CN109537929B - 抽柱改造用加固装置及加固方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抽柱改造用加固装置，属于旧建筑改造技术领域，包括梁顶钢构件、抽柱位置钢构件、预应力拉索和梁底钢构件，所述预应力拉索的一端与一个所述梁顶钢构件连接，所述预应力拉索的另一端穿过所述抽柱位置钢构件与另一个所述梁顶钢构件连接；所述梁底钢构件用于套设于拟抽除柱两侧的原结构混凝土柱上且位于所述梁顶钢构件下方，所述梁底钢构件用于固定新加钢筋的端部。通过在边柱、拟抽除柱上设置钢构件完成新加钢筋以及预应力筋的连接，使加固措施对原结构的损伤大大减小，并且荷载传递路径明确，能保证改造后的结构具备安全可靠的受力强度。

Description

抽柱改造用加固装置及加固方法
技术领域
本发明涉及旧建筑改造技术领域，特别是涉及一种抽柱改造用加固装置及加固方法。
背景技术
随着城市的发展日趋成熟与饱和，如何在已有的限制条件下为旧建筑注入新的生命力，完成旧建筑的重生成为近几年关注的热点问题。同时，物质文化生活的不断提高，也使人们对建筑使用功能的人性化需求不断的提高。因此，业主往往要求对其所使用的旧建筑进行适当的改造，如常常希望能抽除某些楼层的柱或墙，以扩大使用空间。因此，此类抽柱改造加固的项目也随之越来越多。
传统的抽柱改造项目加固方法为增大截面法。对于增大截面加固的方法，主要缺点在于：新加钢筋与原结构的锚固主要采用植筋技术，对于抽柱改造项目，因为所需植筋数量较多，钢筋直径较大，加固的同时钻孔给原结构也带来了不可避免的二次伤害。且植筋用结构胶为有机材料，其耐久性指标也很难达到与结构的使用寿命相一致。
因此，市场亟需一种在不破坏原结构的基础上保证受力强度的加固装置和方法，以适应当今抽柱改造项目的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种抽柱改造用加固装置及加固方法，以解决上述现有技术存在的问题，使加固措施对原结构的损伤大大减小，耐久性强，施工效率高，能保证改造后的结构具备安全可靠的受力强度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种抽柱改造用加固装置，包括梁顶钢构件、抽柱位置钢构件、预应力拉索和梁底钢构件，所述梁顶钢构件用于套设于拟抽除柱两侧的原结构混凝土柱上，所述抽柱位置钢构件用于套设于拟抽除柱上，并且所述预应力拉索的一端与一个所述梁顶钢构件连接，所述预应力拉索的另一端穿过所述抽柱位置钢构件与另一个所述梁顶钢构件连接；所述梁底钢构件用于套设于拟抽除柱两侧的原结构混凝土柱上且位于所述梁顶钢构件下方，所述梁底钢构件用于固定新加钢筋的端部。
可选地，所述梁底钢构件与所述抽柱位置钢构件处于同一水平面上，新加钢筋穿过所述抽柱位置钢构件和拟抽除柱。
可选地，所述梁顶钢构件包括钢套和第一连接板，所述钢套为形状与原结构混凝土柱形状相适应的中空钢构件；所述第一连接板分别固定连接于所述钢套的两侧，所述第一连接板上设置有第一连接孔，所述第一连接孔用于固定所述预应力拉索。
可选地，所述抽柱位置钢构件包括第一钢筒和转向构件，所述第一钢筒为形状与拟抽除柱形状相适应的中空钢构件；所述转向构件固定于所述第一钢筒相对的两侧外壁上，所述转向构件包括垂直于第一钢筒外壁的弧形挡板，弧形挡板边沿向下翻折形成向下开口的限挡结构，所述弧形挡板的上侧固定有若干竖直方向的加劲肋；所述第一钢筒未设置转向构件的两侧边相对设置有若干第二连接孔，所述第二连接孔用于穿设新加钢筋。
可选地，所述预应力拉索两端设置有第三连接孔，所述第三连接孔与所述第一连接孔对准后用销轴固定，所述预应力拉索的中部抵靠在所述转向构件上，且与所述弧形挡板的下表面滑动连接。
