CN109826457A - 混凝土建筑结构及混凝土梁预应力加固装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混凝土建筑结构及混凝土梁预应力加固装置，包括：两个柱体、梁体、两个锚具、钢绞线和转向块；两个柱体间隔设置，梁体设置于两个柱体之间；转向块设置于梁体上；各柱体分别开设一安装孔，钢绞线的一端穿过一柱体的安装孔与一锚具固定连接，钢绞线的另一端穿过另一柱体的安装孔与另一锚具固定连接，各锚具固定设置于对应的柱体背向梁体的一面，钢绞线的中部抵接于转向块。通过锚具将钢绞线固定，钢绞线通过转向块对梁体施力形成负弯矩，以抵消梁自重及梁、楼板传导来的上部荷载向下形成的正弯矩，以此修复减小原梁的裂缝。通过钢绞线和转向块的外预应力加固梁体，具有施工简便，工期短的优点。

Description

混凝土建筑结构及混凝土梁预应力加固装置

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，特别是涉及混凝土建筑结构及混凝土梁预应力加固装置。

背景技术

混凝土框结构的建筑物一般包括柱子和梁等支撑结构，在长期使用后，或者承受较大重力时，梁由于承载力不足、变形过大而产生的梁端支座处裂缝和梁底跨中裂缝，为了使得建筑物能够保证安全，需要对梁进行加固。

梁的常用加固方法有加截面加固或粘贴钢板加固，这两种加固均会增加结构自重荷载，无法对已存在的梁裂缝起到缩小修复作用，不仅施工周期久，前期须清空场地，并且需要将上部负荷卸载，工作量大且工艺繁琐。

发明内容

基于此，有必要提供一种混凝土建筑结构及混凝土梁预应力加固装置。

一种混凝土建筑结构，包括：至少两个柱体、至少一个梁体、至少两个锚具、至少一钢绞线和至少一转向块；

两个所述柱体间隔设置，所述梁体设置于两个所述柱体之间；

所述转向块设置于所述梁体上；

各所述柱体分别开设一安装孔，所述钢绞线的一端穿过一所述柱体的所述安装孔与一所述锚具固定连接，所述钢绞线的另一端穿过另一所述柱体的所述安装孔与另一所述锚具固定连接，各所述锚具固定设置于对应的所述柱体背向所述梁体的一面，所述钢绞线的中部连接于所述转向块。

在一个实施例中，所述转向块设置于所述梁体的底部。

在一个实施例中，所述转向块的数量为两个，两个所述转向块间隔设置于梁体上，所述钢绞线分别与两个所述转向块抵接。

在一个实施例中，两个所述转向块设置于同一水平面上。

在一个实施例中，所述锚具为夹片式锚具。

在一个实施例中，所述转向块包括钢梁和钢管，所述钢梁与所述梁体连接，所述钢管与所述钢梁连接，所述钢绞线的中部抵接于所述钢管。

在一个实施例中，所述梁体开设第一通孔和第二通孔，所述钢绞线的一端依次穿过所述第一通孔以及一所述柱体的所述安装孔与一所述锚具固定连接，所述钢绞线的另一端依次穿过所述第二通孔以及另一所述柱体的所述安装孔与另一所述锚具固定连接。

一种混凝土梁预应力加固装置，包括：至少两个锚具、至少一钢绞线和至少一转向块；

所述转向块用于设置于梁体上；

所述钢绞线的一端穿过一柱体的安装孔与一所述锚具固定连接，所述钢绞线的另一端穿过另一柱体的安装孔与另一所述锚具固定连接，各所述锚具固定用于设置于对应的所述柱体背向所述梁体的一面，所述钢绞线的中部连接于所述转向块。

