CN106368445B - 既有建筑加固自承重保温一体化系统及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种既有建筑加固自承重保温一体化系统，属于建筑领域，包括框架式加固结构及保温墙板，关键在于：所述框架式加固结构中包括固定在既有建筑周边外墙角部的竖直加固角钢、固定在既有建筑外墙并位于纵横墙交界处的竖直加固型钢柱及设置在既有建筑外墙楼层处并连接竖直加固角钢和竖直加固型钢柱形成填充单元框架的水平连接板肋，所述保温墙板填充在填充单元框架内。本发明还提供了上述系统的施工方法。本发明的有益技术效果是：本发明达到了对既有建筑的加固以及在加固结构中安装保温墙板实现保温墙板的自承重体，既对现有建筑进行了加固，保温墙板也未给既有建筑增加载荷，实现加固自承重保温一体化，保温效果可以达到60%~75%且不产生冷桥。

Description

既有建筑加固自承重保温一体化系统及施工方法

技术领域

本发明属于建筑领域，具体涉及一种对既有建筑外墙节能改造、与既有建筑加固结合为一体的既有建筑加固自承重保温一体化系统及施工方法。

背景技术

目前，我国既有建筑总量约为500亿平方米，其中城镇住宅约为270亿平方米，公共建筑和工业建筑约为230亿平方米。住宅中已按50%节能标准实施的约为50~100亿平方米，需要改造的约170~200亿平方米。据统计分析，建筑运行能耗约占国家总能耗的25%左右，建筑高能耗所带来的不利影响愈加突出。为实现可持续发展的战略要求，国家提出了“节能减排”的大政方针。按照相关要求，到2030年要完成大部分既有建筑的节能改造，以达到节约能源，有效减少大气污染，利国利民的目的。

建筑是节能减排、应对气候变化最重要的领域之一，建筑节能中重要的一项内容就是外墙保温。建筑外墙作为建筑物外围护的主要组成部分，是建筑耗能大户，降低围护结构的能耗成为节能减排的重要手段。目前，建筑外墙改造常用方法一是粘贴聚苯外抹砂浆，二是采用外挂保温材料。然而当前两种改造方法均有各自不足之处。粘贴聚苯外抹砂浆方法的缺点一是可靠性低，易开裂脱落，造成事故；二是寿命短，粘结剂多为化工产品，寿命不足20年；三是既有建筑多为老旧建筑，粘贴保温时的重量必然影响建筑的可靠性；四是现场工作量大，有比较大的安全隐患。外挂保温材料方法的缺点一是造价高；二是易产生冷桥。毫无疑问的是，上述的方法均会对现有建筑物造成额外的负载，而节能改造多是针对老旧的建筑物，我国自1949 年后有两个建设高潮期，第一个高潮期是50 年代，建筑设计、施工水准低，质量差，现已呈现老化和严重损伤，急需进行维修加固。第二个高潮期是80~90 年代。随着城市建设的发展和时间推移，老、旧建筑物逐年增加，房屋置换、改变使用功能、维修改造等现象的日益突出。建筑功能、残余安全度及其能耗已不能满足当前要求，出现了一大批需要加固改造的建筑。

因此有必要设计一种对现有老旧建筑进行外墙保温改造并且对既有老旧建筑加固的系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种既有建筑加固自承重保温一体化系统及施工方法，通过对既有建筑加固改造的同时结合墙体保温改造，实现既有建筑的加固和自承重保温一体化。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种既有建筑加固自承重保温一体化系统，包括框架式加固结构及保温墙板，关键在于：所述框架式加固结构中包括固定在既有建筑周边外墙角部的竖直加固角钢、固定在既有建筑外墙并位于纵横墙交界处的竖直加固型钢柱及设置在既有建筑外墙楼层处并连接竖直加固角钢和竖直加固型钢柱形成填充单元框架的水平连接板肋，所述保温墙板填充在填充单元框架内。

