CN107806252A - 既有建筑隔震加固的上支墩构造及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种既有建筑隔震加固的上支墩构造及其施工方法；上支墩构造包括原结构的承重框架柱、新浇筑的抱柱钢筋混凝土部分及二者之间的连接构造；连接构造包括：若干锚固筋、水平封闭箍筋及新旧混凝土结合部；各锚固筋能够与原承重框架柱的柱主筋焊接固定后，形成灯笼筋；水平封闭箍筋，能够箍紧各锚固筋与柱主筋的焊接部位；新、旧混凝土结合部，通过凿除原结构的承重框架柱的外包混凝土层，裸露出上述柱主筋焊接位点而形成；抱柱钢筋混凝土部分，在原结构的承重框架柱外围浇筑而成。由此可知：本发明的上支墩构造是一种新、旧混凝土的组合结构，充分利用了原结构柱，明确了承重框架柱主筋锚固措施；构造简洁，施工快捷。

Description

既有建筑隔震加固的上支墩构造及其施工方法

技术领域

本发明属于建筑结构隔震加固改造技术领域，具体地说，涉及一种既有建筑隔震加固的上支墩构造，既适用于在既有建筑的平移、增加一层地下室等改造工程，又特别适合于地震区既有建筑采用隔震技术进行抗震加固工程。

本发明还涉及一种既有建筑隔震加固的上支墩施工方法。

背景技术

既有建筑进行隔震加固改造，通常需要在建筑底部设置隔震层。现有技术的具体做法是：先切除基础顶部以上至首层顶板高度范围内的承重框架柱，隔震支座下部需设置下支墩或下支柱，安装隔震支座，隔震支座上部需设置上支墩或上支柱，并在上支墩平面内设置钢筋混凝土刚性楼盖。由此可知：上部结构(上支墩以上的结构部分)与下部结构(下支墩以下的结构部分)之间完全由隔震支座相连。隔震支座所处位置处的土方需要全部挖除，确保地震发生时上部结构与下部结构之间能够自由水平错动。

在上、下支墩的构造中，下支墩构造相对简单，其上部是隔震支座，下部为基础或下部结构。结构构造做法是在基础或下部结构植筋，绑扎钢筋，浇筑混凝土，同时埋设隔震支座的下预埋板。

上支墩是隔震结构受力与施工的关键部位，首先从构造上，上支墩的下部是隔震支座，上部是上部结构的承重结构柱。同时要求上支墩与隔震支座的连接措施必须是便于拆卸与更换。水平面内，上支墩的作用是连接和支承钢筋混凝土刚性楼盖的梁与板。在结构受力上，梁、柱、隔震支座在此节点处形成复杂的力系平衡关系。在施工上，对柱进行托换时，需要在上支墩位置进行上部荷载的转换。

上支墩的构造，现有技术主要是两种方法：新做和钢板抱箍法，其中：

新做上支墩的具体做法是：设置托换支架，先将上部柱子托柱，割除上支墩范围的既有框架柱，保留柱主筋，重新按照新建隔震工程的做法进行钢筋绑扎、混凝土浇筑，预埋隔震支座的连接板、套筒及锚固钢筋。框架柱主筋锚固在新的上支墩之内。

钢板抱箍法上支墩的具体做法是：采用植筋或对拉螺杆锚入柱内，采用四面钢板，围合抱住院结构的承重框架柱。

上述两种做法在施工中都存在较大困难，第一种方法在切断柱采用手工操作，为了预留柱的锚固钢筋，需采用小锤子缓慢地凿除混凝土，施工速度慢，对柱的损伤比较大。第二种作法，现场焊接工程量大，柱主筋并没有采取直接的锚固措施。两种作法都需要庞大的型钢托架结构。钢材消耗大，制作费工，顶托时间长，对结构的安全风险大，工程造价高。

上支墩的构造是隔震加固设计与施工的最重要部位，托换技术是隔震加固施工的关键。受制于整体托换技术的制约，上支墩构造做法一直没有较大的突破，能够与隔震技术卓越的减震理念与效果向适应。因此，亟待发展一套新的隔震加固上支墩构造与相应的托换技术，以适应并促进隔减震技术的推广应用。真正实现抗灾防灾、造福人类。

发明内容

本发明提供了一种既有建筑隔震加固的上支墩构造。该上支墩构造从既有建筑的客观实际现实出发，合理利用原结构柱的承载性能，创造了一种新、旧混凝土相组合的结构，能够提高隔震设计水平，加快施工进度，降低工程造价。