在一个实施例中，所述转向块的数量为两个，两个所述转向块用于间隔设置于梁体上，所述钢绞线分别与两个所述转向块抵接。

在一个实施例中，所述锚具为夹片式锚具。

本发明的有益效果是：通过锚具将钢绞线固定，钢绞线通过转向块对梁体施加向上反应力形成负弯矩，以抵消梁自重及梁、楼板传导来的上部荷载向下形成的正弯矩，当施加的向上反应力超过梁、板自重及上部荷载时，梁会向上反拱发生轻微变形，以此修复减小原梁由于承载力不足、变形过大而产生的梁端支座处裂缝和梁底跨中裂缝。通过钢绞线和转向块的外预应力加固梁体，具有无需对其上的负荷卸载，具有施工简便，工期短的优点。

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，下面将对实施例或现有技术描述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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为一实施例的混凝土梁预应力加固装置的剖面结构示意图；

图2为图1中沿A-A剖面线的剖面结构示意图；

图3为图1中沿B-B剖面线的剖面结构示意图。

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它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，其为本发明一实施例的混凝土建筑结构10，包括：两个柱体100、一个梁体200、两个锚具300、一钢绞线400和一转向块500；两个所述柱体100间隔设置，所述梁体200设置于两个所述柱体100之间；所述转向块500设置于所述梁体200上；各所述柱体100分别开设一安装孔101，所述钢绞线400的一端穿过一所述柱体100的所述安装孔101与一所述锚具300固定连接，所述钢绞线400的另一端穿过另一所述柱体100的所述安装孔101与另一所述锚具300固定连接，各所述锚具300固定设置于对应的所述柱体100背向所述梁体200的一面，所述钢绞线400的中部连接于所述转向块500。

具体地，梁体200水平设置，柱体100竖直设置，梁体200的一端与一柱体100连接，梁体200的另一端与另一柱体100连接，梁体200为承载梁，用于承载楼板150的重量。柱体100也可称为柱子，用于承载建筑的主要重量。本实施例中，梁体200为钢筋混凝土结构的梁，柱体100为钢筋混凝土结构的柱子。

一个实施例中，梁体200与柱体100连接。梁体200和柱体100的连接，能够使得建筑物更为稳固，并且对楼板150起到很好的支撑作用。

本实施例中，所述钢绞线400的中部抵接于所述转向块500，各锚具300分别抵持于柱体100背向梁体200的一面，柱体100为锚具300提供支撑，锚具300通过抵接于柱体100将钢绞线400张拉，以使得钢绞线400紧密抵接于转向块500，为设置于梁体200上的转向块500提供支撑力，以此为梁体200提供向上的力。在一个实施例中，所述锚具300为夹片式锚具300。

上述实施例中，通过锚具300将钢绞线400固定，钢绞线400通过转向块500对梁体200施加向上反应力形成负弯矩，以抵消梁自重及梁、楼板传导来的上部荷载向下形成的正弯矩，当施加的向上反应力超过梁、板自重及上部荷载时，梁会向上反拱发生轻微变形，以此修复减小原梁由于承载力不足、变形过大而产生的梁端支座处裂缝和梁底跨中裂缝。通过钢绞线400和转向块500的外预应力加固梁体200，具有无需对其上的负荷卸载，具有施工简便，工期短的优点。

为了为梁体200提供向上的应力，在一个实施例中，所述转向块500设置于所述梁体200的底部。即所述转向块500设置于所述梁体200的底部上，转向块500设置于所述梁体200朝向地面的一面。钢绞线400抵接于转向块500背向梁体200的一面。具体地，梁体200的底部即为梁体200在竖直方向上最低的位置，将转向块500设置于梁体200的底部，在钢绞线400张来后，钢绞线400将通过转向块500向梁体200施加竖直向上的力，进而对梁体200进行支撑。

为了使得钢绞线400张拉对梁体200进行支撑，一个实施例中，各所述柱体100的安装孔101的高度大于梁体200的底部的高度。两个柱体100的安装孔101的高度相等，本实施例中，由于安装孔101的高度大于梁体200的底部的高度，这样，使得的两端能够连接在柱体100上较高的位置，进而在张拉之后通过转向块500向梁体200施加竖直向上的力，能够对梁体200起到很好的支撑。

