CN105863297A - 一种钢筋混凝土框架柱增层改造结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种钢筋混凝土框架柱增层改造结构及施工方法，增层改造结构包括旧层钢筋混凝土柱、后植柱、加劲体、带孔环形连接底板、连接顶板、钢管、无粘结预应力筋、环形套箍、后植柱纵筋和新层结构；新层结构以包覆钢管的后植柱支撑于旧层钢筋混凝土柱上，旧层钢筋混凝土柱钻有加劲体孔、锚索孔和旧层植筋孔；加劲体浇筑于后植柱内并固定于旧柱的加劲体孔中，无粘结预应力筋浇筑于后植柱内并固定于旧柱的锚索孔中，后植柱纵筋的中段主体浇筑于后植柱内，后植柱纵筋的下端固定于旧层植筋孔内，后植柱纵筋的上端浇筑于新层结构内，本发明能在原有旧层钢筋混凝土柱顶快速建立增层结构，而且不会对旧层钢筋混凝土柱的钢结构造成损伤。

Description

一种钢筋混凝土框架柱增层改造结构及施工方法

技术领域

本发明涉及建筑领域，尤其是一种钢筋混凝土框架柱增层改造结构及施工方法。

背景技术

已有建筑物直接增层具有节省土地，节约投资等优点，被广泛应用在城市改造工程建设中，我国人口众多，人均占地量相对较少，加上城乡一体化的大力发展，导致我国居民住房紧张、土地紧缺、资金紧张等矛盾。实践证明，通过旧房加层改造是节约城市用地和美化城市环境的有力武器，美国也将此行业作为国民经济九大产业之一予以积极发展。但增层不能盲目进行，轻则造成房屋开裂、倾斜，重则导致房屋倒塌，因此，必须做好增层设计。增层设计过程中上下混凝土柱的连接至关重要，连接的好坏直接关系着整个结构的安全问题。直接增层法主要是在原有钢筋混凝土框架柱基础上，凿出柱顶钢筋，采用焊接方式加长柱的钢筋，然后支模浇筑混凝土。由于柱顶位置梁柱钢筋交织在一起，要想从中分离出柱的受力钢筋，存在较大困难，且很难保证施工过程中不对梁体产生破坏。为此，本发明设计了一种钢筋混凝土框架柱增层改造施工方法，本发明专利在施工中不对梁体产生破坏，传统的直接植柱钢筋不能有效的保证增层改造柱的承载能力，本发明可以有效的保证增层改造柱的承载能力，与发明专利《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》（2014105381813）相比，《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》原钢筋混凝土柱柱顶500mm-1200mm进行剥离凿毛，以便放置带孔环形连接板，同时以便钢管套接，该发明专利必须要对梁体产生破坏，同时，该发明专利必须是在圆柱的基础上对接，为了保证施工的安全性，然而，目前房屋建筑结构通常是方形柱，使得该技术实用价值大打折扣，该发明专利还对混凝土进行了预应力加载，施工工程中，混凝土柱是承压结构，预应力的存在反而使得混凝土柱承载能力降低，本发明专利直接在柱顶表面凿毛安装孔环形连接板，对钢管施加预应力，可以用于各种形状的混凝土柱的增层改造，且不对梁体产生破坏，具有很高的工程应用价值。

发明内容

本发明提出一种钢筋混凝土框架柱增层改造结构及施工方法，能在原有旧层钢筋混凝土柱顶快速建立增层结构，而且不会对旧层钢筋混凝土柱的钢结构造成损伤。

本发明采用以下技术方案。

一种钢筋混凝土框架柱增层改造结构及施工方法，用于在原有旧房上增设新楼层固定结构，所述增层改造结构包括旧层钢筋混凝土柱、后植柱、加劲体、带孔环形连接底板、连接顶板、钢管、无粘结预应力筋、环形套箍、后植柱纵筋和新层结构；所述新层结构以后植柱支撑于旧层钢筋混凝土柱上，后植柱侧壁以钢管包覆，后植柱底部端面以带孔环形连接底板包覆，后植柱顶部端面以连接顶板包覆；所述带孔环形连接底板的中央环孔用于穿置加劲体，所述带孔环形连接底板、连接顶板均设有穿置后植柱纵筋的纵筋孔和穿置无粘结预应力筋的预应力筋孔。

