CN109403654B - 一种既有建筑物结构的托换加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种既有建筑物结构的托换加固方法，在原有支撑结构柱上设置、加固牛腿，增设钢管支撑装置；在原有预保留结构柱的基础上进行加大截面加固，从而达到提高基础承载力之目的，满足托换后基础承载力设计要求，相比现有的托换技术，本申请充分利用了原结构，破坏小，新结构与原结构形式基本一致并协调共同承载；拆除被托换柱前，对预保留结构柱的基础加固，增大截面、增加配筋加固，提高承载力和刚度；整体经济适用度强，成本低、经济合理工期短、对周边相邻浅基础影响小；适用于大型厂房结构托换改造；体育馆结构托换改造；大型商场结构托换改造；地铁结构托换；各种断柱改造变换使用空间；等建筑物的托换改造应用中。

Description

一种既有建筑物结构的托换加固方法

技术领域

本发明属于既有建筑物托换改造技术领域，特别涉及一种既有建筑物结构的托换加固方法。

背景技术

建筑物的支持结构，基本由支撑结构柱、以及横梁、加腋梁等结构构成，由支撑结构柱、横梁、加腋梁共同支撑屋顶天面的重量；如图1和图2所示的就是以种建筑物房屋的支撑结构，图1为侧视图的结构示意图；图2为俯视图的结构示意图；1为两外侧的支撑结构柱，2为中间支撑结构柱，3为天面(即天花板、屋顶)的支撑主梁；图1和图2绘示的是建筑物较大的情况；建筑物越大，整体的跨度就越大，中间支撑结构柱也就需要设置更多，同时每一个中间支撑结构柱2对应主支撑梁3也都会设置加腋梁4，当然图2中左侧并未设置加腋梁，是因为设有其它的梁结构，代替了加腋梁的支撑作用，而这些梁结构并为连接在中间支撑结构柱上，因此也就隐藏了；正常情况下，两支撑结构柱之间都有一主梁3进行连接支撑；每一主梁3的两端也必然均会设置支撑结构柱；在建筑物开始建设前，事先就会对支撑结构柱、主梁的强度以及它们的摆放距离结构进行计算好；但是在某些情况下，物主对建筑物结构需求改变时，现有的支撑结构，可能就不再满足需求；摧毁既有建筑物重新修建的成本就非常之高，因此也就需要进行改造；

在改造过程中，可能就需要面临将中间某些支撑结构柱进行拆除，某些中间支撑结构柱进行保留的情形；比如物主需要一个更大的空间安装某一大型物件，恰恰图2中的四根中间支撑结构柱2就形成了阻碍，最中间的支撑结构柱5需要保留；此时就需要对这几根中间支撑结构柱2进行拆除，为了不使天面坍塌，也需要对与这几根支撑结构柱相关联的主梁进行托换，用新的主梁来承受载荷；但现有的托换技术，对原结构破坏大、安全性能低、施工周期长、施工成本也较高。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种既有建筑物结构的托换加固方法，充分利用原结构、破坏性小、经济合理工期短。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种既有建筑物结构的托换加固方法，其特征在于：所述既有建筑物包括有天面、位于外侧的两个用于支撑的外侧预保留结构柱、两外侧预保留结构柱之间具有至少一个中间预拆除结构柱、两外侧预保留结构柱之间具有一个中间预保留结构柱；所述中间预保留结构柱、中间预拆除结构柱与外侧预保留结构柱位于同一轴线上，且相互之间连接有支撑主梁对天面进行横向支撑；所述中间预保留结构柱和中间预拆除结构柱上还连接有加腋梁；所述加腋梁的轴线与支撑主梁轴线交叉；

所述托换加固的方法如下：

S1、在设有加腋梁的中间预拆除结构柱及中间预保留结构柱上，对未达强度要求的既有牛腿或达到强度要求的既有牛腿进行加固，或对未设置牛腿的结构柱进行增设新的牛腿；

S2、在S1的牛腿上设置钢管支撑装置，所述钢管支撑装置的下端抵顶在牛腿上端面，所述钢管支撑装置的上端用于抵顶支撑在加腋梁的下表面；

S3、对中间预拆除结构柱，采用两侧抽芯分离工艺拆除顶端端部两侧的混凝土及钢筋；保留中间预拆除结构柱中心部分的混凝土及钢筋用于承载载荷，形成具有肩部缺口的连接柱头，该肩部缺口与既有支撑主梁的轴线平行；

