CN108060794A - 一种补强加固的砌体结构开洞墙体及制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种补强加固的砌体结构开洞墙体及制作方法，包括：窗间墙和补强加固装置；补强加固装置固定设置于窗间墙上；补强加固装置包括：若干个钢筋、若干个钢板条和若干个刚性垫板；若干个钢筋分别设置在窗间墙的左右两侧面，每个钢筋的一端固定设置于窗间墙内，另一端伸出窗间墙；若干个钢板条分别设置于窗间墙的前后两立面，每个钢板条的两端分别与两个对应钢筋的伸出窗间墙的一端固定连接；每个钢板条对应的两个钢筋分别处于窗间墙的左侧和右侧；每个刚性垫板上均设置有若干个通孔，每个钢筋的伸出窗间墙的一端穿过对应刚性垫板上对应的通孔与钢板条的一端固定连接。本发明的墙体具有较高的抗震性。

Description

一种补强加固的砌体结构开洞墙体及制作方法
技术领域
本发明属于建筑结构防震减灾技术领域，特别涉及一种补强加固的砌体结构开洞墙体及制作方法。
背景技术
砌体结构作为重要的建筑结构形式，在我国城镇化进程中扮演着非常重要的角色，其存在有着量大、面广的特点。由于建造年限较早、所依据的抗震设防水准较低，此类结构在发生地震作用时极易发生损坏。而砌体结构窗间墙作为重要抗震防线参与结构耗能，在地震中往往发生较为严重的损坏，如图1和图2所示。
目前，对于砌体结构开洞墙体(窗间墙)的加固修复工作主要集中在地震作用发生之后，不能降低地震带来的损失；加固修复工作过程中主要施工工艺为拆除受损墙体后原样补砌，未曾考虑二次地震所带来的影响，受损部位在下次地震中仍然会发生类似破坏。另外，此类加固方法存在对结构的破坏模式不加区分、对构件的破坏顺序不作要求、加固技术不够合理以及未曾考虑“防震”思想等几大缺点。
鉴于上述“被动式”加固修复方法的缺点，亟需一种补强加固的砌体结构开洞墙体及制作方法来弥补现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种补强加固的砌体结构开洞墙体及制作方法，以解决上述存在的技术问题。本发明墙体具有较高的抗震性；本发明的方法以“预控”思想为指导，在砌体结构开洞墙体受到破坏前，可对砌体结构开洞墙体进行补强加固，可降低砌体结构开洞墙体受到地震破坏的可能性，可提升公民人身财产的安全性，具有较好的经济效益和社会效益。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种补强加固的砌体结构开洞墙体，包括：窗间墙和补强加固装置；补强加固装置固定设置于窗间墙上；补强加固装置包括：若干个钢筋、若干个钢板条和若干个刚性垫板；若干个钢筋分别设置在窗间墙的左右两侧面，每个钢筋的一端固定设置于窗间墙内，另一端伸出窗间墙；若干个钢板条分别设置于窗间墙的前后两立面，每个钢板条的两端分别与两个对应钢筋的伸出窗间墙的一端固定连接；每个钢板条对应的两个钢筋分别处于窗间墙的左侧和右侧；每个刚性垫板上均设置有若干个通孔，每个钢筋的伸出窗间墙的一端穿过对应刚性垫板上对应的通孔与钢板条的一端固定连接。
进一步的，钢板条包括卡销钢板条，卡销钢板条的两端均固定设置有凹槽卡销爪；钢筋伸出窗间墙的一端设置有外螺纹钢筋头；钢筋设置有外螺纹钢筋头的一端伸入对应凹槽卡销爪中并通过螺母固定；钢筋伸入墙体的一端通过水泥砂浆和速凝剂固定在墙体内。
进一步的，钢筋的一端倾斜设置于窗间墙内。
进一步的，还包括圈梁、过梁和抹面砂浆；
砌体结构开洞墙体设置于圈梁上，过梁设置于墙体的窗户上；抹面砂浆用于覆盖补强加固装置。