为了使得钢绞线400能够对梁体200提供向上的反应力形成负弯矩，减小梁体200出现的裂缝的宽度，一个实施例中，钢绞线400平行于梁体200，一个实施例中，钢绞线400垂直于裂缝的裂缝面设置。这样，钢绞线400的两端受到锚具300的拉力而张拉，能够通过转向块500对梁体200施加向上的力，能够对梁体200提供向上的反应力形成负弯矩，以使得梁体200裂开的两部分相互靠近，使得裂缝宽度减小。

为了使得钢绞线400的两端能够得到稳固，在一个实施例中，请再次参见图1，所述梁体200开设第一通孔201和第二通孔202，所述钢绞线400的一端依次穿过所述第一通孔201以及一所述柱体100的所述安装孔101与一所述锚具300固定连接，所述钢绞线400的另一端依次穿过所述第二通孔202以及另一所述柱体100的所述安装孔101与另一所述锚具300固定连接。

应该理解的是，上述的混凝土建筑结构10还适用于多个柱体100多个梁体200的结构，每一个梁体200设置于两个柱体100之间，每一钢绞线400通过锚具300连接于两个相邻的柱体100，并且两个柱体100之间的梁体200设置有转向块500，钢绞线400的中部连接于该转向块500。这样，能够使得具有多个柱体100和多个梁体200的建筑结构10得到加固，其原理如上述实施例所述，本实施例中不累赘描述。

在一个实施例中，如图3所示，每一梁体上可设置两个平行设置的转向块500，每一转向块500与一钢绞线400抵接，两个钢绞线400平行设置，这样，通过两个钢绞线，能够进一步为梁体提供向上的应力一形成负弯矩，能够使得梁体得到进一步加固。

在一个实施例中，每一梁体上可设置多个平行设置的转向块，每一转向块与一钢绞线抵接，多个钢绞线相互平行设置，这样，通过多个钢绞线，能够进一步为梁体提供向上的应力一形成负弯矩，能够使得梁体得到进一步加固。

为了为梁体200提供向上的应力形成负弯矩，使得梁体200的裂缝宽度缩小，在一个实施例中，如图1所示，所述转向块500的数量为两个，两个所述转向块500间隔设置于梁体200上，所述钢绞线400分别与两个所述转向块500抵接。在一个实施例中，两个所述转向块500设置于同一水平面上。本实施例中，两个转向块500等高设置，且均设置于梁体200的底部。这样，钢绞线400通是抵接于两个转向块500，通过两个转向块500为梁体200施加向上的力，有利于梁体200的不同位置均得到支撑，进而形成更好的负弯矩，以抵消梁自重及梁、楼板传导来的上部荷载向下形成的正弯矩，更好地减小梁体200的形变量，缩小裂缝的宽度。

一个实施例中，两个转向块500分别设置于裂缝的两侧，即裂缝设置于两个转向块500之间，两个转向块500分别支撑于梁体200上裂缝的两侧的位置，这样，有利于梁体200的裂缝的两侧相互靠近，减小裂缝的宽度。

一个实施例中，两个转向块500分别设置于梁体200的两端的长度的三分之一处，即一个转向块500设置于梁体200的一端的三分之一处，另一个转向块500设置于梁体200的另一端的三分之一处，两个转向块关于梁体的中心线对称设置，也就是说，两个转向块500分别位于梁体200沿一个方向的长度的三分之一和三分之二处。具体地，将梁体200的长度划分为三份，其划分的位置即为两个转向块500设置的位置。这样，有利于转向块500对梁体200起到均衡支撑，并且为梁体200施加向上反应力形成负弯矩，以抵消梁自重及梁、楼板传导来的上部荷载向下形成的正弯矩，当施加的向上反应力超过梁、板自重及上部荷载时，梁会向上反拱发生轻微变形，以此修复减小原梁由于承载力不足、变形过大而产生的梁端支座处裂缝和梁底跨中裂缝。

