CN107795144A - 既有建筑隔震加固的托换结构与托换施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种既有建筑隔震加固的托换结构与托换施工方法；托换结构包括上部结构、下部结构以及若干支柱；其中，上部结构位于既有建筑中隔震支座安装位置处的上方，下部结构位于既有建筑中隔震支座安装位置处的下方；各支柱均位于隔震支座安装位置处的外侧，且各支柱的两端分别与上部结构、下部结构顶紧；施工时，在支柱顶紧后，切割隔震支座安装位置处的柱混凝土，安装隔震支座，填充隔震支座与上部结构、下部结构之间的空隙，并注浆挤密之后，待混凝土强度达到要求后，拆除支柱。由此可知：本发明所述的托换结构利用原结构构件，选型简单。托换方法施工便利，施工周期短。

Description

既有建筑隔震加固的托换结构与托换施工方法

技术领域

本发明属于建筑结构改造技术领域，涉及一种托换结构，主要应用于既有建筑隔震加固中承重框架柱的托换。

本发明还涉及一种基于上述托换结构的托换施工方法。

背景技术

在既有建筑的隔震加固改造中，常常用到托换技术。通常有两种托换结构和方法：一种是“型钢对拉螺杆法”，另一种是“包钢托梁法”。

“型钢对拉螺杆法”由东南大学发明，并应用江南大酒店等工程的平移中。隔震加固工程托换也沿袭了这种做法。该托架体系是在平移中的“型钢对拉螺杆法”基础上设置型钢柱形成托换钢框架，下端支撑在原结构的基础上，上端通过对拉螺杆等与柱连接，形成抱箍作用，通过螺杆和新旧混凝土的粘结作用抗剪，荷载转移至钢梁，在经过型钢柱传至基础。托换结构完成后，先切割柱子混凝土，再施工下支墩，安装隔震支座，再浇筑上支墩及顶层梁板，最后拆除托换钢框架，托换完成。

“包钢托梁法”在云南省林科院办公楼隔震加固改造中使用(摘自《建筑结构》2016年第5期加固专辑)。原结构柱四周设置翼形包钢板与型钢梁螺栓连接，，型钢梁下设置型钢支柱，支架立于下部基础上。托换时，先切割混凝土柱，再浇筑上、下支墩以及顶部梁板。代混凝土强度达到设计要求后，拆除托换结构，托换完成。

这两种托换结构及托换方法主要存在以下三个问题：(1)材料消耗大，对拉螺杆，型钢梁柱等耗耗大量钢材；(2)支护时间长，需要上支墩混凝土达到设计强度后才能拆撑；(3)造价高，施工费用、材料费用等较高；(4)安全风险大，柱底全部采用这种连接，万一发生水平晃动，上部结构可能有安全隐患。

现有托换技术的上述缺陷，严重阻碍了隔震技术在抗震加固中的应用，亟待开发适合隔震技术特点的托换方法。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种既有建筑隔震加固的托换结构和托换施工方法。其产生的基础在于，本申请的发明人提供了一种不同于以往的上支墩构造和隔震支座安装方法(上、下支墩一并考虑托换荷载，同时隔震支座的安装采用焊接螺母等方式)。因此，本发明所述的托换结构和托换方法，具有结构简单、施工便利，周期短的优点。

为实现上述的技术目的，本发明将采取如下的技术方案：

一种既有建筑隔震加固的托换结构，包括上部结构、下部结构以及若干支柱；其中，上部结构位于既有建筑中隔震支座安装位置处的上方，下部结构位于既有建筑中隔震支座安装位置处的下方；各支柱均位于隔震支座安装位置处的外侧，且各支柱的两端分别与上部结构、下部结构顶紧。

作为本发明的进一步改进，所述上部结构包括上支墩，下部结构包括下支墩；上支墩包括原有上部结构柱以及在原有上部结构柱外围新浇而成的混凝土结构a，下支墩包括原有下部结构柱以及在原有下部结构柱外围新浇而成的混凝土结构b；各支柱的两端分别与混凝土结构a、混凝土结构b顶紧。

作为本发明的进一步改进，各支柱分为四组，对应为第一组、第二组、第三组、第四组支柱；其中：第一组、第二组支柱为主承载结构柱，相互平行，并对称地分布在隔震支座安装位置处的两侧；第三组、第四组支柱为备用安全措施，相互平行，并对称地分布在隔震支座安装位置处的另外两侧。

