CN107227861B - 混凝土楼板加固结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混凝土楼板加固结构，其特征是在混凝土楼板下面设置喷射混凝土，通过钢绞线将混凝土楼板和喷射混凝土联成整体，钢绞线采用碗形，斜向部分上端通过锚具固定在角钢上；水平部分钢绞线与混凝土楼板之间设置垫块；钢绞线与混凝土楼板底部之间设置喷射混凝土；钢绞线下面设置钢板，钢板嵌入混凝土柱，钢板上面设置预应力撑杆；在混凝土楼板边部位置混凝土楼板与钢板之间设置橡胶垫层。

Description

混凝土楼板加固结构
技术领域
本发明涉及一种加固结构，特别涉及一种混凝土楼板加固结构。
背景技术
混凝土楼板是建筑物的主要结构构件，个别混凝土楼板在使用过程中出现承载力不够的现象，为了保证使用功能，显然对混凝土楼板要进行加固，但是由于混凝土楼板厚度相对较薄，加固结构为了减少重量和成本厚度也会较薄，结构刚度较小，这就导致加固前结构和加固后难以形成整体。但是，在加固后结构和加固前结构共同承载是工程人员面临的课题，以及在确保安全前提下如何减少成本也是要思考的问题。
发明内容
本发明是提供一种混凝土楼板加固结构，解决加固后结构和加固前结构难以共同承载和成本高的问题。
本发明在混凝土楼板下面设置喷射混凝土，通过钢绞线将混凝土楼板和喷射混凝土联成整体，钢绞线采用碗形，斜向部分上端通过锚具固定在角钢上，斜向部分下端点位置离混凝土楼板端部位置为混凝土楼板跨度的1/4，主要是考虑在混凝土楼板跨度的1/4位置弯矩较小，而钢绞线在边部采用斜向也是与混凝土楼板弯矩情况相一致的，因为混凝土楼板边部弯矩通常是负弯矩。水平部分钢绞线与混凝土楼板之间设置垫块，垫块为混凝土方块，混凝土方块长度为60～90mm，混凝土方块上面设置小钢板以便与混凝土楼板的钢筋焊接联成整体。设置垫块的目的一方面使钢绞线在斜向段向水平段转向时避免预应力损失，另一方面减少钢绞线在水平段的跨度从而降低预应力损失。根据试验对比，设置垫层的预应力损失和不设置垫层的预应力损失相差较大，设置垫层对减少预应力损失有较显著的效果，根据试验结果进行优化对比，垫块间距采用0.5m～0.6m。钢绞线与混凝土楼板底部之间设置喷射混凝土，喷射混凝土厚度为60～90mm。钢绞线下面设置钢板，钢板宽度为120～150mm，钢板厚度为12～14mm，钢板嵌入混凝土柱，嵌入长度为100～120mm，钢板上面设置预应力撑杆，预应力撑杆直径为18～22mm，预应力撑杆水平间距为0.6m～0.7m，预应力撑杆固定在混凝土楼板上面。为了发挥力学效益的最大化并节约成本，对钢板沿着混凝土楼板纵向方向设置间距进行有限元计算机模拟分析，表2为钢板沿着混凝土楼板纵向方向设置间距对提升力学性能的比值，表中表明钢板沿着混凝土楼板纵向方向设置间距大于0.8m时力学提升性能有所减弱，而小于0.7m时变化幅度不大，综合力学性能和成本因素，钢板沿着混凝土楼板纵向方向设置间距为0.7m～0.8m。