为了更好地支撑梁体200，在一个实施例中，如图3所示，所述转向块500包括钢梁510和钢管520，所述钢梁510与所述梁体200连接，所述钢管520与所述钢梁510连接，所述钢绞线400的中部抵接于所述钢管520。本实施例中，钢梁510具有板状结构，板状结构的钢梁510能够增加与梁体200的接触面积，进而增加对梁体200的施力面积，本实施例中，钢管520的圆弧形表面有利于与钢绞线400充分抵接，并且避免了钢绞线400与刚性物体的棱角处接触，使得钢绞线400受到的应力压强较小，有利于钢绞线400的长期使用，有效延长钢绞线400的使用寿面；此外，钢管520的形状有利于钢绞线400对梁体200施力，使得支撑效果更佳。

为了避免钢绞线与钢管之间产生相对位移，导致钢绞线磨损，影响钢绞线的使用寿命，在一个实施例中，钢绞线与钢管之间设置防磨垫片，具体地，钢绞线通过防磨垫片与钢管抵接，一个实施例是，钢绞线的中部包覆设置防磨垫片圈，这样，通过防磨垫片的抵接，在钢绞线与钢管之间产生相对位移时能够减小钢绞线受到滑动摩擦，有效提高钢绞线的使用寿命。

为了使得转向块500的结构更为稳固，一个实施例是，钢管520与钢梁510焊接。在一个实施例中，钢管520内填充素混凝土，这样，有利于加强钢管520的强度。

为了使得转向块500更为稳固地固定在梁体200上，在一个实施例中，钢梁510通过螺接件与梁体200连接，一个实施例是，钢梁510通过螺柱与梁体200连接，一个实施例是，钢梁510通过爆炸螺栓与梁体200连接，一个实施例是，钢管520内的混凝土与梁体200连接，这样，钢梁510通过螺接件与梁体200得到稳固的连接，此外，钢管520内的混凝土与梁体200的连接有利于提高转向块500的稳固性。

一个实施例中，钢梁510垂直于梁体200，即钢梁510的长度方向垂直于梁体200的长度方向。这样，使得钢梁510能够平行于裂缝的裂缝面设置，使得钢梁510能够沿着裂缝的方向设置，增大横向接触面积，使得裂缝两侧的梁体200均能够得到支撑，进而使得梁体200在负弯矩作用下形变，减小裂缝的宽度。

为了减小钢绞线在转向块500上位移，使得钢绞线减小与转向块之间的相对位移，在一个实施例中，所述第一通孔的宽度由靠近所述转向块的一端至另一端逐渐增大，即所述第一通孔的宽度由靠近所述柱体的一端至靠近所述转向块的一端逐渐减小，所述第二通孔的宽度由靠近所述转向块的一端至另一端逐渐增大，即所述第二通孔的宽度由靠近所述柱体的一端至靠近所述转向块的一端逐渐减小。本实施例中，由于第一通孔和第二通孔在靠近转向块的位置的宽度较小，使得钢绞线能够充分抵接于第一通孔的侧壁和第二通孔的侧壁，通过第一通孔的侧壁和第二通孔的侧壁对钢绞线的限制，使得钢绞线的偏移量较小，进而有效减小与转向块之间的相对位移，使得钢绞线对转向块的施力更为集中，并且有效减小摩擦而带来的磨损，提高了钢绞线的使用寿命。

为了便于钢绞线穿过安装孔，在一个实施例中，安装孔的宽度由柱体背离梁体的一面至朝向梁体的一面逐渐增大，即安装孔的宽度由柱体朝向梁体的一面至背向梁体的一面逐渐减小，这样，有利于钢绞线在梁体和柱体之间位置具有较大的自由度，使得钢绞线的安装方便，此外，避免钢绞线在柱体和梁体之间过于紧绷，有效延长钢绞线的使用寿命。此外，由于安装孔在背向梁体的一面的宽度较小，通过安装孔的侧壁对钢绞线的限制，使得钢绞线在末端的自由度较低，有利于固定钢绞线，使得钢绞线在末端与锚具的连接更为稳固。