为实现上述的技术目的，本发明采取以下技术方案：

一种既有建筑隔震加固的上支墩构造，包括：原结构的承重框架柱、新浇筑的抱柱钢筋混凝土部分以及二者之间的连接构造；其中：

连接构造包括：若干锚固筋、水平封闭箍筋以及新旧混凝土结合部；

每一根锚固筋均与承重框架柱的其中一根柱主筋对应放置，且各锚固筋均与相应的柱主筋焊接固定后，能够形成灯笼筋；

所述的水平封闭箍筋，水平地抱箍于承重框架柱外围，能够箍紧各锚固筋与柱主筋的焊接部位；

所述的新旧混凝土结合部，是指混凝土保护层凹槽，通过凿除原结构的承重框架柱的外包混凝土层，裸露出上述柱主筋焊接位点而形成；

抱柱钢筋混凝土部分，在原结构的承重框架柱外围浇筑的能够覆盖灯笼筋的混凝土层。

作为本发明的进一步改进，每一根锚固筋均具有两个焊接端；锚固筋的其中一个焊接端与置放位置处的柱主筋竖向位点a焊接固定，锚固筋的另外一个焊接端与置放位置处的柱主筋竖向位点b焊接固定，竖向位点a、竖向位点b处于柱主筋竖向的同一直线上；所述水平封闭箍筋，包括两组，其中一组能够箍紧各锚固筋与柱主筋处于上方的焊接部位，另外一组则能够箍紧各锚固筋与柱主筋处于下方的焊接部位。

作为本发明的进一步改进，所述锚固筋呈“”形设置；该“”形锚固筋的两个焊接端，通过将C形钢筋的两端分别向内弯折以对应形成。

作为本发明的进一步改进，水平封闭箍筋布置于与“”形锚固筋焊接端相邻的弯折位置处。

作为本发明的进一步改进，锚固筋截面面积不小于柱主筋截面面积的1/2，且直径不小于10mm。

作为本发明的进一步改进，每组水平封闭箍筋均包括两根水平封闭箍筋，每根水平封闭箍筋由两根U形开口箍筋焊接成形。

作为本发明的进一步改进，所述锚固筋包括柱边锚固筋以及柱角部锚固筋；柱边锚固筋垂直承重框架柱柱边布置，而柱角部锚固筋的布置方式具有两种，其中一种沿承重框架柱对角线方向布置，此时，柱主筋与锚固筋数量一致，且锚固筋与柱主筋一一对应布置；另外一种布置方式的柱角部锚固筋包括两根，各自垂直于承重框架柱相邻两边布置。

作为本发明的进一步改进，在承重框架柱的外侧设置上支墩主筋，上支墩主筋在X、Y、Z三个方向设置，形成立体钢筋笼。

本发明的再一个技术目的是提供一种既有建筑隔震加固上支墩的施工方法，包括以下施工步骤：

(1)准备钢筋

分别准备锚固筋、水平封闭箍筋和X、Y、Z三个方向的箍筋状上支墩主筋，其中：

针对承重框架柱的每一根柱主筋，准备一根或两根锚固筋；

所准备的水平封闭箍筋包括两组；

(2)在承重框架柱上凿出保护层凹槽，露出柱主筋焊接部位

根据设计要求，在与承重框架柱底部相距h1、h2的两个位点A、B处，分别剔除承重框架柱的外包混凝土层，露出承重框架柱的柱主筋，对应地形成混凝土保护层凹槽a、混凝土保护层凹槽b；

(3)焊接锚固筋

将锚固筋垂直于承重框架柱布置，然后，采用焊接方式，将锚固筋的其中一个焊接端与混凝土保护层凹槽a处裸露出的柱主筋焊接固定，将锚固筋的另一个焊接端与混凝土保护层凹槽b处裸露出的柱主筋焊接固定；逐一施工，直至所有锚固筋均与相应的柱主筋焊接，使得各锚固筋与柱主筋焊接固定后，形成灯笼筋；