可选地，所述梁底钢构件包括第二钢筒和第二连接板，所述第二钢筒为形状与原结构混凝土柱形状相适应的中空钢构件；所述第二连接板固定连接于所述第二钢筒的外壁上，用于固定新加钢筋。
可选地，所述第二连接孔在同一水平线上成排设置。
本发明还提供了一种加固方法，包括以下步骤：
步骤一：在拟抽除柱相对的两个侧壁之间切割出一个通孔，在所述通孔中放入临时支撑装置，通过临时支撑装置对上方柱体提供向上的支撑力，然后将通孔两侧的拟抽除柱沿水平方向截断，使拟抽除柱分割为待移除部和固定部；
步骤二：在拟抽除柱两侧的原结构混凝土柱与楼板上表面接触的位置进行混凝土剔凿形成环形安装槽，同时在楼板上剔凿形成第一通孔；
步骤三：在所述环形安装槽处安装梁顶钢构件，所述梁顶钢构件的底端自所述第一通孔露出楼板下表面，在拟抽除柱的固定部上套设抽柱位置钢构件；
步骤四：在所述环形安装槽处浇筑混凝土，将梁顶钢构件固定于原结构混凝土柱与楼板上表面的连接处，将预应力拉索的一端与一个所述梁顶钢构件连接，所述预应力拉索的另一端穿过所述抽柱位置钢构件与另一个所述梁顶钢构件连接；
步骤五：在拟抽除柱两侧的所述梁顶钢构件下方的原结构混凝土柱上安装梁底钢构件，在拟抽除柱的固定部上钻孔形成第二通孔，新加钢筋两端与梁底钢构件固定连接，且新加钢筋穿过所述抽柱位置钢构件和所述第二通孔；
步骤六：对梁底拟抽除柱两侧的增大截面部分分别进行新加混凝土浇筑并使新加混凝土包覆所述新加钢筋；
步骤七：张拉所述预应力拉索，拆除待移除部。
可选地，所述新加钢筋两端分别与两个梁底钢构件焊接。
可选地，步骤一中，所述临时支撑装置为千斤顶。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供的抽柱改造用加固装置通过在原结构外部设置钢构件作为新加钢筋以及预应力拉锁的施力载体和传递受力，大大减小了对原结构的损伤，避免使用有机胶，提高了结构的耐久性；而且传力路径明确，预应力拉索提供的竖向力与拟抽除柱的轴力相平衡，水平力传递通过钢构件传递给原结构柱，为改造后的结构提供了安全可靠的受力强度；此外，本发明中各种钢构件均为工厂预制件，预应力拉索为成品索，只需现场拼装，大大提供了施工效率；
进一步地，抽柱位置钢构件上转向构件的设计能够将其两侧张拉后的预应力拉索转化为向上的合力，从而代替拆除柱的支撑力，配合新增截面梁，为改造后的梁受力提供了双重保障；
本发明提供的加固方法，抽柱之前，拟抽除柱的轴力(主要为恒荷载)通过抽柱位置钢构件传递给预应力拉索，预应力拉索通过梁顶钢构件传递给两端的原结构柱，相当于用预应力拉索代替了拟抽除柱的支撑作用；抽柱之后，梁上增加的荷载(主要为活荷载)通过梁底新加钢筋承担，梁底新加钢筋从抽柱位置钢构件穿过，最终通过边柱钢节点之间的焊缝将力传给边柱梁底钢节点，边柱梁底钢节点再传递给原结构柱。通过上述方法进行加固施工，使得结构传力路径明确，将全部荷载有效传递至原结构柱上，同时消除了抽柱部位存在的安全隐患。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的加固方法步骤一的示意图；
图2为本发明提供的加固方法步骤二和步骤三的示意图；
图3为本发明提供的加固方法步骤四的示意图；
图4为本发明提供的加固方法步骤五的示意图；
图5为本发明提供的加固方法步骤六的示意图；
图6为本发明提供的加固方法步骤七的示意图；
图7为本发明提供的抽柱改造用加固装置中梁顶钢构件的结构示意图；
图8为本发明提供的抽柱改造用加固装置中梁底钢构件的结构示意图；
图9为本发明提供的抽柱改造用加固装置中抽柱位置钢构件的结构示意图；
图中：1-原结构混凝土柱；2-拟抽除柱；3-梁顶钢构件；31-钢套；32-第一连接板；33-第一连接孔；4-抽柱位置钢构件；41-第一钢筒；42-第二连接孔；43-转向构件；5-预应力拉索；6-梁底钢构件；61-第二钢筒；62-第二连接板；7-新加钢筋；8-新加混凝土；9-临时支撑装置。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