为了为锚具300和柱体100之间提供缓冲，在一个实施例中，请再次参见图1，各所述锚具300固定通过钢垫板600抵接于对应的所述柱体100背向所述梁体200的一面。具体地，钢垫板600的一面与锚具300抵接，钢垫板600的另一面与柱体100的背向梁体200的一面抵接，本实施例中，通过钢垫板600为锚具300提供支撑，使得锚具300能够通过钢垫板600抵接于柱体100，增大与柱体100的接触面积，增大受力面积，进而减小单位面积的压强，避免锚具300受较大拉力而损害，并且很好地保护了柱体100的表面。

为了进一步加固锚具300，并且保护锚具300，在一个实施例中，如图1所示，各所述柱体100背向所述梁体200的一面设置有混凝土保护层700，所述混凝土保护层700覆盖于所述锚具300的外侧，具体地，所述混凝土保护层700包覆于所述锚具300的外侧。本实施例中，混凝土保护层700为细石混凝土保护层，即混凝土保护层700的材质为细石混凝土。通过设置混凝土保护层700，能够对锚具300进行保护，并且，混凝土保护层700与柱体100的连接能够进一步对锚具300进行加固。

在一个实施例中，提供一种混凝土梁预应力加固装置，包括：至少两个锚具300、至少一钢绞线400和至少一转向块500；所述转向块500用于设置于梁体200上；所述钢绞线400的一端穿过一柱体100的安装孔101与一所述锚具300固定连接，所述钢绞线400的另一端穿过另一柱体100的安装孔101与另一所述锚具300固定连接，各所述锚具300固定用于设置于对应的所述柱体100背向所述梁体200的一面，所述钢绞线400的中部连接于所述转向块500。

本实施例中，混凝土梁预应力加固装置用于对建筑物的梁体200进行加固，一个实施例中，混凝土梁预应力加固装置用于对建筑物中具有裂缝的梁体200进行加固，钢绞线400垂直于裂缝的裂缝面设置。具体地，钢绞线400的走向垂直于裂缝形成的裂缝面，这样，钢绞线400能够通过转向块500对梁体200施加向上的力，以使得梁体200裂开的两部分相互靠近，使得裂缝宽度减小。由于无需对梁体200进行拆卸，采用了体外预应力的方式对梁体200进行加固，可有效缩小梁已存在变形裂缝，提高梁结构的安全性。值得一提的是，各实施例中，混凝土梁预应力加固装置也可称为混凝土梁裂缝闭合的预应力加固装置。

安装时，首先对柱体100和梁体200开孔，以使得柱体100上开安装孔101，梁体200的两端开第一通孔201和第二通孔202，将钢绞线400的一端依次穿过第一安装孔101和一柱体100的通孔，将钢绞线400的另一端依次穿过第二安装孔101和另一柱体100的通孔，在梁体200的底部固定转向块500，以便钢绞线400跨中转向块500与两端穿孔位置的高差达到设计钢绞线400斜拉角度，张拉钢绞线400至预设值，最后以两端锚具300固定钢绞线400，截断两端的钢绞线400。即可实现混凝土梁预应力加固装置在混凝土建筑结构10上的安装，实现对梁体200的加固。

在一个实施例中，所述转向块500的数量为两个，两个所述转向块500用于间隔设置于梁体200上，所述钢绞线400分别与两个所述转向块500抵接。

在一个实施例中，两个所述转向块500设置于同一水平面上。

在一个实施例中，所述锚具300为夹片式锚具300。

在一个实施例中，所述转向块500用于设置于所述梁体200的底部。

在一个实施例中，所述转向块500包括钢梁510和钢管520，所述钢梁510与所述梁体200连接，所述钢管520与所述钢梁510连接，所述钢绞线400的中部抵接于所述钢管520。