S4、钢筋制安托换主梁钢架；托换主梁钢架的钢架结构需包覆既有的支撑主梁，托换主梁钢架的顶部通过在既有支撑主梁和天面上凿孔植入箍筋捆扎焊接固定；托换主梁钢架两端钢架结构的底筋分别植入两外侧预保留结构柱中，剩余钢筋弯钩锚固；托换主梁钢架的钢架结构对应中间预拆除结构柱的肩部缺口设置有底筋支撑部，所述底筋支撑部贯通连接柱头的肩部缺口；托换主梁钢架的钢架结构对应中间预保留结构柱进行植筋固定；

S5、将托换主梁钢架与中间预拆除结构柱的肩部缺口一同浇筑混凝土，形成托换主梁；

S6、待S5中的混凝土完全凝固，强度达标后，对中间预拆除结构柱沿托换主梁的下表面进行拆除，最后拆除钢管支撑装置。

在某些实施例中，在S1步骤之前进行步骤S0；所述步骤S0为：检测预保留结构柱的强度，加固预保留结构柱：对两个外侧预保留结构柱和一个中间预保留结构柱进行地台破除，基础开挖，基础加固，增大截面加固；钢筋制安，混凝土浇筑至支撑主梁下表面。

在某些实施例中，在步骤S0中，进行基础加固时，在新增基础或原基础的下方地面打入加强支撑桩，加强支撑桩的上端与S0步骤中钢筋制安形成的钢筋框架的底端钢筋连接并共同浇筑混凝土。

在某些实施例中，两外侧预保留结构柱均具有外墙体，步骤S0中对两外侧预保留结构柱进行增大截面加固时，保留外墙体，对两外侧预保留结构柱的内侧进行增大截面加固。

在某些实施例中，步骤S1中，加固既有牛腿通过牛腿加大截面加固和/或牛腿粘钢加固。

在某些实施例中，步骤S2中，所述钢管支撑装置，包括有支撑钢管、钢锲块，支撑钢管的两端设有第一钢板垫块，既有加腋梁下表面贴合有第二钢板垫块，第二钢板垫块与第一钢板垫块之间嵌入有钢锲块。

在某些实施例中，所述支撑钢管下端还设有液压顶。

在某些实施例中，S3步骤之前的任一步骤，均进行以下步骤：

在具有中间预拆除结构柱的天面区域，采用钢管支撑框架辅助支撑原天面梁板；在S6步骤中，在拆除中间预拆除结构柱后，在拆除钢管支撑装置之前，拆除钢管支撑框架。

在某些实施例中，在S6步骤中，混凝土强度需达到C30设计强度；在拆除预拆除结构柱时，需保持预拆除结构柱沉降偏差在2mm之内，拆除过程中同步利用测量仪器对其进行检测，若超量需回顶卸荷至沉降范围内。

在某些实施例中，还包括步骤S7，所述步骤S7为：验收、地面及饰面恢复。

本发明的有益效果是：本发明公开了一种既有建筑物结构(框架或排架结构)的托换加固方法，在原有支撑结构柱上设置牛腿，加固牛腿，增设钢管支撑装置；在原有预保留结构柱的基础上进行加大截面加固及采用微型钢管灌注桩，从而达到提高基础承载力之目的，满足托换后基础承载力设计要求，相比现有的托换技术，本申请充分利用了原结构，破坏小，新结构与原结构形式基本一致并协调共同承载；技术可靠，安全适用，确保质量；拆除被托换柱前，对预保留结构柱的基础加固，增大截面、增加配筋加固，提高承载力和刚度；整体经济适用度强，成本低、经济合理工期短、对周边相邻浅基础影响小；适用于大型厂房结构托换改造；体育馆结构托换改造；大型商场结构托换改造；地铁结构托换；各种断柱改造变换使用空间；等建筑物的托换改造应用中。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本申请某一实施例中所述的一种既有建筑物结构的支撑结构的侧视结构示意图；

