CN104295112A - 一种钢筋混凝土柱上接钢管混凝土柱连接结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钢筋混凝土柱上接钢管混凝土柱连接结构，原柱顶一定范围内进行了剥离凿毛，原钢筋混凝土柱竖向主筋上沿柱周环向均匀布设有横向水平连接钢筋，凿毛区域底部设有连接螺杆、带孔环形连接端钢板及带孔环形连接底板，其上沿环周均匀设置有锚索固定端，带孔环形连接底板与带孔环形连接顶板分别与分离式钢管的底部与顶部进行了焊接，在原钢筋混凝土柱中心取芯成孔植有入加筋体，在钢管及孔内压灌有混凝土后封闭。本发明既对原柱进行了一定的加固，又达到了增高柱子的效果，实现了原钢筋混凝土柱和上部钢管混凝土柱能够很好的连接及协同受力的目的，本发明还公开了一种钢筋混凝土柱上接钢管混凝土柱连接结构的施工方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种可加高老旧钢筋混凝土柱的同时，又对老旧钢筋混凝土柱进行了加固的一种钢筋混凝土柱上接钢管混凝土柱连接结构及施工方法，适用于柱子加固、楼层加高及改建工程，属于房屋建筑工程技术领域。
背景技术
随着国民经济的飞速发展,许多建筑物受当时的经济条件和建筑技术所制约,在建筑功能的完善程度和建筑结构的形式、装饰方面已不能满足时代要求。很多房屋是2～4层,其承重结构却有一定潜力,如果将这批住宅全部拆掉新建,国家财力难以承受,如果采用房屋加层的方法改造原有住宅中结构质量较好的,就能达到经济、适用、快捷的建房目标。
既有的房屋增层方法有以下几种：直接增层法,对既有房屋进行适当的处理后，不改变结构承重体系和平面布置，在上部直接增层的方法，适用于原承重结构与地基基础的承载力和变形能满足要求，增加的层数一般为1～3层；改变荷载传递增层法，改变平面布置、结构布置和其荷载传递途径的增层方法，适用于原墙体结构有承载潜力的房屋，增层数不宜超过三层；外套框架结构增层法，增层荷载通过在原建筑物外新增设的外套结构传至新设置的基础和地基上，当既有房屋的基础或墙体的承载力不大，或要求增加的层数在3层或3层以上时，采用外套框架结构增层法。
对于钢筋混凝土框架结构上直接增层,柱子要向上层接,上下柱接头是结构安全的重要环节。目前较常用的方法有两种，一种是把原框架柱凿去一部分，露出柱中纵筋，用氧乙炔烤软、调直，再与要往上接的钢筋进行搭接焊。这种方法钢筋经高温加热、调直后再焊接，是一种对钢筋不利的热处理，容易使钢筋变脆，也不容易凿露出柱中纵筋，同时对原结构有所损害，这种方法现已不在应。另一种是钻孔植筋法，钻孔植筋关键是新加框架柱中的钢筋如何可靠地锚固于原结构柱中，即新加柱的钢筋如何可靠生根。对于框架柱生根目前常用的方法是在原结构柱上钻孔、灌浆、栽筋。灌浆材料多为环氧水泥类胶结材料，这种方法简便易行，但其锚固强度如何尚缺乏数据，环氧类胶结材料的抗老化性能较差。另外，当对锚固区附近的钢筋进行焊接时，高温对锚固效果的影响也很大。
实践证明，上述措施在适宜的工程条件下均取得了较好的建设效果，整体性具有积极意义，但仍存一定的不足，以上方法对施工操作空间要求大，对操作空间小的工程无法进行实施，对新老结构的连接和协同受力问题没有具体的解决措施，且上述措施施工过程和结构尤为复杂，施工工期长，耗资巨大。
鉴于此，为提高新老结构的连接和协同受力性能，实现在较小的施工空间也也能进行施工的目的，目前亟待发明一种可有效的提高新老结构的连接和协同受力性能，可在小空间进行施工的钢筋混凝土柱上接钢管混凝土柱连接结构。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种可有效的提高新老结构的连接和协同受力性能，可在小空间进行施工的钢筋混凝土柱上接钢管混凝土柱连接结构及其施工方法。
为实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：