所述旧层钢筋混凝土柱钻有加劲体孔、锚索孔和旧层植筋孔；所述加劲体浇筑于后植柱内并固定于旧层钢筋混凝土柱的加劲体孔中，所述无粘结预应力筋浇筑于后植柱内并固定于旧层钢筋混凝土柱的锚索孔中，所述后植柱纵筋的中段主体浇筑于后植柱内，后植柱纵筋的下端固定于旧层植筋孔内，后植柱纵筋的上端浇筑于新层结构内，后植柱底部端面包覆的带孔环形连接底板固接于旧层钢筋混凝土柱顶。

所述后植柱以自密实混凝土浇筑成型，所述带孔环形连接底板的外直径与后植柱相同，带孔环形连接底板的内直径比加劲体孔大8~12mm，包覆后植柱的钢管外壁套有环形套箍。

所述增层改造结构的施工方法，依次包括以下步骤。

A1、旧层钢筋混凝土柱顶部凿毛，该步骤首先以等面积代换法计算出计算出需凿毛柱顶面积，经定位放线测出要凿毛的混凝土区域以及钻孔的位置，然后在凿毛作业中在柱顶的保护层厚度范围内混凝土面上凿出凹凸面，同时控制凹陷深度与突起高度间的高差在5mm~8mm。

A2、钻取旧层植筋孔，该步骤首先严格按照设计图纸中旧层钢筋混凝土柱的柱筋布置图，对柱筋位置进行标记，做好钻孔前准备工作，钻孔时避开柱的主筋和箍筋位置，在钻孔时钻孔深度不小于钢筋直径的十倍，钻孔直径比植入的后植柱纵筋大5~8mm，钻孔结束后需进行清孔作业，清孔作业方法为用毛刷套上加长棒，伸至孔底，来回反复抽动，把灰尘、碎渣带出，再用压缩空气，吹出孔内浮尘，并用脱脂棉沾酒精或丙酮擦洗孔内壁，不得用水擦洗孔内壁，清孔结束后用干净脱脂棉将植筋孔严密封堵。

A3、钻取加劲体孔和锚索孔，该步骤采用钻孔取芯机取芯成孔，钻孔大小和深度根据设计确定，钻进时速度控制在4~5m/min左右，钻进过程保持充分水冷却，取芯成孔完成后，应采用步骤A2所述清孔作业方法进行清孔，同时应确保植入加劲体及锚索时，孔内干燥。

A4、粘贴带孔环形连接底板；该步骤首先配置胶粘剂，然后把胶液涂抹在带孔环形连接底板底面或旧层钢筋混凝土柱顶的混凝土表面，将底板粘贴在混凝土表面，加压至胶液从钢板边缝挤出。

A5、在旧层植筋孔内植入后植柱纵筋，以锚固胶固定并养护24小时。

A6、计算加劲体和无粘结预应力筋的长度，当旧层钢筋混凝土柱顶具有保护层时，加劲体长度计算公式为h_{（ 加劲体长度 ）}＝h1_{（ 钻孔深度 ）}+h2_{（ 后植柱 高 - 保护层 ）}，当以千斤顶为无粘结预应力筋施以预应力时，无粘结预应力筋长度计算公式为H_{( 筋长 )}=H1_{( 钻孔深度 )}+H2_{( 后植柱 高 )}+H3_{( 千斤顶的工作长度 )}；在旧层钢筋混凝土柱加劲体孔和锚索孔内安装加劲体和无粘结预应力筋，并以高强度环氧树脂材料进行封堵固定，安装与后植柱纵筋配合的柱箍筋；

A7、按楼层净高预制后植柱的包覆钢管，并把钢管安装就位。

A8、在钢管顶部焊接固定连接顶板，在连接顶板上焊接垫板，使无粘结预应力筋穿过连接顶板和垫板。

A9、在钢管内浇筑自密实混凝土以使后植柱成型，并对外露的钢管表面进行防火处理。

A10、当钢管内浇筑的自密实混凝土达到设计强度的90％且龄期不小于7天时，以千斤顶对无粘结预应力筋进行张拉，张拉完成后把外露的无粘结预应力筋切除至剩余3~5cm，采用混凝土进行封锚，完成张拉作业。

A11、在后植柱上进行新层结构的施工，使后植柱纵筋的上端被浇筑于新层结构内。

本发明中，以后植柱作为旧层与新层间的连接体和支撑，后植柱内的后植柱纵筋、加劲体和无粘结预应力筋固定于旧层钢筋混凝土柱内，这使得旧层钢筋混凝土柱的原有钢结构不受影响，而且能因后植柱纵筋、加劲体和无粘结预应力筋的植入而有一定的强化，从而提升增层改造结构的可靠性。