另外 ，本发明还提供了一种既有建筑加固自承重保温一体化施工方法，基于上述的既有建筑加固自承重保温一体化系统，包括以下步骤：

步骤a、根据既有建筑的状况，设计并核算框架式加固结构及保温墙板；

步骤b、在工厂预制框架式加固结构中的各部件以及保温墙板，预制完成后运输至施工现场；

步骤c、对既有建筑周边开挖基坑并在基坑内浇注混凝土形成安装基础；

步骤d、将竖直加固角钢和竖直加固型钢柱分别与既有建筑外墙角部和建筑外墙纵横墙交界处固定并且底部与安装基础固定；

步骤e、在既有建筑外墙楼层处制作水平连接板肋；

步骤f、向竖直加固角钢、竖直加固型钢柱和水平连接板肋形成的填充单元框架内填充并固定保温墙板；

步骤g、对保温墙板与竖直加固角钢、竖直加固型钢柱和水平连接板肋间的连接处进行填充、装饰处理。

本发明的有益技术效果是：1、本发明达到了对既有建筑的加固以及在加固结构中安装保温墙板实现保温墙板的自承重，既对现有建筑进行了加固，保温墙板也未给既有建筑增加载荷，实现加固自承重保温一体化，保温效果可以达到60%~75%，且不产生冷桥；2、加固结构中的各部件及保温墙板均在工厂制作，现场安装，精度高，质量好，减少了现场工作量，提高了施工效率，而且现场装配式作业可减少建筑垃圾的产生，环保节能；3、既有建筑外墙加固与墙体保温节能改造为一体，框架式的加固结构不仅套箍作用效果显著，大大提升了建筑整体性，同时与混凝土夹板墙加固结合有效提高了结构承载力，并且型钢梁柱兼作保温墙板的承托固定件，提高了资源利用率；4、保温墙板与既有建筑之间仅由锚钉相连，重量承载于框架式加固结构内由此不增加既有建筑外墙荷载，同时兼作混凝土夹板墙的外模板，免拆模，节省模板耗材；5、保温墙板中钢筋网压入保温层内而非设置在保温层与承重层之间，增加了保温层的强度，钢筋网压入保温层形成的凹槽增加了与承重层的粘合力，使得承重层与保温层结合牢固，不易脱落；6、整个系统均选自常用建筑材料，造价低。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明既有建筑加固自承重保温一体化系统俯视结构示意图；

图2是本发明既有建筑加固自承重保温一体化系统正视结构示意图；

图3是本发明既有建筑加固自承重保温一体化系统中保温墙板的结构示意图；

图4是本发明既有建筑加固自承重保温一体化系统中水平连接板肋的结构示意图；

图5是本发明既有建筑加固自承重保温一体化系统中水平连接板肋的另一结构示意图。

在附图中：1是保温墙板，1-1是保温层，1-2是钢筋网，1-3是承重层，1-4是装饰面层，1-5是加强钢筋网，1-6是定位连接件，2是竖直加固角钢，3是竖直加固型钢柱，4是水平连接板肋，4-1是定位型钢，4-2是植筋，4-3是加长锚固螺栓，4-4是分布筋，5是角部加固型钢柱，6是锚固螺栓，7是安装基础，8是混凝土夹板墙，9是保温层，10是钢筋网片，A代表既有建筑。

具体实施方式

参见附图1和2，本发明提供了一种既有建筑加固自承重保温一体化系统，包括框架式加固结构及保温墙板1，关键在于：上述框架式加固结构中包括固定在既有建筑A周边外墙角部的竖直加固角钢2、固定在既有建筑A外墙并位于纵横墙交界处的竖直加固型钢柱3及设置在既有建筑A外墙楼层处并连接竖直加固角钢2和竖直加固型钢柱3形成填充单元框架的水平连接板肋4，上述保温墙板1填充在填充单元框架内形成保温系统。