这种钢筋混凝土柱上接钢管混凝土柱连接结构，原钢筋混凝土柱柱顶进行了剥离凿毛，并且露出原柱竖向主筋；原柱竖向主筋上沿柱周环向均匀布设有横向水平连接钢筋，凿毛区域底部设有连接螺杆、带孔环形连接端钢板及带孔环形连接底板，其上沿环周均匀设置有锚索固定端，锚索上部固定在带孔环形连接顶板上，带孔环形连接底板与带孔环形连接顶板分别与分离式钢管的底部与顶部进行了焊接，分离式钢管内壁均匀焊接连接栓钉，外壁通过环形套箍固定连接，在原钢筋混凝土柱中心取芯成孔植有加筋体，在分离式钢管及孔内压灌有自密实混凝土后封闭。
作为优选：所述剥离凿毛在原钢筋混凝土柱柱顶500mm～1200mm范围。
作为优选：连接螺杆钻孔植入原钢筋混凝土柱，连接螺杆贯穿带孔环形连接端钢板和带孔环形连接底板并伸出带孔环形连接底板顶部300mm～800mm。。
作为优选：水平连接钢筋的一端是引孔植入进原钢筋混凝土柱。
作为优选：带孔环形连接底板底部与带孔环形连接端钢板焊接。
作为优选：锚索底部锚固在锚索固定端上，顶部锚固在带孔环形连接顶板上。
作为优选：原钢筋混凝土柱中心取芯成孔植有加筋体，加筋体采用植入型钢、异形钢板或碳纤维棒。
这种钢筋混凝土柱上接钢管混凝土柱连接结构的施工方法，包括以下的步骤：
1)柱顶处理：在原钢筋混凝土柱1柱顶500mm～1200mm范围内进行剥离凿毛；
2)钻孔：根据设计图纸先在原钢筋混凝土柱柱身凿毛区域钻横向水平连接钢筋植入孔，清孔；然后在凿毛区域底部钻取连接螺杆植入孔，清孔；
3)带孔环形连接端钢板施工：将带孔环形连接端钢板放置在凿毛区域底部，用粘结剂粘牢；
4)带孔环形连接底板施工：将带孔环形连接底板放置在带孔环形连接端钢板上并焊接；
5)植筋：采用化学植筋的方式将横向水平连接钢筋植入预先钻好的植入孔，同时将连接螺杆8一同植入预先钻好的植入孔；
6)加筋体施工：在原钢筋混凝土柱中心取芯成孔并植入加筋体，向取芯孔内浇筑自密实混凝土；
7)锚索施工：将锚索通过锚索固定端锚固在带孔环形连接底板上并焊接；
8)分离式钢管施工：分离式钢管外周与带孔环形连接端钢板焊接，分离式钢管内壁均匀焊接连接栓钉，分离式钢管底部用粘结剂粘牢，并用环形套箍固定连接；
9)带孔环形连接顶板施工：将带孔环形连接顶板安放在分离式钢管顶部，并焊接；并将锚索拉出固定于带孔环形连接顶板上的，进行初步张拉；
10)混凝土浇筑：混凝土采用自密实混凝土，浇筑入分离式钢管内形成上接钢管混凝土柱；
11)预应力施工：待混凝土达到一定的强度后，对锚索和加筋体施加预应力，并用锚具封锚。
本发明的有益效果是：
(1)采用植芯加固下部钢筋混凝土柱，在原柱中心取芯成孔植入型钢、异型钢板或碳纤维棒后压灌混凝土封闭，加强了原钢筋混凝土柱的承载力，同时有效解决了结构对受原柱截面尺寸等限制，对原柱不适宜采用增大截面加固的问题。
(2)在分离式钢管内壁均匀焊接连接栓钉，与横向植入钢筋错开布置，提高了柱子的配筋率，增强了柱子的承载能力。
(3)采用分离式钢管本身就是耐侧压的模板，钢管本身就是起到钢筋的作用，它兼有纵向钢筋和横向箍筋的作用，同时钢管本身又是劲性承重骨架，提高了柱子的整体承载能力。施工过程中节省建筑材料，缩短了施工工期。
(4)锚索顶部拉出后固定于带孔环形连接顶板上，并初步张拉，原柱中心取芯植入碳纤维棒加筋体，灌入自密实混凝土，待混凝土达到一定强度后张拉施加预应力，增强整个钢筋混凝土柱的抗拉强度。
附图说明
图1是钢筋混凝土柱上接钢管混凝土柱连接结构断面图；
图2是图1沿A-A线的钢筋混凝土柱上接钢管混凝土柱连接结构剖面图；
图3是带孔环形连接端钢板结构示意图；
图4是带孔环形连接底板结构示意图；
图5是带孔环形连接顶板结构示意图；