图2是本申请某一实施例中所述的一种既有建筑物结构的支撑结构的俯视结构示意图；

图3是本申请某一实施例中所述的具有外墙的支撑结构柱加固结构的结构示意图；

图4是本申请某一实施例中所述的不具有外墙的支撑结构柱的加固结构的结构示意图；

图5是本申请某一实施例中所述的牛腿粘钢加固的结构示意图；

图6是本申请某一实施例中所述的牛腿增大截面式加固的结构示意图；

图7是本申请某一实施例中所述的钢管支撑装置的支撑结构示意图；

图8本申请某一实施例中所述的托换主梁钢架在中间预保留结构柱处的钢筋制安的结构示意图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

下面以图1和图2中的建筑模型，作为实施例中的既有建筑物结构，对本申请的一种既有建筑物结构的托换加固方法进行详细的说明；

所述既有建筑物结构中，具有7根支撑结构柱，其中左右两外侧的两根支撑结构柱1和最中间的一根支撑结构柱5需要保留，作为外侧预保留结构柱1和作为中间预保留结构柱5；其余的四根支撑结构柱2需要去除，均为预拆除结构柱2；各个支撑结构柱之间均设有跨度为6m的支撑主梁3，拆除四根预拆除结构柱2后，支撑结构柱1和支撑结构柱5之间跨度变为18m，在左右两根支撑结构柱1之间跨度将变为36m；在该改造项目中，需要将6m的梁改造为18m的梁或者36m的梁，需要大跨度的进行托换，对托换技术的要求非常大；

为了能够充分利用原结构，减少工期，降低经济成本，本实施例采用以下方法对上述既有建筑物结构进行托换；

托换加固方法如下：(参照图1-8)

S1、在设有加腋梁4的中间预拆除结构柱2及中间预保留结构柱5上，对未达强度要求的既有牛腿8或达到强度要求的既有牛腿8进行加固，或对未设置牛腿8的结构柱进行增设新的牛腿8；

S2、在S1的牛腿8上设置钢管支撑装置9，所述钢管支撑装置9的下端抵顶在牛腿8上端面，所述钢管支撑装置9的上端用于抵顶支撑在加腋梁4的下表面；

S3、对中间预拆除结构柱2，采用两侧抽芯分离工艺拆除顶端端部两侧的混凝土及钢筋；保留中间预拆除结构柱2中心部分的混凝土及钢筋用于承载载荷，形成具有肩部缺口21，该肩部缺口21与既有支撑主梁3的轴线平行；

S4、钢筋制安托换主梁钢架30；托换主梁钢架30的钢架结构需包覆既有的支撑主梁3，托换主梁钢架30的顶部通过在既有支撑主梁3和天面上凿孔植入箍筋捆扎焊接固定；托换主梁钢架30两端钢架结构的底筋分别植入两外侧预保留结构柱1中，剩余钢筋弯钩锚固；托换主梁钢架30的钢架结构对应中间预拆除结构柱2的肩部缺口21设置有底筋支撑部301，所述底筋支撑部301贯通支撑在连接柱头肩部缺口的上表面；托换主梁钢架30的钢架结构对应中间预保留结构柱5进行植筋固定；

S5、将托换主梁钢架30与中间预拆除结构柱2的肩部缺口一同浇筑混凝土，形成托换主梁；

S6、待S5中的混凝土完全凝固，强度达标后，对中间预拆除结构柱2沿托换主梁的下表面进行拆除，最后拆除钢管支撑装置9。

在某些实施例中，在S1步骤之前进行步骤S0；所述步骤S0为：检测预保留结构柱1、5的强度，加固预保留结构柱1、5：对两个外侧预保留结构柱1和一个中间预保留结构柱5进行地台破除，基础开挖，基础加固，增大截面加固；钢筋制安，混凝土浇筑至支撑主梁下表面。