作为本发明的进一步改进，各支柱的上端与混凝土结构a之间、下端与混凝土结构b之间均设置有钢楔。

作为本发明的进一步改进，所述支柱为截面呈圆形或者方形的钢管。

作为本发明的进一步改进，钢管内部灌注有混凝土。

本发明的再一个技术目的是提供一种基于上述托换结构的既有建筑隔震加固的托换施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据施工条件，在上、下支墩之间处于纵向的两两相互平行的四个侧面，合理确定支柱放置位置，前述的四个侧面分别为侧面a、侧面b、侧面c、侧面d：在上、下支墩之间的侧面a、侧面b，分别对应地放置第一、第二组支柱，第一、第二组支柱包括若干根支柱，并相互平行；各支柱上端面采用楔板与上支墩底面预埋板顶紧，下端面采用楔板与下支墩顶面部预埋板顶紧；其中：上支墩包括原有上部结构柱以及在原有上部结构柱外围新浇而成的混凝土结构a，下支墩包括原有下部结构柱以及在原有下部结构柱外围新浇而成的混凝土结构b；

(2)将上、下支墩之间的侧面c、侧面d作为施工面，进行原有上部结构柱、原有下部结构柱之间的待截断结构柱的切割并移除；

(3)在待截断结构柱对应的位置处放置隔震支座；在隔震支座的上部与上支墩之间、隔震支座的下部与下支墩之间均留出用于灌注灌浆料拌合物的空隙；并根据标高及水平度控制要求，在空隙处设置楔板将隔震支座架空并固定；

(4)在侧面c、侧面d位置处设置第三组、第四组支柱，作为备用的安全措施；第三组、第四组支柱均包括若干根支柱，并相互平行；

(5)在隔震支座的上部与上支墩之间、隔震支座的下部与下支墩之间的空隙内灌注灌浆料拌合物；

(6)等待灌浆料拌合物的强度达到设计强度后，采用压力注浆，经灌浆料的干缩裂缝高压填充密实；

(7)等待注浆强度达到设计要求后，拆除支柱。

根据上述的技术方案，相对于现有技术，本发明具有如下的优点：

(1)托换位置选择巧妙，上、下支墩之间的高度最小，支墩宽度一般较宽，有适宜的支托空间。这样支柱最短，稳定性最好，材料消耗最少。

(2)托换利用了永久性的结构构件，利用下支墩做基础，上支墩做托梁，不需要再另外设置型钢托梁。

(3)托换支柱简易。材料消耗少，制作极其简便，便于搬运和重复利用。

(4)托换时间是在上部支墩混凝土达到设计强度后在隔震层内托换，楼盖上面进行装修施工，下部进行托换，互不干扰，可大大缩短施工总工期。

(5)托换支承时间极短。切割柱子并安装支座的时间，基本在两天内能够完成，托换时间大大缩短。

(6)安全风险大大降低。便于设置应急措施，防止施工托换期间建筑受到微振动的干扰破坏。没有托换的依然是靠原来的结构柱承担荷载。并且，安装支座后，可以在另两个对比设置少量的钢柱，增大可靠度。

因此，本发明的托换方法充分利用了隔震结构的特点，巧妙地选择托换位置，托架结构极其简易，充分利用了永久性的结构构件代替托梁，托换工期极其短暂。因此，本发明的托换方法，省材、省工、省时、造价低、风险小，是隔震加固结构托换技术水平的革命性技术进步，将大大促进隔震技术在既有建筑抗震加固中的应用。

附图说明

图1是本发明所述托换结构剖面示意图；

图2是本发明所述基于上述托换结构的托换施工方法；

图中：1‐支柱；2‐钢楔；3‐上支墩的新浇混凝土结构a；4‐下支墩的新浇混凝土结构b；5‐待截断结构柱；6‐隔震支座；7‐上支墩内的原有上部结构柱；8‐下支墩内的原有下部结构柱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)。