本发明中，所述新层结构以后植柱支撑于旧层钢筋混凝土柱上，后植柱侧壁以钢管包覆，后植柱底部端面以带孔环形连接底板包覆，后植柱顶部端面以连接顶板包覆；所述无粘结预应力筋浇筑于后植柱内并固定于旧层钢筋混凝土柱的锚索孔中；该设计以钢管套混凝土的构造，使后植柱上的预应力能充分被钢结构承受，由于钢结构的弹性形变能力强于混凝土，因此能达到更好的预应力效果，同时不会对原有旧层钢筋混凝土柱增加过多的载荷，而且此设计能使后植柱更为可靠地连接于旧层钢筋混凝土柱上。

本发明中，后植柱以钢管套混凝土为具体承力结构，以后植柱内浇入的后植柱纵筋、加劲体和无粘结预应力筋作为新旧层连接的主体，使得后植柱实现了模块化，建造者可以根据实际需要，设计后植柱的具体材质和结构比例，使得该结构在增层施工设计中能更为灵活地得以运用。

本发明施工中，由于不暴露旧层钢筋混凝土柱的钢筋，因此很好地保护了原有旧层的钢结构，而且有效地提升了施工效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：

附图1是本发明的示意图；

附图2是本发明的后植柱在带孔环形连接底板处的横截面示意图；

附图3是本发明的带孔环形连接底板的示意图；

图中：1-旧层钢筋混凝土柱；2-旧层钢筋混凝土柱内钢筋；3-加劲体；4-旧层混凝土框架梁；5-旧层钢筋混凝土楼板；6-带孔环形连接底板；7-锚索固定端；8-后植柱纵筋；9-无粘结预应力筋；10-后植柱；11-钢管；12-环形套箍；13-自密实混凝土；14-连接顶板；15-垫板；16-新层结构；101-带孔环形连接底板的中央环孔；102-纵筋孔；103-预应力筋孔；104-加劲体孔。

具体实施方式

如图1、2、3所示；一种钢筋混凝土框架柱增层改造结构及施工方法，用于在旧层钢筋混凝土楼板5的旧层混凝土框架梁4上增设新层结构16的固定结构，所述增层改造结构包括旧层钢筋混凝土柱1、后植柱10、加劲体3、带孔环形连接底板6、连接顶板14、钢管11、无粘结预应力筋9、环形套箍12、后植柱纵筋8和新层结构16；所述新层结构16以后植柱10支撑于旧层钢筋混凝土柱1上，后植柱10侧壁以钢管11包覆，后植柱10底部端面以带孔环形连接底板6包覆，后植柱顶部端面以连接顶板14包覆；所述带孔环形连接底板6的中央环孔101用于穿置加劲体3，所述带孔环形连接底板、连接顶板均设有穿置后植柱纵筋的纵筋孔102和穿置无粘结预应力筋9的预应力筋孔103。

所述旧层钢筋混凝土柱1钻有加劲体孔104、锚索孔和旧层植筋孔；所述加劲体3浇筑于后植柱10内并固定于旧层钢筋混凝土柱1的加劲体孔中，所述无粘结预应力筋9浇筑于后植柱10内并固定于旧层钢筋混凝土柱1的锚索孔中，所述后植柱纵筋8的中段主体浇筑于后植柱10内，后植柱纵筋8的下端固定于旧层植筋孔内，后植柱纵筋8的上端浇筑于新层结构16内，后植柱10底部端面包覆的带孔环形连接底板6固接于旧层钢筋混凝土柱1顶。

所述后植柱10以自密实混凝土浇筑成型，所述带孔环形连接底板6的外直径与后植柱10相同，带孔环形连接底板6的内直径比加劲体孔104大8~12mm，包覆后植柱的钢管11外壁套有环形套箍12。

所述增层改造结构的施工方法，依次包括以下步骤。

A1、旧层钢筋混凝土柱顶部凿毛，该步骤首先以等面积代换法计算出计算出需凿毛柱顶面积，经定位放线测出要凿毛的混凝土区域以及钻孔的位置，然后在凿毛作业中在柱顶的保护层厚度范围内混凝土面上凿出凹凸面，同时控制凹陷深度与突起高度间的高差在5mm~8mm。

