制框架柱（11）、新增预制楼板（12）的截面尺寸及配筋量应依据《混凝土结构设计规范》GB50010—2010的要求设计。

3.根据权利要求1所述的一种外设装配式子结构加固已有建筑物的方法，其特征在于，所述新增预制框架梁（10）和新增预制框架柱（11）对应位置预留无粘结预应力筋孔道（6）；所述新增预制框架梁（10）、新增预制楼板（12）沿跨度方向每隔500～1000mm预留一排无粘结预应力筋孔道（6）；所述原框架梁（2）与新增预制楼板（12）对应位置通过钻孔留形成孔道（6）；所述孔道（6）的位置应避开原框架梁（2）、新增预制框架梁（10）、新增预制框架柱（11）、新增预制楼板（12）内部钢筋；所述孔道（6）的内径应比无粘结预应力筋（7）的直径大6～15mm。