(4)布置水平封闭箍筋

在紧靠着锚固筋一个焊接端的弯折位置处布置一组水平封闭箍筋，在紧靠着锚固筋另一个焊接端的弯折位置处，布置余下的一组水平封闭箍筋；

(5)设置上支墩的主筋

在灯笼筋范围内布置X、Y、Z三个方向的上支墩主筋，将原承重框架柱围合呈钢筋笼；

(6)浇筑外部混凝土层

按照正常施工要求浇筑承重框架柱外围的混凝土，形成上支墩。

根据权利要求1所述隔震支座的上支墩，其特征在于，混凝土保护层凹槽a以及混凝土保护层凹槽b高度均不小于锚固筋的焊缝长度。

根据上述的技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下的有益效果：

通过全新设计的连接措施，实现了切实可靠的新、旧混凝土组合结构上支墩。具有清晰的结构受力模型和施工便利性：既满足结构各种复杂传力需要，又可靠地锚固柱底钢筋，稳定支承首层楼盖的梁、板，又完全适应隔震加固施工时托换支点要求，同时当需要再次更换隔震支座时，可不再进行任何处理，直接作为托换支点进行托换施工。其优点具体包括以下几个方面：

(1)、对原有承重框架柱，无伤害不破损，仅仅剥离两条保护层混凝土，形成抗剪凹槽(保护层凹槽a、保护层凹槽b)，新、旧混凝土之间竖向荷载能够有效传递，支撑楼盖梁板荷载，承担托换时剪力转换。

新浇混凝土形成“回”字形围合结构，底部设置支座预埋板，预埋板与新浇混凝土平面尺寸大小及形状相同。内部三向封闭箍，能保证新混凝土自身的稳定。底板预埋钢板增强了托换时的外围混凝土的约束，能防止受拉开裂。

(2)、采用形锚固筋分上、下两处与承重框架柱焊接，柱主筋整体呈“d”形，与混凝土的结合紧密，锚固措施可靠。

(3)、水平封闭箍筋与承重框架柱内原有水平箍筋一起，拉住主筋，避免拉脱，同时加强原承重框架柱与新浇混凝土之间的连接。

(4)、锚固筋与柱主筋焊接部位，剔除柱表面混凝土保护层，露出主筋，剔除的混凝土沿柱周形成凹槽，结合面抗剪能力更强。

(5)锚固筋整体形成“灯笼筋”形状，既是柱主筋的锚固措施。还可以作为柱横截面扩大的受力筋，与柱相连的框架梁可以沿着柱外新浇混凝土上支墩通过，因此，“灯笼筋”成为加强梁柱连接的措施。在托换过程中，锚固筋是倒置牛腿的主受力筋，又是新旧混凝土之间的抗剪连接筋，实现了一举多得。

该发明的上支墩构造，设计上，形锚固筋使新旧混凝土的连接更加牢固、可靠。梁与柱的连接可不需要大量的植筋，避免了对原有柱的破坏。施工上，用上支墩自身作为托换结构的上托梁结构，完全摒弃现有托换中庞大的托换结构的制作和施工，省材、省工、省时、省钱。

该发明具有革命性的创新性，具有良好的社会效益和技术经济效益。可大大促进隔震加固技术在改造加固工程中的应用，

附图说明

图1是本发明所述隔震加固结构的上支墩轴侧示意图；

图2是本发明所述隔震加固结构的上支墩水平剖面示意图；

图3是本发明所述隔震加固结构的上支墩竖向剖面示意图；

图1至3中：1‐锚固筋；2‐水平封闭箍筋；3‐保护层凹槽；4‐柱主筋；5‐外部混凝土层；6‐承重框架柱。

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)。

如图1至3所示，本发明所述既有建筑隔震加固的上支墩构造，靠着隔震支座上方的承重框架柱构建而成，包括：原结构的承重框架柱、新浇筑的抱柱钢筋混凝土部分以及二者之间的连接构造；其中：

连接构造包括：若干锚固筋1、水平封闭箍筋2以及新旧混凝土结合部；

每一根锚固筋均与承重框架柱的其中一根柱主筋对应放置，且各锚固筋均与相应的柱主筋焊接固定后，能够形成灯笼筋；具体地，本发明所述锚固筋，包括有若干根，周向均布在承重框架柱外围，呈形设置，该形锚固筋具有焊接端a、b，通过将C形钢筋的两端分别向内弯折以对应形成；每一根锚固筋均垂直于承重框架柱布置，且每一根锚固筋的置放位置与承重框架柱的其中一根柱主筋置放位置相对应，同时锚固筋的两个焊接端a、b与相应位置处的柱主筋处于竖向的两个不同位点A、B分别对应焊接固定，事实上，在施工过程中，基本上每一根承重框架柱的柱主筋均配置一根锚固筋。