在混凝土楼板边部位置混凝土楼板与钢板之间设置橡胶垫层，橡胶垫层长度为0.6～0.9m，橡胶垫层宽度与钢板宽度相同，橡胶垫层与喷射混凝土厚度相同，设置橡胶垫层的作用是增加加固后混凝土的延性，在地震作用下橡胶垫层会起到缓冲作用。混凝土楼板下面设有橡胶垫层和喷射混凝土的组合体，在外力尤其是地震作用下可以很好的抵御。
表1有否设置垫层的预应力损失对比值
表2设置间距对提升力学性能的比值
施工步骤包括：
(1)在混凝土楼板内钻埋设钢绞线的斜向孔，斜向孔直径比钢绞线直径大3～4mm。将混凝土楼板底部钢筋保护层剥离，将垫块上部小钢板焊接在混凝土楼板底部钢筋上进行固定。
(2)在混凝土楼板内钻埋设预应力撑杆的竖向孔，竖向孔直径比预应力撑杆直径大3～4mm。
(3)在角钢安装部位凿除混凝土柱保护层，将角钢焊接在混凝土柱主筋上。在安装钢板部位用切割机设置凹槽，凹槽深度为100～120mm，凹槽高度为14～16mm，凹槽宽度与钢板宽度相同。
(4)将钢绞线穿过斜向孔后进行预应力张拉。钢绞线张拉分为两级，第一级为0～30％张拉力，第二级为30％～100％张拉力。钢绞线张拉采用双控，即控制钢绞线的拉力、伸长值。钢绞线张拉完成后，应立即测量校对。若发现异常应暂停张拉，待查明原因并采取措施后再继续张拉。张拉前可把钢绞线在20％预紧力作用下的长度作为原始长度，当张拉完成后，再次测量原自由部分长度，两者之差即为实际伸长值。
预应力张拉完毕后用锚具固定在角钢上，最后采用环氧树脂灌缝胶封闭钢绞线和斜向孔之间空隙。
(5)将橡胶垫层用钢丝固定在混凝土楼板的钢筋上，在竖向孔埋设预应力撑杆。
(6)施工喷射混凝土。喷射机的工作风压与喷射方向、拌合料输送距离、混凝土配合比、含水量等有关。适宜的工作风压，可以减少回弹量，增加一次喷射的厚度，并保证喷射的质量。喷射机的工作风压要保证喷嘴处有0.1MPa的压力。
一次喷射厚度太薄，骨料易回弹；一次喷射厚度太厚，易出现喷层下坠流淌、或与混凝土楼板底面之间出现空壳。根据试验确定，喷射混凝土采用分层进行喷射，一次喷射厚度为25～30mm，以减少回弹率。掺速凝剂时，一次喷射厚度为30～35mm。掺速凝剂或用速凝水泥时，两次喷射的最小时间间隔为15～20min；不掺速凝剂而用普通水泥时，两次喷射的最小时间间隔为2～4h。当间隔时间超过2h，复喷前应先喷水湿润。
喷嘴与受喷面的距离和夹角，应随着风压的波动而不断的调整。喷嘴与受喷面的垂线夹角采用10～15°，试验表明这个夹角喷射效果最好。喷嘴可沿螺旋形轨迹运动，螺旋直径为250～300mm。
(7)待喷射混凝土强度达到设计强度75％以上安装钢板，钢板嵌入凹槽后用环氧树脂灌缝胶封闭空隙。预应力撑杆穿过钢板的预埋孔后与钢板焊接成整体。
(8)对预应力撑杆施加预应力，预应力撑杆上部设有螺纹，通过螺帽拧紧预应力撑杆的螺纹对预应力撑杆施加预应力，预应力撑杆顶部设置应力计测试应力情况，螺帽与混凝土楼板之间设有橡皮垫以避免局部应力破坏。预应力施加完毕后采用环氧树脂灌缝胶封闭预应力撑杆和竖向孔之间空隙。
通过预应力撑杆对钢板的预应力施加使钢板出现预变形，非常有利于钢板参与承载。
本发明安全性能好，工程造价低。
附图说明
图1、混凝土楼板加固结构示意图。