本发明所述的既有建筑隔震加固的托换结构，包括上部结构、下部结构以及若干支柱；其中，上部结构位于既有建筑中隔震支座安装位置处的上方，下部结构位于既有建筑中隔震支座安装位置处的下方；各支柱均位于隔震支座安装位置处的外侧，且各支柱的两端分别与上部结构、下部结构顶紧；附图1、图2具体地公开了本发明的一个实施例，其中：支柱采用楔板与上支墩、下支墩顶紧，形成托换结构；上、下支墩分别为隔震支墩上、下的支撑结构，。

上支墩的下端面设置有预埋钢板，下支墩的上端面设置有预埋钢板。

支柱采用整个钢管柱或钢管混凝土柱，设置在于上下支墩之间、隔震支座安装位置处的外侧，支座可以灵活装拆。

支柱的安装位置最宜选在上、下支墩之间的边缘位置。当净空确实很困难时，也可以选择首层楼盖梁与下部基础之间。高度较大，框架梁要考虑承受支撑力而进行特殊加强设计。

支柱分为四组，对应为第一组、第二组、第三组、第四组支柱；其中：第一组、第二组支柱为主承载结构柱，相互平行，并对称地分布在隔震支座安装位置处的两侧。第三组、第四组支柱为备用安全措施，相互平行，并对称地分布在隔震支座安装位置处的另外两侧。

支柱的上端与上支墩之间、下端与下支墩之间均设置有钢楔。钢楔一定要上下顶紧，防止松动脱落，确保稳定可靠。

支柱为截面呈圆形或者方形的钢管。也可以采用千斤顶，有特殊需要时，可采用其他材料和做法。钢管内部可以灌注混凝土。钢管混凝土需要满足强度、稳定要求。支柱数量应根据上部结构的荷载计算确定。

本发明的另一技术目的是提供一种基于上述托换结构的托换施工方法，包括以下步骤：

(1)根据施工条件，在上、下支墩之间处于纵向的两两相互平行的四个侧面，合理确定支柱放置位置，前述的四个侧面分别为侧面a、侧面b、侧面c、侧面d：在上、下支墩之间的侧面a、侧面b，分别对应地放置第一、第二组支柱，第一、第二组支柱包括若干根支柱，并相互平行；各支柱上端面采用楔板与上支墩底面预埋板顶紧，下端面采用楔板与下支墩顶面部预埋板顶紧；其中：上支墩包括原有上部结构柱以及在原有上部结构柱外围新浇而成的混凝土结构a，下支墩包括原有下部结构柱以及在原有下部结构柱外围新浇而成的混凝土结构b；

(2)将上、下支墩之间的侧面c、侧面d作为施工面，进行原有上部结构柱、原有下部结构柱之间的待截断结构柱的切割并移除；

(3)在待截断结构柱对应的位置处放置隔震支座；在隔震支座的上部与上支墩之间、隔震支座的下部与下支墩之间均留出用于灌注灌浆料拌合物的空隙；并根据标高及水平度控制要求，在空隙处设置楔板将隔震支座架空并固定；

(4)在侧面c、侧面d位置处设置第三组、第四组支柱，作为备用的安全措施；第三组、第四组支柱均包括若干根支柱，并相互平行；

(5)在隔震支座的上部与上支墩之间、隔震支座的下部与下支墩之间的空隙内灌注灌浆料拌合物；

(6)等待灌浆料拌合物的强度达到设计强度后，采用压力注浆，经灌浆料的干缩裂缝高压填充密实；

(7)等待注浆强度达到设计要求后，拆除支柱。托换完成。

本发明具有如下的特点：

隔震加固工程，独有的特征是在首层地面标高处，增加一层刚性的钢筋混凝土梁板式楼盖。隔震支座上、下位置需要设置上、下支墩，其作用是承受结构大震作用并埋设预埋钢板的锚固筋。楼盖和上、下支墩均属于永久性结构构件。因此，隔震结构的托换，有必要开发这些结构构件的作用。

本发明的托换结构与托换方法，重要的特征是：巧妙的托换位置、利用了结构构件、简易的支托装置。

(1)巧妙的托换位置

托换位置选在上、下支墩，需要割除的柱或者隔震支座两侧，其高度只有隔震支座的高度，一般只有200～400mm。支托结构高度很矮，稳定性强，结构风险小，材料消耗少。当净空确实很困难时，也可以选择首层楼盖梁与下部基础之间。高度大很多，框架梁要考虑承受支撑力而进行特殊加强设计。