上述的竖直加固角钢2与角部加固型钢柱5相连以方便与水平连接板肋4的连接，在竖直加固角钢2与角部加固型钢柱5间设有加强筋板以增加两者的连接强度。上述水平连接板肋4与竖直加固型钢柱3及角部加固型钢柱5相连。竖直加固型钢柱3和角部加固型钢柱5可以是截面呈C、H、工、口型的型钢，设置的数量由既有建筑A结构检测状况确定。竖直加固角钢2和竖直加固型钢柱3通过配套的连接组件（如锚固螺栓）与既有建筑A固定。

上述保温墙板1通过锚固螺栓6与既有建筑相连，在保温墙板1与既有建筑A的连接面上涂有界面剂。保温墙板1还可以是通过锚固螺栓6与既有建筑A相连并在保温墙板1与既有建筑A的墙面、竖直加固型钢柱3及角部加固型钢柱5之间形成模腔，在模腔内填充混凝土形成混凝土夹板墙8。

参见附图4和5，水平连接板肋4可以是在既有建筑A楼层处布置的型钢梁或现浇板肋（现浇混凝土梁），作为联接板肋，起到承托固定与套箍作用，提高建筑整体刚度。当水平连接板肋4是混凝土浇注成型时，混凝土内预制有与既有建筑A的楼层处相连的钢筋。当水平连接板肋4是采用型钢梁时，其包括与既有建筑A楼层处相固定的定位型钢4-1，定位型钢4-1借助贯穿定位型钢4-1并与既有建筑A楼层处相固定的植筋4-2或加长锚固螺栓4-3与既有建筑A的楼层处相连。在必要时，还可以在定位型钢4-1与既有建筑A设置锚固螺栓。为保证强度，上述水平连接板肋4在高度方向上的厚度与既有建筑A的楼层厚度相同。为在水平连接板肋4的外露端部设置保温层9以及装饰面层，水平方向的长度比保温墙板1的厚度少10~20mm。

参见附图3，上述的保温墙板1在工厂中制作成型，规格依据既有建筑A尺寸订制，当工程需要时，墙板侧可在工厂进行装饰处理即设置饰面层1-4（如预做涂料饰面或其它装饰面层），并施以保护膜，避免安装完成后的再次施工。保温墙板1包括保温层1-1及钢筋网1-2，上述钢筋网1-2压入保温层1-1内并且在压入面设有承重层1-3。钢筋网1-2压入保温层1-1内时会产生网格状的凹槽，增大了承重层1-3与保温层1-1的接触面积，提升了保温层1-1与承重层1-3的粘合性。此外保温层1-1与承重层1-3的结合面还可以加工成波纹形以进一步提升结合性。

为提升承重层1-3的强度，在承重层1-3内设有加强钢筋网1-5。在钢筋网1-2与加强钢筋网1-5间设置有定位连接件1-6。通过定位连接件1-6连接钢筋网1-2与加强钢筋网1-5使其形成骨架，进一步增强了保温层1-1与承重层1-3的整体性。

以上保温层1-1为聚苯板或聚胺脂板。承重层1-3为加气混凝土层，并且承重层1-3厚度为40-100mm。钢筋网1-2与加强钢筋网1-5间距离优选为15-35mm。并且还可以在制作过程中预埋角钢、锚钉和吊钩等构件。