所述的水平封闭箍筋，水平地抱箍于承重框架柱外围，能够箍紧各锚固筋与柱主筋的焊接部位；本发明所述的水平封闭箍筋，包括两组，分别布置于与锚固筋的焊接端a、b相邻的弯折位置处，能够箍住锚固筋与柱主筋的焊接部位，与承重框架柱内原有的水平箍筋一起，拉住柱主筋，避免拉脱，同时加强承重框架柱与外部混凝土层5之间的连接。

所述的新旧混凝土结合部，为混凝土保护层凹槽，通过凿除原结构的承重框架柱的外包混凝土层，裸露出上述柱主筋焊接位点而形成；

抱柱钢筋混凝土部分，在原结构的承重框架柱外围浇筑的能够覆盖灯笼筋的混凝土层，通常按照正常施工要求在灯笼筋(由锚固筋构成)外围浇筑而成，底部可以设置隔震支座的预埋板。预埋板可以兼做托换时底部加强措施，保证混凝土不会开裂。

本发明所述既有建筑隔震加固的上支墩施工方法，包括以下步骤：

(1)准备钢筋：分别准备锚固筋、水平封闭箍筋和上支墩三向箍筋状主筋，其中：锚固筋中，柱边锚固筋和柱角部锚固筋；锚固筋包括柱边锚固筋以及柱角部锚固筋；柱边锚固筋垂直承重框架柱柱边；柱角部锚固筋可沿支墩平面对角线方向布置，也可以设置两根，各自垂直柱边。

锚固筋截面面积应不小于承重框架柱的柱主筋截面面积的1/2，直径不小于10mm。

水平封闭箍筋中，两根为一组，在紧靠着锚固筋一个焊接端的弯折位置处布置一组水平封闭箍筋，在紧靠着锚固筋另一个焊接端的弯折位置处，布置余下的一组水平封闭箍筋；

在柱灯笼筋范围内布置X、Y、Z三个方向的上支墩主筋，主筋采用箍筋形状，将原混凝土柱围合呈钢筋笼；

(2)凿出保护层凹槽：在与承重框架柱底部相距h₁、h₂的两个位点A、B处，分别剔除承重框架柱的外层混凝土保护层，露出承重框架柱的柱主筋，对应地形成保护层凹槽a、保护层凹槽b；保护层凹槽高度不小于焊接钢筋的焊缝长度，双面焊5d(d为锚固筋直径)。凹槽表面应冲洗干净，确保无混凝土碎屑，并甩水泥浆。

(3)焊接锚固筋：将锚固筋垂直于承重框架柱布置，然后，采用焊接方式，将锚固筋的其中一个焊接端与保护层凹槽a处裸露出的柱主筋焊接固定，将锚固筋的另一个焊接端与保护层凹槽b处裸露出的柱主筋焊接固定；逐一施工，直至所有锚固筋均与相应的柱主筋焊接；使得各锚固筋与柱主筋焊接固定后，形成灯笼筋；

另外，柱角部锚固筋，可以沿上支墩对角线方向布置，也可以采用两根柱角部锚固筋，与柱边锚固筋一样垂直柱边布置，两根锚固筋合并集中在一起与承重框架柱的角部主筋焊接。

(4)布置水平封闭箍筋：

水平封闭箍筋设置在锚固筋弯折处。箍筋一定要将焊接钢筋紧紧箍牢，不能松垮、有缝隙；具体是：在紧靠着锚固筋一个焊接端的弯折位置处布置一组水平封闭箍筋，在紧靠着锚固筋另一个焊接端的弯折位置处，布置余下的一组水平封闭箍筋；水平封闭箍筋直径同柱箍筋，共2组4根，每组2根，并筋，可采用U形开口箍筋焊接成形，单面焊10d(d为箍筋直径)。

(5)设置上支墩的主筋

在柱灯笼筋范围内布置X、Y、Z三个方向的上支墩主筋，主筋采用箍筋形状，将原混凝土柱围合呈钢筋笼；

(6)浇筑外部混凝土层：

按照正常施工要求，在钢筋笼范围内浇筑混凝土，其底部设置隔震支座的预埋板。

Claims (10)