(2)利用了结构构件

托换结构利用永久性的结构构件‐上、下柱墩作为托换梁和基座，不需另外设置钢梁，材料消耗大大减少。

(3)简易的支托装置

支架高度小，上下支墩的面积大，承载力高。又有隔震支座的预埋钢板作为局部受压加强措施，支托要求大大降低。本发明采用钢管混凝土柱，长度一般与隔震支座等高。当钢柱与上、下部隔震支座有少许空隙时，可楔入钢楔，钢楔作用是：与上、下支墩顶紧，能有效传递荷载，提供一定的抗侧约束能力，防止微振对结构的不利影响，结构安全风险大大降低。

支托也可以是方钢管、圆钢管，里面灌注或不灌注混凝土，也可以采用千斤顶，有特殊需要时，可采用其他材料和做法。

因此，本托换结构和托换方法达到了省材、省工、省时、安全的目的。

Claims (7)

1.一种既有建筑隔震加固的托换结构，其特征在于，包括上部结构、下部结构以及若干支柱；其中，上部结构位于既有建筑中隔震支座安装位置处的上方，下部结构位于既有建筑中隔震支座安装位置处的下方；各支柱均位于隔震支座安装位置处的外侧，且各支柱的两端分别与上部结构、下部结构顶紧。

2.根据权利要求1所述的既有建筑隔震加固的托换结构，其特征在于，所述上部结构包括上支墩，下部结构包括下支墩；上支墩包括原有上部结构柱以及在原有上部结构柱外围新浇而成的混凝土结构a，下支墩包括原有下部结构柱以及在原有下部结构柱外围新浇而成的混凝土结构b；各支柱的两端分别与混凝土结构a、混凝土结构b顶紧。

3.根据权利要求2所述的既有建筑隔震加固的托换结构，其特征在于，各支柱分为四组，对应为第一组、第二组、第三组、第四组支柱；其中：第一组、第二组支柱为主承载结构柱，相互平行，并对称地分布在隔震支座安装位置处的两侧；第三组、第四组支柱为备用安全措施，相互平行，并对称地分布在隔震支座安装位置处的另外两侧。

4.根据权利要求2所述的既有建筑隔震加固的托换结构，其特征在于，各支柱的上端与混凝土结构a之间、下端与混凝土结构b之间均设置有钢楔。

5.根据权利要求1所述的既有建筑隔震加固的托换结构，其特征在于，所述支柱为截面呈圆形或者方形的钢管。

6.根据权利要求5所述的既有建筑隔震加固的托换结构，其特征在于，钢管内部灌注有混凝土。

7.一种基于权利要求1所述托换结构的既有建筑隔震加固的托换施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据施工条件，在上、下支墩之间处于纵向的两两相互平行的四个侧面，合理确定支柱放置位置，前述的四个侧面分别为侧面a、侧面b、侧面c、侧面d：在上、下支墩之间的侧面a、侧面b，分别对应地放置第一、第二组支柱，第一、第二组支柱包括若干根支柱，并相互平行；各支柱上端面采用楔板与上支墩底面预埋板顶紧，下端面采用楔板与下支墩顶面部预埋板顶紧；其中：上支墩包括原有上部结构柱以及在原有上部结构柱外围新浇而成的混凝土结构a，下支墩包括原有下部结构柱以及在原有下部结构柱外围新浇而成的混凝土结构b；

(2)将上、下支墩之间的侧面c、侧面d作为施工面，进行原有上部结构柱、原有下部结构柱之间的待截断结构柱的切割并移除；

(3)在待截断结构柱对应的位置处放置隔震支座；在隔震支座的上部与上支墩之间、隔震支座的下部与下支墩之间均留出用于灌注灌浆料拌合物的空隙；并根据标高及水平度控制要求，在空隙处设置楔板将隔震支座架空并固定；

(4)在侧面c、侧面d位置处设置第三组、第四组支柱，作为备用的安全措施；第三组、第四组支柱均包括若干根支柱，并相互平行；

(5)在隔震支座的上部与上支墩之间、隔震支座的下部与下支墩之间的空隙内灌注灌浆料拌合物；

(6)等待灌浆料拌合物的强度达到设计强度后，采用压力注浆，经灌浆料的干缩裂缝高压填充密实；

(7)等待注浆强度达到设计要求后，拆除支柱。