上述的保温墙板在工厂具体制作过程如下：

1、将保温层1-1按需求切割成形，并将其外侧界面加工处理为波纹形；

2、将钢筋网1-2通过人工锤击或机械压入保温层1-1内；

3、先将定位连接件1-6一端与钢筋网1-2焊接固定，然后再将定位连接件1-6的另一端与加强钢筋网1-5焊接固定，最后浇筑承重层1-3；

4、待承重层1-3凝固成型后，采用立式运输的方式运输至施工现场进行组装。

在保温墙板1成型后按预设间距安装连接锚固螺栓6的锚固孔，以方便现场与既有建筑A的连接。

本发明还提供了一种基于上述既有建筑加固自承重保温一体化系统的施工方法，包括以下步骤：

步骤a、根据既有建筑A的状况，设计并核算框架式加固结构及保温墙板1；

步骤b、在工厂预制框架式加固结构中的各部件以及保温墙板1，预制完成后运输至施工现场；当工程需要时，保温墙板1外侧可在工厂进行装饰处理，预做涂料饰面或其它装饰面层，并施以保护膜，保温墙板1在运输时可在运输车辆底部设置导轨，采用立式运输，直接吊装上墙，不占用场地堆放空间。

步骤c、对既有建筑A周边开挖基坑并在基坑内浇注混凝土形成安装基础7；基坑开挖时根据现场实际情况，确定柱脚周围地坪的拆除范围，开挖范围以利于工程施工为原则，采用风动或电动设备，破除既有建筑A外墙周围硬化地面，并将周围回填土挖除至设计基础底面。

步骤d、将竖直加固角钢2和竖直加固型钢柱3分别与既有建筑A外墙角部和建筑外墙纵横墙交界处固定并且底部与安装基础7固定；

安装前，彻底清理既有建筑A外墙基层，表层出现剥落、空鼓、蜂窝、腐蚀等劣化现象的部位应予以凿除，对于较大面积的劣质层在凿除后应用环氧砂浆或灌浆料进行修复。裂缝部位应首先进行封闭处理。用角磨机除去混凝土表面的浮浆、油污等杂质，将混凝土表面打磨平整，四角磨出小圆角，并用钢丝刷刷毛，后用压缩空气吹净。

竖直加固角钢2表面打磨钢材粘接面，须进行除锈和粗糙处理。竖直加固角钢2与原结构柱尽量贴紧，竖向基本顺直，如原结构柱出现较大偏差，应进行顺直处理。

竖直加固角钢2采用种植钢筋与安装基础7锚固，竖直加固型钢柱3和角部加固型钢柱5与安装基础7螺栓连接。

步骤e、在既有建筑A外墙楼层处制作水平连接板肋4；

水平连接板肋4是现浇板肋，现浇板肋采用一般混凝土、轻质混凝土或加气混凝土。在混凝土内预制有与既有建筑A楼层处相连的钢筋。水平连接板肋4可每层或隔层布置。水平连接板肋4沿建筑物周向设置，还可沿现浇板肋内配钢筋。内配钢筋两端分别与竖直加固型钢柱3及角部加固型钢柱5相连。

上述水平连接板肋4还可以是型钢梁，其包括与既有建筑A楼层处相固定的定位型钢4-1，定位型钢4-1借助贯穿定位型钢4-1并与既有建筑A楼层处相固定的植筋4-2或加长锚固螺栓4-3与既有建筑A楼层处相连。在定位型钢4-1内还可设置分布筋4-4是增加强度。定位型钢4-1优先选用角钢。定位型钢4-1两端分别与竖直加固型钢柱3及角部加固型钢柱5相连。

水平连接板肋4由下向上依次制作，在制作的过程中逐步形成填充单元框架。不论水平连接板肋4采用哪一种制作形式，均可制作水平连接板肋4的同时填充保温墙板1，尤其是采用现浇板肋（现浇混凝土梁）的工艺时。

步骤f、向竖直加固角钢2、竖直加固型钢柱3和水平连接板肋4形成的填充单元框架内填充并固定保温墙板1；保温墙板1在填充单元框架内填充有至少一块，并且在向连接墙面喷涂界面剂后借助锚固螺栓6将保温墙板1与墙面固定。保温墙板1的重量负载在水平连接板肋4上，锚固螺栓6起到保温墙板1与墙面的定位作用。另外，还可以是保温墙板1借助锚固螺栓6及配套支撑件与墙面固定并在保温墙板1与墙面间形成模腔并向模腔内填充混凝土形成混凝土夹板墙8，模腔内还可以布置钢筋网片10以增加混凝土夹板墙8的强度。浇注混凝土夹板墙8所用的混凝土可采用一般混凝土、自密实混凝土。锚固件与既有建筑A墙体连接深度宜在40mm以上。