1.一种既有建筑隔震加固的上支墩构造，其特征在于，包括：原结构的承重框架柱、新浇筑的抱柱钢筋混凝土部分以及二者之间的连接构造；其中：

连接构造包括：若干锚固筋、水平封闭箍筋以及新旧混凝土结合部；

每一根锚固筋均与承重框架柱的其中一根柱主筋对应放置，且各锚固筋均与相应的柱主筋焊接固定后，能够形成灯笼筋；

所述的水平封闭箍筋，水平地抱箍于承重框架柱外围，能够箍紧各锚固筋与柱主筋的焊接部位；

所述的新旧混凝土结合部，是指混凝土保护层凹槽，通过凿除原结构的承重框架柱的外包混凝土层，裸露出上述柱主筋焊接位点而形成；

抱柱钢筋混凝土部分，在原结构的承重框架柱外围浇筑的能够覆盖灯笼筋的混凝土层。

2.根据权利要求1所述既有建筑隔震加固的上支墩构造，其特征在于，每一根锚固筋均具有两个焊接端；锚固筋的其中一个焊接端与置放位置处的柱主筋竖向位点a焊接固定，锚固筋的另外一个焊接端与置放位置处的柱主筋竖向位点b焊接固定，竖向位点a、竖向位点b处于柱主筋竖向的同一直线上；

所述水平封闭箍筋，包括两组，其中一组能够箍紧各锚固筋与柱主筋处于上方的焊接部位，另外一组则能够箍紧各锚固筋与柱主筋处于下方的焊接部位。

3.根据权利要求1所述既有建筑隔震加固的上支墩构造，其特征在于，所述锚固筋呈形设置；该形锚固筋的两个焊接端，通过将C形钢筋的两端分别向内弯折以对应形成。

4.根据权利要求3所述既有建筑隔震加固的上支墩构造，其特征在于，水平封闭箍筋布置于与形锚固筋焊接端相邻的弯折位置处。

5.根据权利要求1所述既有建筑隔震加固的上支墩构造，其特征在于，锚固筋截面面积不小于柱主筋截面面积的1/2，且直径不小于10mm。

6.根据权利要求1所述既有建筑隔震加固的上支墩构造，其特征在于，每组水平封闭箍筋均包括两根水平封闭箍筋，每根水平封闭箍筋由两根U形开口箍筋焊接成形。

7.根据权利要求1所述既有建筑隔震加固的上支墩构造，其特征在于，所述锚固筋包括柱边锚固筋以及柱角部锚固筋；柱边锚固筋垂直承重框架柱柱边布置，而柱角部锚固筋的布置方式具有两种，其中一种沿承重框架柱对角线方向布置，此时，柱主筋与锚固筋数量一致，且锚固筋与柱主筋一一对应布置；

另外一种布置方式的柱角部锚固筋包括两根，各自垂直于承重框架柱相邻两边布置。

8.根据权利要求1所述既有建筑隔震加固的上支墩构造，其特征在于，在承重框架柱的外侧设置上支墩主筋，上支墩主筋在X、Y、Z三个方向设置，形成立体钢筋笼。

9.一种既有建筑隔震加固上支墩的施工方法，其特征在于，包括以下施工步骤：(1)准备钢筋

分别准备锚固筋、水平封闭箍筋和X、Y、Z三个方向的箍筋状上支墩主筋，其中：

针对承重框架柱的每一根柱主筋，准备一根或两根锚固筋；

所准备的水平封闭箍筋包括两组；

(2)在承重框架柱上凿出保护层凹槽，露出柱主筋焊接部位

根据设计要求，在与承重框架柱底部相距h₁、h₂的两个位点A、B处，分别剔除承重框架柱的外包混凝土层，露出承重框架柱的柱主筋，对应地形成混凝土保护层凹槽a、混凝土保护层凹槽b；

(3)焊接锚固筋

将锚固筋垂直于承重框架柱布置，然后，采用焊接方式，将锚固筋的其中一个焊接端与混凝土保护层凹槽a处裸露出的柱主筋焊接固定，将锚固筋的另一个焊接端与混凝土保护层凹槽b处裸露出的柱主筋焊接固定；逐一施工，直至所有锚固筋均与相应的柱主筋焊接，使得各锚固筋与柱主筋焊接固定后，形成灯笼筋；(4)布置水平封闭箍筋

在紧靠着锚固筋一个焊接端的弯折位置处布置一组水平封闭箍筋，在紧靠着锚固筋另一个焊接端的弯折位置处，布置余下的一组水平封闭箍筋；

(5)设置上支墩的主筋

在灯笼筋范围内布置X、Y、Z三个方向的上支墩主筋，将原承重框架柱围合呈钢筋笼；

(6)浇筑外部混凝土层

按照正常施工要求浇筑承重框架柱外围的混凝土，形成上支墩。

10.根据权利要求1所述隔震支座的上支墩，其特征在于，混凝土保护层凹槽a以及混凝土保护层凹槽b高度均不小于锚固筋的焊缝长度。