进一步的，钢筋为直径10mm的光圆钢筋，钢筋设置于窗间墙内的一端的水平夹角为15°，钢筋伸入墙体内的深度为100mm，钢筋伸出墙体的一端水平设置，长度为20mm，外螺纹钢筋头长度为12mm；刚性垫板的厚度为3mm，宽度为30mm，刚性垫板上的通孔的直径为12mm；卡销钢板条的厚度为5mm，宽度为60mm；卡销钢板条的两端分别焊接有凹槽卡销爪，凹槽卡销爪厚度5mm，宽度30mm，长度45mm，开槽深度30mm，宽度12mm。
一种补强加固的砌体结构开洞墙体的制作方法，包括以下步骤：
步骤01，截取若干个钢筋，在每个钢筋的一端加工外螺纹钢筋头；
步骤02，在窗间墙的左右两侧分别加工若干个孔洞，每个孔洞内固定设置有一个钢筋，钢筋的加工有外螺纹钢筋头的一端伸出孔洞；
步骤03，加工若干刚性垫板和若干钢板条，刚性垫板上加工有通孔，钢板条的两端分别设置有凹槽卡销爪；钢筋的加工有外螺纹钢筋头的一端穿过刚性垫板的通孔与钢板条上的凹槽卡销爪，刚性垫板和钢板条贴紧窗间墙；
步骤04，选取与钢筋上的外螺纹钢筋头相匹配的螺母，将螺母拧在钢筋的外螺纹钢筋头上，使刚性垫板与钢板条固定在窗间墙上。
进一步的，步骤01具体包括：分段截取设置于窗间墙内的斜向光圆钢筋与设置于窗间墙外的外露光圆钢筋，将斜向光圆钢筋的外端与外露光圆钢筋的一端进行对焊焊接，在外露光圆钢筋的另一端加工外螺纹钢筋头。
进一步的，步骤02具体包括：由上至下在窗间墙的左右两个侧面的对应位置分别进行机械钻孔，钻孔的轴线与水平线的夹角为15度，钻孔深度与步骤01中截取的钢筋的长度相匹配；进行钻孔清灰后，将斜向光圆钢筋植入钻孔中；进行水泥砂浆灌缝，直至达到规定的终凝强度。
进一步的，步骤03具体包括：将刚性垫板的通孔套入已植入钻孔中的钢筋上，使刚性垫板贴紧窗间墙侧面；将钢板条的两端的凹槽卡销爪插入对应的钢筋上，刚性垫板设置于凹槽卡销爪和窗间墙之间。
进一步的，步骤04具体包括：将螺母嵌套于钢筋的外螺纹钢筋头上，螺母和窗间墙之间依次设置有凹槽卡销爪和刚性垫板，通过人工扳钳拧紧螺母，使刚性垫板与钢板条固定在窗间墙上；还包括步骤05，在洞间墙侧面及洞间墙立面上通过抹面砂浆进行铺浆抹面，直至完全包裹螺母及卡销钢板条。
相对于现有技术，本发明的有以下有益效果：
本发明的补强加固的砌体结构开洞墙体，在窗间墙上设置有补强加固装置，具有较强的抗震性能。补强加固装置通过设置延展性能良好的钢板条，可在砌体结构开洞墙体受到破坏前，可对砌体结构开洞墙体进行补强加固，可降低砌体结构开洞墙体受到破坏的可能性，可提升公民人身财产的安全性；在抗震设防力度较低地区的砌体结构洞间墙部位提前进行补强加固，在地震发生时洞间墙的耗能与变形更具合理性与持久性，可达到“防震减灾”的目的，可减小地震的损坏程度和灾后重建及修复的工作量，可带来显著的经济与社会效益；另外，补强加固只需要将部分钢筋植入墙体内，工程量较小，施工方便快捷。刚性垫板传力均匀，通过将钢板条与刚性垫板相结合，可进一步加强本发明的补强加固能力。
进一步的，固定形式采用螺母、外螺纹和与凹槽卡销爪相配合的方式，费用较低且便于施工，可提高施工效率；采用水泥砂浆和速凝剂灌缝的方式将钢筋固定在墙内，牢固可靠，方便快捷。
进一步的，钢筋倾斜植入墙体内，符合墙体遇到地震时的受力形式和传力模式，可进一步加强本发明的补强加固能力。
进一步的，通过在墙体的四周设置圈梁，在墙体开的洞内设置过梁，可进一步加强墙体的抗震性能。