在上述步骤S0中，需要检测预保留结构柱1、5的强度，如果强度本身达标，则可以省去步骤S0的加固步骤；如果强度不达标，则需要进行步骤S0的加固；具体的地台破除，基础开挖，基础加固，指的是挖开地面，找到地基层，然后对其进行混凝土及钢筋加固；钢筋制安，指的是利用钢筋搭建骨架，制安指的是对钢筋进行裁剪制造安装，在钢筋制安完成后，形成模板钢架，最后用混凝土进行浇筑，就可以把钢筋置入混凝土中，起到增加强度和承载力的作用。

在某些实施例中，在上述步骤S0中，进行基础加固时，可以在新增基础或原基础的下方地面打入加强支撑桩(图未示出)，加强支撑桩的上端与S0步骤中钢筋制安形成的钢筋框架(即图3中的模板钢架6)的底端钢筋连接并共同浇筑混凝土。当然在实际的钢筋制安过程中，钢筋制安的结构形式，不以附图中所绘示的结构为限制。

加强支撑桩可以是钢管桩、混凝土桩等类型的桩。压入时间可以在新增基础前，也可以在新增基础后(留好压桩的洞口)或在原基础上(需要在原基础上钻孔)。具体打入多少加强支撑柱，每个加强支撑柱具有多大的承载力，可以更具实际工程的需求，进行设计，本申请不以此为限。

在某些实施例中，两外侧预保留结构柱1具有外墙，那么在针对具有外墙的与保留柱进行增大截面加固时，如图3所示，可以保留外墙体11，对两外侧预保留结构柱1的内侧进行增大截面加固；在制造柱体的模板钢架6时，通过将箍筋62植入原支持柱1内，新增加柱截面角筋61等方式新浇筑钢筋混凝土，并使新的钢筋混凝土与原柱的钢筋混凝土贯通；这样做破坏力小，新的支撑结构柱1相比原来的支撑住1而言，增加了截面面积，同时增加了配筋，提高了承载力和刚度。相应的对于作为本托换系统中的另一个外侧预保留结构柱的支撑结构柱5，没有外墙11，加固就是环绕着进行了，如图4中简示的结构；在此结构中，同样需要保证一定量的箍筋和拉结筋植入原柱体中。在某些实施例中，两外侧预保留结构柱1也有可能是没有设置外墙的支撑结构柱，此时可参照图4中的结构进行加固。

参照图5和图6，在某些实施例中，在步骤S1中，如果原支撑结构柱上设有牛腿8，那么只需要将既有牛腿8进行加固即可；如果没有设置牛腿8，那么则需要通过钢筋植入的方式，浇筑一个牛腿8；当然在实际的操作中，如果没有既有牛腿8可以利用，也大可不设置牛腿8，而直接使用很长的钢架支撑装置或者使用钢管支撑框架在地面上；钢管支撑框架只的是通过若干钢管相互连接固定，搭建起来的支持架；但设置牛腿8更加方便后续钢管支撑装置9的设置，方便设置液压顶95，方便后续支撑力的调节，即沉降的调节；在对既有牛腿8进行加固时，也有多种方式，本申请对其中两种进行说明，第一种是如图5所示，采用粘钢加固的方式，为了加强牢固度，还可以使用锚栓71和加劲扁钢72对钢板7进行固定。第二种是如图6所示的增大牛腿截面的方式进行加固，图中原有柱体为中间预保留结构柱5或者中间预拆除结构柱2，既有牛腿8，需要钢筋制安，形成植入原柱体的钢架模板63，然后浇筑混泥土，形成81，如此便可增大牛腿截面，对牛腿8进行加固；此处的截面并非横截面，依据牛腿8的受力结构，该处的牛腿截面，指的是竖向的截面，增大该截面才能提升牛腿8与预保留支撑结构柱5的连接强度，提升牛腿8的承载能力；当然，粘钢加固和增大截面加固，也可以同时进行使用；

当然如果原有牛腿、和原有的支撑结构柱强度足够，符合设计要求的话，可进一步省略步骤S1,直接进入步骤S2中：

参照图7、在某些实施例中，在步骤S2中，设置钢管支撑装置9，所述钢管支撑装置9的下端抵顶在牛腿8的上端面，所述钢管支撑装置9的上端用于抵顶支撑在加腋梁4靠近中间预拆除结构柱2(图7中以中间预拆除结构柱2作为示范)的下表面；