在一个实施例中，各所述锚具300固定通过钢垫板600抵接于对应的所述柱体100背向所述梁体200的一面。

在一个实施例中，各所述柱体100背向所述梁体200的一面设置有混凝土保护层700，所述混凝土保护层700覆盖于所述锚具300的外侧。

上述各实施例中，梁体为框架梁，通过混凝土梁预应力加固装置对混凝土建筑结构的梁体进行加固，不破坏框架梁体的原结构，有效提高梁承载力，减小梁应力变形，缩小楼梁已有裂缝。

此外，采用的钢绞线抗拉强度可达到1860N/m²，通过锚固块、转向块作用于钢筋混凝土框架梁上，可极大地增加框架梁承载力和减少框架梁向下弯曲变形，可将梁、板自重及上部荷载通过预应力钢绞线直接传导至结构框架柱，提高已开裂框架梁的安全性和耐久性。

此外，还具有工艺简单的优点，体外预应力加固框架梁不需要打磨原有混凝土保护层，不需要卸除原有上部荷载，取消现场混凝土作业和焊接作业。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种混凝土建筑结构，其特征在于，包括：至少两个柱体、至少一个梁体、至少两个锚具、至少一钢绞线和至少一转向块；

两个所述柱体间隔设置，所述梁体设置于两个所述柱体之间；

所述转向块设置于所述梁体上；

各所述柱体分别开设一安装孔，所述钢绞线的一端穿过一所述柱体的所述安装孔与一所述锚具固定连接，所述钢绞线的另一端穿过另一所述柱体的所述安装孔与另一所述锚具固定连接，各所述锚具固定设置于对应的所述柱体背向所述梁体的一面，所述钢绞线的中部连接于所述转向块。

2.根据权利要求1所述的混凝土梁预应力加固装置，其特征在于，所述转向块设置于所述梁体的底部。

3.根据权利要求1所述的混凝土梁预应力加固装置，其特征在于，所述转向块的数量为两个，两个所述转向块间隔设置于梁体上，所述钢绞线分别与两个所述转向块抵接。

4.根据权利要求4所述的混凝土梁预应力加固装置，其特征在于，两个所述转向块设置于同一水平面上。

5.根据权利要求1所述的混凝土梁预应力加固装置，其特征在于，所述锚具为夹片式锚具。

6.根据权利要求1所述的混凝土梁预应力加固装置，其特征在于，所述转向块包括钢梁和钢管，所述钢梁与所述梁体连接，所述钢管与所述钢梁连接，所述钢绞线的中部抵接于所述钢管。

7.根据权利要求1至6任一项中所述的混凝土梁预应力加固装置，其特征在于，所述梁体开设第一通孔和第二通孔，所述钢绞线的一端依次穿过所述第一通孔以及一所述柱体的所述安装孔与一所述锚具固定连接，所述钢绞线的另一端依次穿过所述第二通孔以及另一所述柱体的所述安装孔与另一所述锚具固定连接。

8.一种混凝土梁预应力加固装置，其特征在于，包括：至少两个锚具、至少一钢绞线和至少一转向块；

所述转向块用于设置于梁体上；

所述钢绞线的一端穿过一柱体的安装孔与一所述锚具固定连接，所述钢绞线的另一端穿过另一柱体的安装孔与另一所述锚具固定连接，各所述锚具固定用于设置于对应的所述柱体背向所述梁体的一面，所述钢绞线的中部连接于所述转向块。

9.根据权利要求8所述的混凝土梁预应力加固装置，其特征在于，所述转向块的数量为两个，两个所述转向块用于间隔设置于梁体上，所述钢绞线分别与两个所述转向块抵接。

10.根据权利要求8所述的混凝土梁预应力加固装置，其特征在于，所述锚具为夹片式锚具。