本发明的制作方法不影响砌体结构的正常使用，不占用额外空间，且不改变砌体结构功能特性，施工方便快捷；本发明的制作方法对窗间墙进行补强加固后可提高砌体结构窗间墙的抗震性能。
附图说明
图1是一种砌体结构窗间墙未受损时的墙体立面示意图；
图2是图1中砌体结构窗间墙震后的墙体立面示意图；
图3是本发明的一种补强加固的砌体结构开洞墙体的结构示意图；
图4是图3中立面的植筋灌缝的布置示意图；
图5是图4左视图；
图6是图3中的卡销钢板条的结构布置示意图；
图7是图6中左视图；
图8是图3的窗间墙铺浆抹面后的示意图；
图9是图3中的钢筋的结构示意图；
图10是图3中的刚性垫板的结构示意图；
图11是图3中的凹槽卡销爪的结构示意图；
图12是图3中的钢板条的主体的结构示意图；
图13是图3中的螺母的结构示意图；
在图1至13中：1斜向光圆钢筋；2外露光圆钢筋；3外螺纹钢筋头；4孔洞；5刚性垫板；6凹槽卡销爪；7卡销钢板条；8螺母；9窗间墙侧面；10窗间墙立面；11抹面砂浆；12圈梁；13过梁；14窗户。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，砌体结构的墙体上开设的洞为窗户14。
参考图3，本发明的一种补强加固的砌体结构开窗墙体，包括圈梁12，圈梁12上砌有开窗的墙体；每个窗户14的顶端设置有过梁13，用来提升墙体的抗震性。窗间墙上固定设置有补强加固装置。窗间墙侧面9和窗间墙立面10上通过抹面砂浆11进行铺浆抹面，用于覆盖补强加固装置。
参考图4至图13，每个窗间墙上的补强加固装置包括：12个钢筋、6个卡销钢板条7和4个刚性垫板5；12个钢筋分别对应设置在窗间墙的左右两侧面，每个钢筋的一端固定设置于窗间墙侧面9的孔洞4内，另一端伸出窗间墙；6个卡销钢板条7分别均匀设置于窗间墙的前后两立面上，每个卡销钢板条7的两端分别焊接有一个凹槽卡销爪6，卡销钢板条7的两端分别通过凹槽卡销爪6与两个钢筋的伸出窗间墙的一端固定连接，上述两个钢筋分别处于窗间墙的左侧和右侧；每个刚性垫板5上均设置有3个通孔，每个钢筋的伸出窗间墙的一端穿过通孔与卡销钢板条7的一端的凹槽卡销爪6固定连接。钢筋伸出窗间墙的一端设置有外螺纹钢筋头3；钢筋设置有外螺纹钢筋头3的一端伸入卡销钢板条7的一端的凹槽卡销爪6，通过与外螺纹钢筋头3相匹配的螺母8完成钢筋与凹槽卡销爪6的固定连接；钢筋伸入墙体的一端通过水泥砂浆和速凝剂灌缝的方式固定在墙体内，采用M7.5级水泥砂浆，采用终凝时间小于等于8min的一等品速凝剂。钢筋的一端倾斜设置于窗间墙内，窗间墙侧面9各位置的孔洞4的钻孔角度为斜向下15度，深度为100mm。钢筋为光圆钢筋，直径为10mm，由两段长度构成，斜向光圆钢筋1和外露光圆钢筋2，斜向孔洞段长度100mm，外露水平段长度20mm，其外露20mm长度供嵌套刚性垫板5、凹槽卡销爪6以及套拧螺母8之用，其中外螺纹长度为12mm，拧紧螺母8，可将刚性垫板5和卡销钢板条7固定在窗间墙上。螺母8的规格与钢筋上的外螺纹相匹配。刚性垫板5长度为窗间墙高度，厚度为3mm，宽度为30mm，且在窗间墙侧面9的孔洞4对应位置预先机械钻出通孔，通孔直径为12mm，保证无阻碍自由穿过钢筋。卡销钢板条7长度为窗间墙宽度外加一对刚性垫板5厚度，即2*3＝6mm，厚度为5mm，宽度为60mm，选取后在卡销钢板条7两端部垂直焊接一对凹槽卡销爪6，凹槽卡销爪厚度5mm，宽度30mm，长度45mm，居中部位机械开槽，开槽深度30mm，宽度12mm。选择M7.5级水泥砂浆和终凝时间小于等于8min的一等品速凝剂，对钢筋进行灌缝固定。选择常规型号的抹面砂浆进行抹面，对补强加固装置进行覆盖。刚性垫板5按实际窗间墙高度截取，后按钻孔孔洞部位在其刚性垫板5对应位置进行机械钻孔形成通孔；按窗间墙宽度以及刚性垫板5厚度计算截取卡销钢板条7，并在其卡销钢板条7两端焊接带凹槽的卡销爪；依据钻孔孔径选择对应的钢筋并在外露端利用拔丝钳进行拔丝；选择速凝剂与水泥砂浆进行灌缝固定钢筋。