A2、钻取旧层植筋孔，该步骤首先严格按照设计图纸中旧层钢筋混凝土柱的柱筋布置图，对柱筋位置进行标记，做好钻孔前准备工作，钻孔时避开柱的主筋和箍筋位置，在钻孔时钻孔深度不小于钢筋直径的十倍，钻孔直径比植入的后植柱纵筋大5~8mm，钻孔结束后需进行清孔作业，清孔作业方法为用毛刷套上加长棒，伸至孔底，来回反复抽动，把灰尘、碎渣带出，再用压缩空气，吹出孔内浮尘，并用脱脂棉沾酒精或丙酮擦洗孔内壁，不得用水擦洗孔内壁，清孔结束后用干净脱脂棉将植筋孔严密封堵。

A3、钻取加劲体孔和锚索孔，该步骤采用钻孔取芯机取芯成孔，钻孔大小和深度根据设计确定，钻进时速度控制在4~5m/min左右，钻进过程保持充分水冷却，取芯成孔完成后，应采用步骤A2所述清孔作业方法进行清孔，同时应确保植入加劲体及锚索时，孔内干燥。

A4、粘贴带孔环形连接底板；该步骤首先配置胶粘剂，然后把胶液涂抹在带孔环形连接底板底面或旧层钢筋混凝土柱顶的混凝土表面，将底板粘贴在混凝土表面，加压至胶液从钢板边缝挤出。

A5、在旧层植筋孔内植入后植柱纵筋，以锚固胶固定并养护24小时。

A6、计算加劲体和无粘结预应力筋的长度，当旧层钢筋混凝土柱顶具有保护层时，加劲体长度计算公式为h_{（ 加劲体长度 ）}＝h1_{（ 钻孔深度 ）}+h2_{（ 后植柱 高 - 保护层 ）}，当以千斤顶为无粘结预应力筋施以预应力时，无粘结预应力筋长度计算公式为H_{( 筋长 )}=H1_{( 钻孔深度 )}+H2_{( 后植柱 高 )}+H3_{( 千斤顶的工作长度 )}；在旧层钢筋混凝土柱加劲体孔和锚索孔内安装加劲体和无粘结预应力筋，并以高强度环氧树脂材料进行封堵固定，安装与后植柱纵筋配合的柱箍筋；

A7、按楼层净高预制后植柱10的包覆钢管11，并把钢管11安装就位。

A8、在钢管顶部焊接固定连接顶板，在连接顶板上焊接垫板，使无粘结预应力筋穿过连接顶板和垫板。

A9、在钢管内浇筑自密实混凝土以使后植柱成型，并对外露的钢管表面进行防火处理。

A10、当钢管内浇筑的自密实混凝土达到设计强度的90％且龄期不小于7天时，以千斤顶对无粘结预应力筋进行张拉，张拉完成后把外露的无粘结预应力筋切除至剩余3~5cm，采用混凝土进行封锚，完成张拉作业。

A11、在后植柱上进行新层结构的施工，使后植柱纵筋的上端被浇筑于新层结构内；完成本例的增层改造结构的施工作业。

在本实施例中，在步骤A3的钻取加劲体孔和锚索孔作业时，采用钻孔取芯机取芯成孔，钻孔大小和深度根据设计确定，钻进时速度应控制在4~5m/min 左右，拨动开关钮，正向转动操作手柄，使钻头慢慢接触混凝土表面，待钻头刀部入槽后，方可加压进钻。如在钻进过程中，出现钻头不能钻进，钻头表面金刚石部分没有全部露出，需用强磨耗材料（如耐火砖，砂轮 等）开刃，使钻头表面曾金刚石完全露出，此时用手模表面层，有毛糙感，方可进钻。钻进中，如发现钻头卡住，应迅速将钻头提升一段，然后再慢慢钻入，切忌硬性钻进而打坏钻头。当钻孔接近完毕时，由于切削力的改变，钻孔有些震动，此时要适当降低钻孔速度。当切削完毕时，应立即快速提升钻头直至刃口脱离工作，并关闭钻机和切断水源。

Claims (3)

1. 一种钢筋混凝土框架柱增层改造结构及施工方法，用于在原有旧房上增设新楼层固定结构，其特征在于：所述增层改造结构包括旧层钢筋混凝土柱、后植柱、加劲体、带孔环形连接底板、连接顶板、钢管、无粘结预应力筋、环形套箍、后植柱纵筋和新层结构；所述新层结构以后植柱支撑于旧层钢筋混凝土柱上，后植柱侧壁以钢管包覆，后植柱底部端面以带孔环形连接底板包覆，后植柱顶部端面以连接顶板包覆；所述带孔环形连接底板的中央环孔用于穿置加劲体，所述带孔环形连接底板、连接顶板均设有穿置后植柱纵筋的纵筋孔和穿置无粘结预应力筋的预应力筋孔；