附图标记说明：原钢筋混凝土柱1，原柱竖向主筋2，原柱横向箍筋3，横向水平连接钢筋4，带孔环形连接端钢板5，带孔环形连接底板6，锚索固定端7，连接螺杆8，锚索9，分离式钢管10，连接栓钉11，环形套箍12，加筋体13，自密实混凝土14，带孔环形连接顶板15，锚具16。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述。虽然本发明将结合较佳实施例进行描述，但应知道，并不表示本发明限制在所述实施例中。相反，本发明将涵盖可包含在有附后权利要求书限定的本发明的范围内的替换物、改进型和等同物。
本具体实施方式中，就不再对柱顶处理施工技术要求、钻孔施工技术要求，带孔环形连接端钢板、带孔环形连接底板、带孔环形连接顶板、锚索、分离式钢管施工技术要求等进行累述，重点阐述本发明涉及结构的实施方式。
参照图1至图5所示，所需改造的钢筋混凝土柱直径800mm、混凝土标号为C25。整体结构由原钢筋混凝土柱1，原柱竖向主筋2，原柱横向箍筋3，横向水平连接钢筋4，带孔环形连接端钢板5，带孔环形连接底板6，锚索固定端7，连接螺杆8，锚索9，分离式钢管10，连接栓钉11，环形套箍12，加筋体13，自密实混凝土14，带孔环形连接顶板15和锚具16组成。
在原钢筋混凝土柱1柱顶500mm-1200mm范围内先进行剥离，剥离宽度为150mm，清理掉剥离出来的混凝土后，对剥离表面用凿毛机进行凿毛。
根据设计图纸先在原钢筋混凝土柱1柱身凿毛区域钻横向水平连接钢筋4植入孔，后用毛刷及吹风机清孔；然后在凿毛区域底部钻取连接螺杆8植入孔，后用毛刷及吹风机清孔。
带孔环形连接端钢板5是放置在凿毛区域底部，用粘结剂将带孔环形连接端钢板5底部与凿毛区域底部粘牢，带孔环形连接端钢板5顶部与带孔环形连接底板6底部相焊接。孔环形连接底板6顶部与均匀设置的锚索固定端7底部进行焊接。
将锚索9固定在锚索固定端7处，横向水平连接钢筋4和连接螺杆8均采用化学植筋的方式植入之前钻好的植入孔中，连接螺杆8贯穿带孔环形连接端钢板5并伸出其顶部300mm-800mm。同时，在原钢筋混凝土柱1中心取芯成孔，并植入加筋体13，加筋体13采用型钢、异性钢板或碳纤维棒。
分离式钢管10内壁均匀焊接连接栓钉11，分离式钢管10外壁可采用环形套箍12和临时固定，环形套箍12沿周边均匀布置，分离式钢管10底部用粘结剂粘牢，且分离式钢管10外周与带孔环形连接端钢板5焊接，将带孔环形连接顶板15安放在分离式钢管10顶部，并焊接。并将锚索9拉出固定于带孔环形连接顶板15上的，施行初步张拉。
混凝土采用自密实混凝土14，浇筑上接钢管混凝土柱，同时对原钢筋混凝土柱1中心取芯而成的孔也进行浇筑，待混凝土达到一定的强度后，对锚索9和加筋体13施加预应力，并用锚具16封锚。
钢筋混凝土柱上接钢管混凝土柱连接结构，主要施工过程如下：
(1)柱顶处理：在原钢筋混凝土柱1柱顶500mm～1200mm范围内进行剥离凿毛；
(2)钻孔：根据设计图纸先在原钢筋混凝土柱1柱身凿毛区域钻横向水平连接钢筋4植入孔，清孔；然后在凿毛区域底部钻取连接螺杆8植入孔，清孔；
(3)带孔环形连接端钢板施工：将带孔环形连接端钢板5放置在凿毛区域底部，用粘结剂粘牢；
(4)带孔环形连接底板施工：将带孔环形连接底板6放置在带孔环形连接端钢板5上并焊接；
(5)植筋：采用化学植筋的方式将横向水平连接钢筋4植入预先钻好的植入孔，同时将连接螺杆8一同植入预先钻好的植入孔；
(6)加筋体施工：在原钢筋混凝土柱1中心取芯成孔并植入加筋体13，向取芯孔内浇筑自密实混凝土14；
(7)锚索施工：将锚索9通过锚索固定端7锚固在带孔环形连接底板6上并焊接；
(8)分离式钢管施工：分离式钢管10外周与带孔环形连接端钢板5焊接，分离式钢管10内壁均匀焊接连接栓钉11，分离式钢管10底部用粘结剂粘牢，并用环形套箍12固定连接；
(9)带孔环形连接顶板施工：将带孔环形连接顶板15安放在分离式钢管10顶部，并焊接；并将锚索9拉出固定于带孔环形连接顶板15上的，进行初步张拉；
(10)混凝土浇筑：混凝土采用自密实混凝土14，浇筑入分离式钢管10内形成上接钢管混凝土柱；