本发明的一种补强加固的砌体结构开洞墙体的制作方法，包括以下步骤：
步骤01,按预设长度分段截取斜向光圆钢筋1与外露光圆钢筋2，切割斜向光圆钢筋外端至预设角度，后将斜向光圆钢筋与外露光圆钢筋进行对焊焊接；再将外露光圆钢筋2按前述要求进行拔丝至规定长度形成外螺纹钢筋头3；
步骤02，由上至下在内外墙体窗间墙侧面对应位置分别进行机械钻孔，孔口朝下15度，钻孔深度为100mm，其中孔口角度和钻孔孔洞深度与步骤1中的斜向光圆钢筋的预设长度和预设角度相匹配；钻毕，进行孔洞内清灰；后将斜向光圆钢筋1一端植入孔洞中，进行水泥砂浆灌缝，待其达到终凝强度时刻；
步骤03，在其各对应位置处，将带有通孔的刚性垫板5套入已植入孔洞中的外螺纹钢筋头3上，使刚性垫板5贴紧窗间墙侧面9；将两端部带有凹槽卡销爪的卡销钢板条插入对应的外螺纹钢筋头上，凹槽卡销爪置于刚性垫板的外侧，使其卡销钢板条贴紧窗间墙立面；
步骤04，将螺母嵌套于外螺纹钢筋头上，螺母置于卡销钢板条端部的凹槽卡销爪的外侧，利用人工扳钳拧紧螺母，使刚性垫板与卡销钢板条固定在窗间墙上；
步骤05，在窗间墙侧面及窗间墙立面利用抹面砂浆进行铺浆抹面，至完全包裹螺母及卡销钢板条为止，养护至规定强度时间,即可正常投入使用。
本发明的墙体结合砌体结构窗间墙的破坏模式与受力机理，以“预控”思想为指导，基于钢板条受力性能(延性)良好以及刚性垫板传力均匀的优势，抗震性能较高。本发明的制作方法不影响正常使用，不占用额外空间，不改变结构功能特性，可显著提高砌体结构窗间墙在发生地震时的抗震性能。
本发明的制作方法在抗震设防力度较低地区的砌体结构窗间墙部位提前进行补强加固，通过符合受力形式和传力模式的针对性工艺方法，使在地震发生时其窗间墙的耗能与变形更具合理性与持久性，达到“防震减灾”的目的；另外，可实现快速、便捷、经济、可靠的补强加固目标，可降低地震作用发生后的损坏程度以及减小灾后重建修复工作量，可带来显著的经济与社会效益。

Claims (10)

1.一种补强加固的砌体结构开洞墙体，其特征在于，包括：窗间墙和补强加固装置；
补强加固装置固定设置于窗间墙上；
补强加固装置包括：若干个钢筋、若干个钢板条和若干个刚性垫板(5)；
若干个钢筋分别设置在窗间墙的左右两侧面，每个钢筋的一端固定设置于窗间墙内，另一端伸出窗间墙；
若干个钢板条分别设置于窗间墙的前后两立面，每个钢板条的两端分别与两个对应钢筋的伸出窗间墙的一端固定连接；每个钢板条对应的两个钢筋分别处于窗间墙的左侧和右侧；
每个刚性垫板(5)上均设置有若干个通孔，每个钢筋的伸出窗间墙的一端穿过对应刚性垫板(5)上对应的通孔与钢板条的一端固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种补强加固的砌体结构开洞墙体，其特征在于，钢板条包括卡销钢板条(7)，卡销钢板条(7)的两端均固定设置有凹槽卡销爪(6)；
钢筋伸出窗间墙的一端设置有外螺纹钢筋头(3)；
钢筋设置有外螺纹钢筋头(3)的一端伸入对应凹槽卡销爪(6)中并通过螺母(8)固定；
钢筋伸入墙体的一端通过水泥砂浆和速凝剂固定在墙体内。