所述旧层钢筋混凝土柱钻有加劲体孔、锚索孔和旧层植筋孔；所述加劲体浇筑于后植柱内并固定于旧层钢筋混凝土柱的加劲体孔中，所述无粘结预应力筋浇筑于后植柱内并固定于旧层钢筋混凝土柱的锚索孔中，所述后植柱纵筋的中段主体浇筑于后植柱内，后植柱纵筋的下端固定于旧层植筋孔内，后植柱纵筋的上端浇筑于新层结构内，后植柱底部端面包覆的带孔环形连接底板固接于旧层钢筋混凝土柱顶。

2. 根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土框架柱增层改造结构及施工方法，其特征在于：所述后植柱以自密实混凝土浇筑成型，所述带孔环形连接底板的外直径与后植柱相同，带孔环形连接底板的内直径比加劲体孔大8~12mm，包覆后植柱的钢管外壁套有环形套箍。

3. 根据权利要求2所述的一种钢筋混凝土框架柱增层改造结构及施工方法，其特征在于：所述增层改造结构的施工方法，依次包括以下步骤；

A1、旧层钢筋混凝土柱顶部凿毛，该步骤首先以等面积代换法计算出计算出需凿毛柱顶面积，经定位放线测出要凿毛的混凝土区域以及钻孔的位置，然后在凿毛作业中在柱顶的保护层厚度范围内混凝土面上凿出凹凸面，同时控制凹陷深度与突起高度间的高差在5mm~8mm；

A2、钻取旧层植筋孔，该步骤首先严格按照设计图纸中旧层钢筋混凝土柱的柱筋布置图，对柱筋位置进行标记，做好钻孔前准备工作，钻孔时避开柱的主筋和箍筋位置，在钻孔时钻孔深度不小于钢筋直径的十倍，钻孔直径比植入的后植柱纵筋大5~8mm，钻孔结束后需进行清孔作业，清孔作业方法为用毛刷套上加长棒，伸至孔底，来回反复抽动，把灰尘、碎渣带出，再用压缩空气，吹出孔内浮尘，并用脱脂棉沾酒精或丙酮擦洗孔内壁，不得用水擦洗孔内壁，清孔结束后用干净脱脂棉将植筋孔严密封堵；

A3、钻取加劲体孔和锚索孔，该步骤采用钻孔取芯机取芯成孔，钻孔大小和深度根据设计确定，钻进时速度控制在4~5m/min左右，钻进过程保持充分水冷却，取芯成孔完成后，应采用步骤A2所述清孔作业方法进行清孔，同时应确保植入加劲体及锚索时，孔内干燥；

A4、粘贴带孔环形连接底板；该步骤首先配置胶粘剂，然后把胶液涂抹在带孔环形连接底板底面或旧层钢筋混凝土柱顶的混凝土表面，将底板粘贴在混凝土表面，加压至胶液从钢板边缝挤出；

A5、在旧层植筋孔内植入后植柱纵筋，以锚固胶固定并养护24小时；

A6、计算加劲体和无粘结预应力筋的长度；

当旧层钢筋混凝土柱顶具有保护层时，加劲体长度计算公式为h_{（ 加劲体长度 ）}＝h1_{（ 钻孔深度 ）}+h2_{（ 后植柱高-保护层 ）} ；

当以千斤顶为无粘结预应力筋施以预应力时，无粘结预应力筋长度计算公式为H_{( 筋长 )}=H1_{( 钻孔深度 )}+H2_{( 后植柱高 )}+H3_{( 千斤顶的工作长度 )}；

在旧层钢筋混凝土柱加劲体孔和锚索孔内安装加劲体和无粘结预应力筋，并以高强度环氧树脂材料进行封堵固定，安装与后植柱纵筋配合的柱箍筋；

A7、按楼层净高预制后植柱的包覆钢管，并把钢管安装就位；

A8、在钢管顶部焊接固定连接顶板，在连接顶板上焊接垫板，使无粘结预应力筋穿过连接顶板和垫板；

A9、在钢管内浇筑自密实混凝土以使后植柱成型，并对外露的钢管表面进行防火处理；

A10、当钢管内浇筑的自密实混凝土达到设计强度的90％且龄期不小于7天时，以千斤顶对无粘结预应力筋进行张拉，张拉完成后把外露的无粘结预应力筋切除至剩余3~5cm，采用混凝土进行封锚，完成张拉作业；

A11、在后植柱上进行新层结构的施工，使后植柱纵筋的上端被浇筑于新层结构内。