1、钢绞线，2、垫块，3、钢板，4、预应力撑杆，5、锚具，6、角钢，7、橡胶垫层，8、喷射混凝土，9、混凝土楼板，10、混凝土柱。
具体实施方式
实施例中在混凝土楼板9下面设置喷射混凝土8，通过钢绞线1将混凝土楼板9和喷射混凝土8联成整体，钢绞线1采用碗形，斜向部分上端通过锚具5固定在角钢6上，斜向部分下端点位置离混凝土楼板9端部位置为混凝土楼板9跨度的1/4。水平部分钢绞线1与混凝土楼板9之间设置垫块2，垫块2为混凝土方块，混凝土方块长度为70mm，混凝土方块上面设置小钢板。垫块间距采用0.6m。钢绞线1与混凝土楼板9底部之间设置喷射混凝土8，喷射混凝土8厚度为70mm。钢绞线1下面设置钢板3，钢板3宽度为130mm，钢板3厚度为13mm，钢板3嵌入混凝土柱10，嵌入长度为110mm，钢板3上面设置预应力撑杆4，预应力撑杆4直径为20mm，预应力撑杆4水平间距为0.6m，预应力撑杆4固定在混凝土楼板9上面。钢板3沿着混凝土楼板9纵向方向设置间距为0.7m。
在混凝土楼板9边部位置混凝土楼板9与钢板3之间设置橡胶垫层7，橡胶垫层7长度为0.6m，橡胶垫层7宽度与钢板3宽度相同，橡胶垫层7与喷射混凝土8厚度相同。
施工步骤包括：
(1)在混凝土楼板9内钻埋设钢绞线1的斜向孔，斜向孔直径比钢绞线1直径大3mm。将混凝土楼板9底部钢筋保护层剥离，将垫块2上部小钢板焊接在混凝土楼板9底部钢筋上进行固定。
(2)在混凝土楼板9内钻埋设预应力撑杆4的竖向孔，竖向孔直径比预应力撑杆4直径大3mm。
(3)在角钢6安装部位凿除混凝土柱10保护层，将角钢6焊接在混凝土柱10主筋上。在安装钢板3部位用切割机设置凹槽，凹槽深度为110mm，凹槽高度为15mm，凹槽宽度与钢板3宽度相同。
(4)将钢绞线1穿过斜向孔后进行预应力张拉。钢绞线1张拉分为两级，第一级为0～30％张拉力，第二级为30％～100％张拉力。钢绞线1张拉采用双控，即控制钢绞线1的拉力、伸长值。钢绞线1张拉完成后，应立即测量校对。若发现异常应暂停张拉，待查明原因并采取措施后再继续张拉。张拉前可把钢绞线1在20％预紧力作用下的长度作为原始长度，当张拉完成后，再次测量原自由部分长度，两者之差即为实际伸长值。
预应力张拉完毕后用锚具5固定在角钢6上，最后采用环氧树脂灌缝胶封闭钢绞线1和斜向孔之间空隙。
(5)将橡胶垫层7用钢丝固定在混凝土楼板9的钢筋上，在竖向孔埋设预应力撑杆4。
(6)施工喷射混凝土8。喷射机的工作风压要保证喷嘴处有0.1MPa的压力。
喷射混凝土8采用分层进行喷射，一次喷射厚度为25～30mm。掺速凝剂时，一次喷射厚度为30～35mm。掺速凝剂或用速凝水泥时，两次喷射的最小时间间隔为15～20min；不掺速凝剂而用普通水泥时，两次喷射的最小时间间隔为2～4h。当间隔时间超过2h，复喷前应先喷水湿润。
喷嘴与受喷面的距离和夹角，应随着风压的波动而不断的调整。喷嘴与受喷面的垂线夹角采用10～15°。喷嘴沿螺旋形轨迹运动，螺旋直径为250～300mm。
(7)待喷射混凝土8强度达到设计强度75％以上安装钢板3，钢板3嵌入凹槽后用环氧树脂灌缝胶封闭空隙。预应力撑杆4穿过钢板3的预埋孔后与钢板3焊接成整体。