3.根据权利要求1所述的一种补强加固的砌体结构开洞墙体，其特征在于，钢筋的一端倾斜设置于窗间墙内。
4.根据权利要求1所述的一种补强加固的砌体结构开洞墙体，其特征在于，还包括圈梁(12)、过梁(13)和抹面砂浆(11)；
砌体结构开洞墙体设置于圈梁(12)上，过梁(13)设置于墙体的窗户上；
抹面砂浆用于覆盖补强加固装置。
5.根据权利要求2所述的一种补强加固的砌体结构开洞墙体，其特征在于，钢筋为直径10mm的光圆钢筋，钢筋设置于窗间墙内的一端的水平夹角为15°，钢筋伸入墙体内的深度为100mm，钢筋伸出墙体的一端水平设置，长度为20mm，外螺纹钢筋头(3)长度为12mm；
刚性垫板(5)的厚度为3mm，宽度为30mm，刚性垫板(5)上的通孔的直径为12mm；
卡销钢板条(7)的厚度为5mm，宽度为60mm；
卡销钢板条(7)的两端分别焊接有凹槽卡销爪(6)，凹槽卡销爪(6)厚度5mm，宽度30mm，长度45mm，开槽深度30mm，宽度12mm。
6.权利要求1至5中任一项所述的一种补强加固的砌体结构开洞墙体的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤01，截取若干个钢筋，在每个钢筋的一端加工外螺纹钢筋头(3)；
步骤02，在窗间墙的左右两侧分别加工若干个孔洞(4)，每个孔洞(4)内固定设置有一个钢筋，钢筋的加工有外螺纹钢筋头(3)的一端伸出孔洞(4)；
步骤03，加工若干刚性垫板(5)和若干钢板条，刚性垫板(5)上加工有通孔，钢板条的两端分别设置有凹槽卡销爪(6)；钢筋的加工有外螺纹钢筋头(3)的一端穿过刚性垫板(5)的通孔与钢板条上的凹槽卡销爪(6)，刚性垫板(5)和钢板条贴紧窗间墙；
步骤04，选取与钢筋上的外螺纹钢筋头(3)相匹配的螺母(8)，将螺母(8)拧在钢筋的外螺纹钢筋头(3)上，使刚性垫板(5)与钢板条固定在窗间墙上。
7.根据权利要求6所述的一种补强加固的砌体结构开洞墙体的制作方法，其特征在于，步骤01具体包括：分段截取设置于窗间墙内的斜向光圆钢筋(1)与设置于窗间墙外的外露光圆钢筋(2)，将斜向光圆钢筋(1)的外端与外露光圆钢筋(2)的一端进行对焊焊接，在外露光圆钢筋(2)的另一端加工外螺纹钢筋头(3)。
8.根据权利要求6所述的一种补强加固的砌体结构开洞墙体的制作方法，其特征在于，步骤02具体包括：由上至下在窗间墙的左右两个侧面的对应位置分别进行机械钻孔，钻孔的轴线与水平线的夹角为15度，钻孔深度与步骤01中截取的钢筋的长度相匹配；进行钻孔清灰后，将斜向光圆钢筋(1)植入钻孔中；进行水泥砂浆灌缝，直至达到规定的终凝强度。
9.根据权利要求6所述的一种补强加固的砌体结构开洞墙体的制作方法，其特征在于，步骤03具体包括：将刚性垫板(5)的通孔套入已植入钻孔中的钢筋上，使刚性垫板(5)贴紧窗间墙侧面；
将钢板条的两端的凹槽卡销爪(6)插入对应的钢筋上，刚性垫板(5)设置于凹槽卡销爪(6)和窗间墙之间。
10.根据权利要求6所述的一种补强加固的砌体结构开洞墙体的制作方法，其特征在于，步骤04具体包括：将螺母(8)嵌套于钢筋的外螺纹钢筋头(3)上，螺母(8)和窗间墙之间依次设置有凹槽卡销爪(6)和刚性垫板(5)，通过人工扳钳拧紧螺母(8)，使刚性垫板(5)与钢板条固定在窗间墙上；
还包括步骤05，在洞间墙侧面及洞间墙立面上通过抹面砂浆(11)进行铺浆抹面，直至完全包裹螺母(8)及卡销钢板条(7)。
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