(11)预应力施工：待混凝土达到一定的强度后，对锚索9和加筋体13施加预应力，并用锚具16封锚。
Claims (8)
1.一种钢筋混凝土柱上接钢管混凝土柱连接结构，其特征在于：原钢筋混凝土柱(1)柱顶进行了剥离凿毛，并且露出原柱竖向主筋(2)；原柱竖向主筋(2)上沿柱周环向均匀布设有横向水平连接钢筋(4)，凿毛区域底部设有连接螺杆(8)、带孔环形连接端钢板(5)及带孔环形连接底板(6)，其上沿环周均匀设置有锚索固定端(7)，锚索(9)上部固定在带孔环形连接顶板(15)上，带孔环形连接底板(6)与带孔环形连接顶板(15)分别与分离式钢管(10)的底部与顶部进行了焊接，分离式钢管(10)内壁均匀焊接连接栓钉(11)，外壁通过环形套箍(12)固定连接，在原钢筋混凝土柱(1)中心取芯成孔植有加筋体(13)，在分离式钢管(10)及孔内压灌有自密实混凝土(14)后封闭。
2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土柱上接钢管混凝土柱连接结构，其特征在于：所述剥离凿毛在原钢筋混凝土柱(1)柱顶500mm～1200mm范围。
3.根据权利要求1所述的钢筋混凝土柱上接钢管混凝土柱连接结构，其特征在于：连接螺杆(8)钻孔植入原钢筋混凝土柱(1)，连接螺杆(8)贯穿带孔环形连接端钢板(5)和带孔环形连接底板(6)并伸出带孔环形连接底板(6)顶部300mm～800mm。
4.根据权利要求1所述的钢筋混凝土柱上接钢管混凝土柱连接结构，其特征在于：水平连接钢筋(4)的一端是引孔植入进原钢筋混凝土柱(1)。
5.根据权利要求1所述的钢筋混凝土柱上接钢管混凝土柱连接结构，其特征在于：带孔环形连接底板(6)底部与带孔环形连接端钢板(5)焊接。
6.根据权利要求1所述的钢筋混凝土柱上接钢管混凝土柱连接结构，其特征在于：锚索(9)底部锚固在锚索固定端(7)上，顶部锚固在带孔环形连接顶板(15)上。
7.根据权利要求1所述的钢筋混凝土柱上接钢管混凝土柱连接结构，其特征在于：原钢筋混凝土柱(1)中心取芯成孔植有加筋体(13)，加筋体(13)采用植入型钢、异形钢板或碳纤维棒。
8.一种基于权利要求1～7任一所述钢筋混凝土柱上接钢管混凝土柱连接结构的施工方法，其特征在于包括以下的步骤：
1)柱顶处理：在原钢筋混凝土柱(1)柱顶500mm～1200mm范围内进行剥离凿毛；
2)钻孔：根据设计图纸先在原钢筋混凝土柱(1)柱身凿毛区域钻横向水平连接钢筋(4)植入孔，清孔；然后在凿毛区域底部钻取连接螺杆(8)植入孔，清孔；
3)带孔环形连接端钢板施工：将带孔环形连接端钢板(5)放置在凿毛区域底部，用粘结剂粘牢；
4)带孔环形连接底板施工：将带孔环形连接底板(6)放置在带孔环形连接端钢板(5)上并焊接；
5)植筋：采用化学植筋的方式将横向水平连接钢筋(4)植入预先钻好的植入孔，同时将连接螺杆(8)一同植入预先钻好的植入孔；
6)加筋体施工：在原钢筋混凝土柱(1)中心取芯成孔并植入加筋体(13)，向取芯孔内浇筑自密实混凝土(14)；
7)锚索施工：将锚索(9)通过锚索固定端(7)锚固在带孔环形连接底板(6)上并焊接；
8)分离式钢管施工：分离式钢管(10)外周与带孔环形连接端钢板(5)焊接，分离式钢管(10)内壁均匀焊接连接栓钉(11)，分离式钢管(10)底部用粘结剂粘牢，并用环形套箍(12)固定连接；
9)带孔环形连接顶板施工：将带孔环形连接顶板(15)安放在分离式钢管(10)顶部，并焊接；并将锚索(9)拉出固定于带孔环形连接顶板(15)上的，进行初步张拉；
10)混凝土浇筑：混凝土采用自密实混凝土(14)，浇筑入分离式钢管(10)内形成上接钢管混凝土柱；
11)预应力施工：待混凝土达到一定的强度后，对锚索(9)和加筋体(13)施加预应力，并用锚具(16)封锚。
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