本发明的目的是提供一种抽柱改造用加固装置及加固方法，以解决现有技术存在的问题，使加固措施对原结构的损伤大大减小，耐久性强，施工效率高，能保证改造后的结构具备安全可靠的受力强度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-9所示，本发明提供一种抽柱改造用加固装置，包括梁顶钢构件3、抽柱位置钢构件4、预应力拉索5和梁底钢构件6，梁顶钢构件3用于套设于拟抽除柱2两侧的原结构混凝土柱1上，抽柱位置钢构件4用于套设于拟抽除柱2上，并且预应力拉索5的一端与一个梁顶钢构件3连接，预应力拉索5的另一端穿过抽柱位置钢构件4与另一个梁顶钢构件3连接；梁底钢构件6用于套设于拟抽除柱2两侧的原结构混凝土柱1上且位于梁顶钢构件3下方，梁底钢构件6用于固定新加钢筋7的端部；梁顶钢构件3、抽柱位置钢构件4、梁底钢构件6和预应力拉索5均为工厂预制件，其中梁顶钢构件3、抽柱位置钢构件4和梁底钢构件6为内部尺寸与原结构混凝土柱1尺寸相适应的分体结构，运至施工现场后在原结构混凝土柱1表面扣合，并通过焊接等方式固定。
进一步地，梁底钢构件6与抽柱位置钢构件4处于同一水平面上，新加钢筋7穿过抽柱位置钢构件4和拟抽除柱2。
进一步地，梁顶钢构件3包括钢套和第一连接板，钢套为形状与原结构混凝土柱1形状相适应的中空钢构件；第一连接板分别固定连接于钢套的两侧，第一连接板上设置有第一连接孔，第一连接孔用于固定预应力拉索5。
进一步地，抽柱位置钢构件4包括第一钢筒和转向构件，第一钢筒为形状与拟抽除柱2形状相适应的中空钢构件；转向构件固定于第一钢筒相对的两侧外壁上，转向构件包括垂直于第一钢筒外壁的弧形挡板，弧形挡板边沿向下翻折形成向下开口的限挡结构，弧形挡板的上侧固定有若干竖直方向的加劲肋；第一钢筒未设置转向构件的两侧边相对设置有若干第二连接孔，第二连接孔用于穿设新加钢筋7。
进一步地，预应力拉索5两端设置有第三连接孔，第三连接孔与第一连接孔对准后用销轴固定，预应力拉索5的中部抵靠在转向构件上，且与弧形挡板的下表面滑动连接。
进一步地，梁底钢构件6包括第二钢筒和第二连接板，第二钢筒为形状与原结构混凝土柱1形状相适应的中空钢构件；第二连接板固定连接于第二钢筒的外壁上，用于固定新加钢筋7；第二连接板与第二钢筒外壁垂直设置，以便与新加钢筋7焊接；
进一步地，第二连接孔在同一水平线上成排设置。
如图1-6所示，本发明中的加固方法，包括以下步骤：
步骤一：在拟抽除柱2相对的两个侧壁之间切割出一个通孔，在所述通孔中放入临时支撑装置9，通过临时支撑装置9对上方柱体提供向上的支撑力，然后将通孔两侧的拟抽除柱2沿水平方向截断，使拟抽除柱2分割为待移除部和固定部；
步骤二：在拟抽除柱2两侧的原结构混凝土柱1与楼板上表面接触的位置进行混凝土剔凿形成环形安装槽，同时在楼板上剔凿形成第一通孔；
步骤三：在环形安装槽处安装梁顶钢构件3，梁顶钢构件3的底端自第一通孔露出楼板下表面，在拟抽除柱2的固定部上套设抽柱位置钢构件4；
步骤四：在环形安装槽处浇筑混凝土，将梁顶钢构件3固定于原结构混凝土柱1与楼板上表面的连接处，将预应力拉索5的一端与一个梁顶钢构件3连接，预应力拉索5的另一端穿过抽柱位置钢构件4与另一个梁顶钢构件3连接；
步骤五：在拟抽除柱2两侧的梁顶钢构件3下方的原结构混凝土柱1上安装梁底钢构件6，在拟抽除柱2的固定部上钻孔形成第二通孔，新加钢筋7两端与梁底钢构件6固定连接，且新加钢筋7穿过抽柱位置钢构件4和第二通孔；
步骤六：对梁底拟抽除柱2两侧的增大截面部分分别进行新加混凝土8浇筑并使新加混凝土8包覆新加钢筋7；
步骤七：待新加混凝土凝结达到标准受力强度后，张拉预应力拉索5，拆除待移除部。