在步骤S2中，所述钢管支撑装置9，包括有支撑钢管91、钢锲块93，支撑钢管91的两端设有第一钢板垫块92，既有主梁3下表面贴合有第二钢板垫块94，第二钢板垫块94与第一钢板垫块92之间嵌入有钢锲块93。在图7中，加腋梁4与结构柱的连接处具有一定的斜度，因此第二钢板垫块94为了紧贴加腋梁4的下表面，需要为倾斜的上表面，水平的下表面；在某些实施例中，加腋梁4不设置倾斜的下表面的情况下，第二钢板垫块4的结构可以相应进行调整；以贴合加腋梁4下表面，便于钢管支撑装置9进行支撑为标准。

在某些实施例中，如图7中所示，还可以在所述支撑钢管91下端还设有液压顶95。设置液压顶95，便于调整支撑力的大小；更便于在后续卸荷，的过程中调整沉降范围。当然，本实施例只介绍了2种具体的钢管支撑装置9，在实际的使用过程中，钢管支撑装置9还可以进一步被其它的支持装置代替，均应属于本申请的保护范围。

参照图7和图8，对上述步骤S4进行说明，拆除中间预拆除结构柱5的顶部两侧的混凝土，具体至本实施例中，指的是图7中区域21中的混凝土及钢筋，形成肩部缺口21；中心区域的混凝土及钢筋则保留，继续提供支撑力；不全部拆的原因是托换主梁没有做成前，要有支撑才能保证上面层面结构不塌下来。留缺口以确保后续托换主梁框架30的底筋从该两侧缺口贯通。底筋贯通肩部缺口后，肩部缺口便也可以承担由底筋传递过来的载荷。

在某些实施例中，S3步骤之前的任一步骤，均进行以下步骤：

在具有中间预拆除结构柱2的天面区域，采用钢管支撑框架12支撑原天面梁板，用于在设置肩部缺口时，支撑顶紧；在S6步骤后拆除。钢管支撑框架12，是由很多根刚管搭建而成的支撑架，在建筑施工领域，应用非常广泛。

在某些实施例中，在S6步骤中，混凝土强度需达到C30设计强度；在拆除预拆除结构柱2时，需保持预拆除结构柱2沉降偏差在2mm之内，拆除过程中同步利用测量仪器对其进行检测，若超量需回顶卸荷至沉降范围内。在本实施例中，钢管支撑装置9设置有液压顶95，因此调节将非常方便。

在某些实施例中，还包括步骤S7，所述步骤S7为：验收、地面及饰面恢复。

在上述实施例中，具体的介绍了，两侧设有两个外侧预保留结构柱1，中间有一个中间预保留结构柱5，中间预保留结构柱5和外侧预保留结构柱1之间又设有两个预拆除结构柱2的情况；在实际的情况中，外侧预保留结构柱1，不一定为具有外墙结构的支撑结构柱；中间预保留结构柱5，也不一定是最中间的一个，还可以是多个，同样的，预拆除结构柱2的个数与位置，也可以是不限制的；均应属于本申请的保护范畴。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种既有建筑物结构的托换加固方法，其特征在于：所述既有建筑物包括有天面、位于外侧的两个用于支撑的外侧预保留结构柱、两外侧预保留结构柱之间具有至少一个中间预拆除结构柱、两外侧预保留结构柱之间具有一个中间预保留结构柱；所述中间预保留结构柱、中间预拆除结构柱与外侧预保留结构柱位于同一轴线上，且相互之间连接有支撑主梁对天面进行横向支撑；所述中间预保留结构柱和中间预拆除结构柱上还连接有加腋梁；所述加腋梁的轴线与支撑主梁轴线交叉；