(8)对预应力撑杆4施加预应力，预应力撑杆4上部设有螺纹，通过螺帽拧紧预应力撑杆4的螺纹对预应力撑杆4施加预应力，预应力撑杆4顶部设置应力计测试应力情况，螺帽与混凝土楼板9之间设有橡皮垫。预应力施加完毕后采用环氧树脂灌缝胶封闭预应力撑杆4和竖向孔之间空隙。

Claims (1)

1.一种混凝土楼板加固结构，其特征是在混凝土楼板下面设置喷射混凝土，通过钢绞线将混凝土楼板和喷射混凝土联成整体，钢绞线采用碗形，斜向部分上端通过锚具固定在角钢上，斜向部分下端点位置离混凝土楼板端部位置为混凝土楼板跨度的1/4；水平部分钢绞线与混凝土楼板之间设置垫块，垫块为混凝土方块，混凝土方块长度为60～90mm，混凝土方块上面设置小钢板；垫块间距采用0.5m～0.6m；钢绞线与混凝土楼板底部之间设置喷射混凝土，喷射混凝土厚度为60～90mm；钢绞线下面设置钢板，钢板宽度为120～150mm，钢板厚度为12～14mm，钢板嵌入混凝土柱，嵌入长度为100～120mm，钢板上面设置预应力撑杆，预应力撑杆直径为18～22mm，预应力撑杆水平间距为0.6m～0.7m，预应力撑杆固定在混凝土楼板上面；钢板沿着混凝土楼板纵向方向设置间距为0.7m～0.8m；在混凝土楼板边部位置混凝土楼板与钢板之间设置橡胶垫层，橡胶垫层长度为0.6～0.9m，橡胶垫层宽度与钢板宽度相同，橡胶垫层与喷射混凝土厚度相同；
施工步骤包括：
(1)在混凝土楼板内钻埋设钢绞线的斜向孔，斜向孔直径比钢绞线直径大3～4mm；将混凝土楼板底部钢筋保护层剥离，将垫块上部小钢板焊接在混凝土楼板底部钢筋上进行固定；
(2)在混凝土楼板内钻埋设预应力撑杆的竖向孔，竖向孔直径比预应力撑杆直径大3～4mm；
(3)在角钢安装部位凿除混凝土柱保护层，将角钢焊接在混凝土柱主筋上；在安装钢板部位用切割机设置凹槽，凹槽深度为100～120mm，凹槽高度为14～16mm，凹槽宽度与钢板宽度相同；
(4)将钢绞线穿过斜向孔后进行预应力张拉；钢绞线张拉分为两级，第一级为0～30％张拉力，第二级为30％～100％张拉力；钢绞线张拉采用双控，即控制钢绞线的拉力、伸长值；钢绞线张拉完成后，应立即测量校对；若发现异常应暂停张拉，待查明原因并采取措施后再继续张拉；张拉前把钢绞线在20％预紧力作用下的长度作为原始长度，当张拉完成后，再次测量原自由部分长度，两者之差即为实际伸长值；
预应力张拉完毕后用锚具固定在角钢上，最后采用环氧树脂灌缝胶封闭钢绞线和斜向孔之间空隙；
(5)将橡胶垫层用钢丝固定在混凝土楼板的钢筋上，在竖向孔埋设预应力撑杆；
(6)施工喷射混凝土；
喷射混凝土步骤中喷射机的工作风压要保证喷嘴处有0.1MPa的压力；
(7)待喷射混凝土强度达到设计强度75％以上安装钢板，钢板嵌入凹槽后用环氧树脂灌缝胶封闭空隙；预应力撑杆穿过钢板的预埋孔后与钢板焊接成整体；
(8)对预应力撑杆施加预应力；预应力撑杆顶部设置应力计测试应力情况，螺帽与混凝土楼板之间设有橡皮垫；预应力施加完毕后采用环氧树脂灌缝胶封闭预应力撑杆和竖向孔之间空隙。
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