进一步地，新加钢筋7两端分别与两个梁底钢构件6焊接。
进一步地，步骤一中，临时支撑装置9为千斤顶。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种抽柱改造用加固装置，其特征在于：包括梁顶钢构件、抽柱位置钢构件、预应力拉索和梁底钢构件，所述梁顶钢构件用于套设于拟抽除柱两侧的原结构混凝土柱上，所述抽柱位置钢构件用于套设于拟抽除柱上，并且所述预应力拉索的一端与一个所述梁顶钢构件连接，所述预应力拉索的另一端穿过所述抽柱位置钢构件与另一个所述梁顶钢构件连接；所述梁底钢构件用于套设于拟抽除柱两侧的原结构混凝土柱上且位于所述梁顶钢构件下方，所述梁底钢构件用于固定新加钢筋的端部；
所述梁顶钢构件包括钢套和第一连接板，所述钢套为形状与原结构混凝土柱形状相适应的中空钢构件；所述第一连接板分别固定连接于所述钢套的两侧，所述第一连接板上设置有第一连接孔，所述第一连接孔用于固定所述预应力拉索；
所述抽柱位置钢构件包括第一钢筒和转向构件，所述第一钢筒为形状与拟抽除柱形状相适应的中空钢构件；所述转向构件固定于所述第一钢筒相对的两侧外壁上，所述转向构件包括垂直于第一钢筒外壁的弧形挡板，所述弧形挡板边沿向下翻折形成向下开口的限挡结构，所述弧形挡板的上侧固定有若干竖直方向的加劲肋；所述第一钢筒未设置转向构件的两侧边相对设置有若干第二连接孔，所述第二连接孔用于穿设新加钢筋；
所述梁底钢构件包括第二钢筒和第二连接板，所述第二钢筒为形状与原结构混凝土柱形状相适应的中空钢构件；所述第二连接板固定连接于所述第二钢筒的外壁上，用于固定新加钢筋。
2.根据权利要求1所述的抽柱改造用加固装置，其特征在于：所述梁底钢构件与所述抽柱位置钢构件处于同一水平面上，新加钢筋穿过所述抽柱位置钢构件和拟抽除柱。
3.根据权利要求1所述的抽柱改造用加固装置，其特征在于：所述预应力拉索两端设置有第三连接孔，所述第三连接孔与所述第一连接孔对准后用销轴固定，所述预应力拉索的中部抵靠在所述转向构件上，且与所述弧形挡板的下表面滑动连接。
4.根据权利要求1所述的抽柱改造用加固装置，其特征在于：所述第二连接孔在同一水平线上成排设置。
5.一种应用权利要求1～4中任一项所述的抽柱改造用加固装置的加固方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：在拟抽除柱相对的两个侧壁之间切割出一个通孔，在所述通孔中放入临时支撑装置，通过临时支撑装置对上方柱体提供向上的支撑力，然后将通孔两侧的拟抽除柱沿水平方向截断，使拟抽除柱分割为待移除部和固定部；
步骤二：在拟抽除柱两侧的原结构混凝土柱与楼板上表面接触的位置进行混凝土剔凿形成环形安装槽，同时在楼板上剔凿形成第一通孔；
步骤三：在所述环形安装槽处安装梁顶钢构件，所述梁顶钢构件的底端自所述第一通孔露出楼板下表面，在拟抽除柱的固定部上套设抽柱位置钢构件；
步骤四：在所述环形安装槽处浇筑混凝土，将梁顶钢构件固定于原结构混凝土柱与楼板上表面的连接处，将预应力拉索的一端与一个所述梁顶钢构件连接，所述预应力拉索的另一端穿过所述抽柱位置钢构件与另一个所述梁顶钢构件连接；
步骤五：在拟抽除柱两侧的所述梁顶钢构件下方的原结构混凝土柱上安装梁底钢构件，在拟抽除柱的固定部上钻孔形成第二通孔，新加钢筋两端与梁底钢构件固定连接，且新加钢筋穿过所述抽柱位置钢构件和所述第二通孔；
步骤六：对梁底拟抽除柱两侧的增大截面部分分别进行新加混凝土浇筑并使新加混凝土包覆所述新加钢筋；
步骤七：张拉所述预应力拉索，拆除待移除部。
6.根据权利要求5所述的加固方法，其特征在于：所述新加钢筋两端分别与两个梁底钢构件焊接。
7.根据权利要求5所述的加固方法，其特征在于：步骤一中，所述临时支撑装置为千斤顶。
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