所述托换加固的方法如下：

S1、在设有加腋梁的中间预拆除结构柱及中间预保留结构柱上，对未达强度要求的既有牛腿或达到强度要求的既有牛腿进行加固，或对未设置牛腿的结构柱进行增设新的牛腿；

S2、在S1的牛腿上设置钢管支撑装置，所述钢管支撑装置的下端抵顶在牛腿上端面，所述钢管支撑装置的上端用于抵顶支撑在加腋梁的下表面；

S3、对中间预拆除结构柱，采用两侧抽芯分离工艺拆除顶端端部两侧的混凝土及钢筋；保留中间预拆除结构柱中心部分的混凝土及钢筋用于承载载荷，形成具有肩部缺口的连接柱头，该肩部缺口与既有支撑主梁的轴线平行；

S4、钢筋制安托换主梁钢架；托换主梁钢架的钢架结构需包覆既有的支撑主梁，托换主梁钢架的顶部通过在既有支撑主梁和天面上凿孔植入箍筋捆扎焊接固定；托换主梁钢架两端钢架结构的底筋分别植入两外侧预保留结构柱中，剩余钢筋弯钩锚固；托换主梁钢架的钢架结构对应中间预拆除结构柱的肩部缺口设置有底筋支撑部，所述底筋支撑部贯通连接柱头的肩部缺口；托换主梁钢架的钢架结构对应中间预保留结构柱进行植筋固定；

S5、将托换主梁钢架与中间预拆除结构柱的肩部缺口一同浇筑混凝土，形成托换主梁；

S6、待S5中的混凝土完全凝固，强度达标后，对中间预拆除结构柱沿托换主梁的下表面进行拆除，最后拆除钢管支撑装置。

2.根据权利要求1所述的一种既有建筑物结构的托换加固方法，其特征在于：在S1步骤之前进行步骤S0；所述步骤S0为：检测预保留结构柱的强度，加固预保留结构柱：对两个外侧预保留结构柱和一个中间预保留结构柱进行地台破除，基础开挖，基础加固，增大截面加固；钢筋制安，混凝土浇筑至支撑主梁下表面。

3.根据权利要求2所述的一种既有建筑物结构的托换加固方法，其特征在于：在步骤S0中，进行基础加固时，在新增基础或原基础的下方地面打入加强支撑桩，加强支撑桩的上端与S0步骤中钢筋制安形成的钢筋框架的底端钢筋连接并共同浇筑混凝土。

4.根据权利要求2所述的一种既有建筑物结构的托换加固方法，其特征在于：两外侧预保留结构柱均具有外墙体，步骤S0中对两外侧预保留结构柱进行增大截面加固时，保留外墙体，对两外侧预保留结构柱的内侧进行增大截面加固。

5.根据权利要求1所述的一种既有建筑物结构的托换加固方法，其特征在于：步骤S1中，加固既有牛腿通过牛腿加大截面加固和/或牛腿粘钢加固。

6.根据权利要求1所述的一种既有建筑物结构的托换加固方法，其特征在于：步骤S2中，所述钢管支撑装置，包括有支撑钢管、钢锲块，支撑钢管的两端设有第一钢板垫块，既有加腋梁下表面贴合有第二钢板垫块，第二钢板垫块与第一钢板垫块之间嵌入有钢锲块。

7.根据权利要求6所述的一种既有建筑物结构的托换加固方法，其特征在于：所述支撑钢管下端还设有液压顶。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种既有建筑物结构的托换加固方法，其特征在于：S3步骤之前的任一步骤，均进行以下步骤：

在具有中间预拆除结构柱的天面区域，采用钢管支撑框架辅助支撑原天面梁板；在S6步骤中，在拆除中间预拆除结构柱后，在拆除钢管支撑装置之前，拆除钢管支撑框架。

9.根据权利要求1-7任一项所述的一种既有建筑物结构的托换加固方法，其特征在于：在S6步骤中，混凝土强度需达到C30设计强度；在拆除预拆除结构柱时，需保持预拆除结构柱沉降偏差在2mm之内，拆除过程中同步利用测量仪器对其进行检测，若超量需回顶卸荷至沉降范围内。

10.根据权利要求1-7任一项所述的一种既有建筑物结构的托换加固方法，其特征在于：还包括步骤S7，所述步骤S7为：验收、地面及饰面恢复。

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