步骤g、向保温墙板1与保温墙板间、保温墙板1与竖直加固角钢2、竖直加固型钢柱3和水平连接板肋4间的连接处进行填充、装饰处理。

更具体地，在步骤g中保温墙板1之间的连接处设置兼作装饰线条的止水胶条进行处理；保温墙板1与竖直加固角钢2、竖直加固型钢柱3和水平连接板肋4间的之间的连接处填充有密封硅胶或发泡聚胺酯。锚固螺栓6上可布置装饰卡扣，起到美化作用完毕清理后揭掉装饰层保护膜。锚固螺栓6轴向上设置至少一个止水片。锚固螺栓6上可布置造型扣，起到装饰作用。

竖直加固型钢柱3和角部加固型钢柱5截面宽度等同加固设计混凝土夹板墙8厚度（40~70mm）和保温墙板1之和；保温层9设在竖直加固型钢柱3、水平连接板肋4和角部加固型钢柱5的外露侧，采用高效保温材料（如FTC、MFC等）做特殊保温处理。

采用本发明的系统和施工方法能够对既有建筑A作保温处理的同时还对其进行了加固，非常适用于老旧建筑的改造。

Claims (4)

1.一种既有建筑加固自承重保温一体化施工方法，基于既有建筑加固自承重保温一体化系统，所述既有建筑加固自承重保温一体化系统包括框架式加固结构及保温墙板（1），所述框架式加固结构中包括固定在既有建筑（A）周边外墙角部的竖直加固角钢（2）、固定在既有建筑（A）外墙并位于纵横墙交界处的竖直加固型钢柱（3）及设置在既有建筑（A）外墙楼层处并连接竖直加固角钢（2）和竖直加固型钢柱（3）形成填充单元框架的水平连接板肋（4），所述保温墙板（1）填充在填充单元框架内，其特征在于包括以下步骤：

步骤a、根据既有建筑（A）的状况，设计并核算框架式加固结构及保温墙板（1）；

步骤b、在工厂预制框架式加固结构中的各部件以及保温墙板（1），预制完成后运输至施工现场；

步骤c、对既有建筑（A）周边开挖基坑并在基坑内浇注混凝土形成安装基础（7）；

步骤d、将竖直加固角钢（2）和竖直加固型钢柱（3）分别与既有建筑（A）外墙角部和建筑外墙纵横墙交界处固定并且底部与安装基础（7）固定；

步骤e、在既有建筑（A）外墙楼层处制作水平连接板肋（4）；

步骤f、向竖直加固角钢（2）、竖直加固型钢柱（3）和水平连接板肋（4）形成的填充单元框架内填充并固定保温墙板（1）；

步骤g、对保温墙板（1）与竖直加固角钢（2）、竖直加固型钢柱（3）和水平连接板肋（4）间的连接处进行填充、装饰处理。

2.根据权利要求1所述的既有建筑加固自承重保温一体化施工方法，其特征在于在步骤f中向连接墙面喷涂界面剂后借助锚固螺栓（6）将保温墙板（1）与墙面固定。

3.根据权利要求1所述的既有建筑加固自承重保温一体化施工方法，其特征在于在步骤f中保温墙板（1）借助锚固螺栓（6）及配套支撑件与墙面固定并在保温墙板（1）与墙面间形成模腔并向模腔内填充混凝土形成混凝土夹板墙（8）。

4.根据权利要求1所述的既有建筑加固自承重保温一体化施工方法，其特征在于在步骤g中保温墙板（1）与竖直加固角钢（2）、竖直加固型钢柱（3）和水平连接板肋（4）间的之间的连接处填充有密封硅胶或发泡聚胺酯。