CN110094075B - 既有钢筋混凝土组合结构桁架施工错位的加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种既有钢筋混凝土组合结构桁架施工错位的加固方法，首先通过对现场钢桁架各杆件焊缝的测量，并与原焊缝设计长度进行对比，找出焊缝长度不能满足设计要求的杆件进行补强。再采用穿板钢筋将混凝土板顶盖板固定在钢梁上，用自扩底抗剪锚栓将钢板固定在钢梁的腹板上，从而实现对钢梁节点处桁架施工错位的加固。对于桁架其它杆件连接处，采用自扩底抗剪锚栓与钢板相结合，并对腹杆端部进行接长，再将连接处进行焊接的方法进行加固，直至整个钢筋混凝土组合结构所有缺陷修复完毕。经过本发明，原钢筋混凝土组合结构或构件强度提高，满足强度要求，对施工错位的桁架在修复后得到了纠正，与原设计位置一致且稳定性满足要求。

Description

既有钢筋混凝土组合结构桁架施工错位的加固方法

技术领域

本发明属于土木工程既有建筑物加固改造领域，具体涉及一种既有钢筋混凝土组合结构桁架施工错位的加固方法。

背景技术

传统的钢筋混凝土结构节点处桁架错位的加固方法主要有：增大截面、粘贴钢板、外加预应力等加固方法。增大截面法主要用于刚度偏小，变形较小的构件，用于调整原结构构件的受力，改善构件的正常使用性能。但对于刚度较大，变形较大的构件并不适用，且施工工艺较为复杂；粘钢加固法主要适用于钢筋混凝土受弯、斜截面受剪、受拉及大偏心受压构件的加固，但不适用于截面内力存在拉压变化的构件且此方法形成具有整体性的复合截面，不能用于构件的二次修复，同时对钢板的耐火性要求较高；外加预应力加固法用于提高极限承载能力的桁架加固，不能大幅提高结构或者构件的整体强度、施工工艺较为复杂且新增的各种固件均应进行可靠的防腐处理。

综上可以看出，当钢筋混凝土结构节点处桁架出现错位、较大变形，且截面内力存在拉压变化的构件，要想提高结构节点处的整体强度，靠以上的方法是不能完全解决的。

发明内容

本发明的目的是提供一种既有钢筋混凝土组合结构桁架施工错位的加固方法，在确保既有钢筋混凝土桁架及其它结构或构件不被拆除或损伤的情况下，解决钢筋混凝土节点处桁架错位、腹杆与节点板之间焊缝长度不足、从而使结构强度不足、结构失稳的情况下，对钢筋混凝土组合结构桁架施工错位的加固问题。

本发明所采用的技术方案为：

既有钢筋混凝土组合结构桁架施工错位的加固方法，其特征在于：

包括以下步骤：

步骤一：腹杆与节点板焊缝长度不足时，在连接节点处新增节点板与原节点板进行等强焊接连接，对原焊缝高度进行补焊；

步骤二：钢筋混凝土梁节点处桁架施工错位时，采用穿板钢筋和钢板相结合的方式加固；

步骤三：拼接节点处加固时，将拼接节点处腹杆端部接长与上弦杆通过新增节点板进行焊接；

步骤四：屋架与钢柱连接处的支座节点的加固处理，采用穿板钢筋、钢板和锚栓相结合的方式加固；

步骤五：上弦支撑连接处节点的加固处理，将腹杆端部接长焊接；

步骤六：下弦一般支座节点处的加固处理，将拼接节点处腹杆端部接长与下弦杆通过新增节点板进行焊接。

步骤一具体为：

（1）现场测量，实测各杆件上下端的焊缝长度；

（2）对桁架和对应桁架的杆件依次进行编号，将测量杆件上下端焊缝的实际连接长度与原设计连接长度进行对比，计算其偏差，并列出对比表；

（3）从表中找出焊缝长度不能满足原设计杆件焊缝长度的杆件进行补强，补强具体措施为：

①找出焊缝长度偏差最大值，按照最不利焊缝长度考虑新增节点板长度、宽度及厚度；

②提高原设计焊缝高度，连接节点处新增节点板与原节点板进行等强焊接连接，对原焊缝高度进行补焊；

③新增节点板与原节点板焊缝高度应与原焊缝高度进行补焊后的高度相同，且连续施焊至杆件端部；

④焊接完成后，对焊缝尺寸和高度进行测量。

步骤二具体为：

（1）采用穿板钢筋将混凝土板顶盖板固定在上弦杆上，且穿板钢筋顶部应高出混凝土板顶盖板30mm，穿板钢筋下端应低至上弦杆翼缘110mm，且穿板钢筋间距为400mm；

（2）上弦杆的腹板用两排8.8级M20自扩底抗剪锚栓将厚度为20mm的钢板与其固定，植入深度为150mm，且锚栓间距应大于200mm；

（3）上弦杆腹板底部用厚度为20mm的钢板与其固定。

步骤三具体为：

（1）对拼接节点处腹杆端部接长与上弦杆通过新增节点板进行焊接，使其焊缝增长；新增节点板应与槽钢翼缘焊接，焊脚尺寸为18mm；

（2）新增节点板应与原节点板进行等强连接，对分隔后的板块应进行补焊。

步骤四具体为：

（1）将新增节点板与钢柱通过锚栓相连接，钢柱腹板通过锚栓与钢板固定，同时将新增节点板与下弦杆通过穿板钢筋和锚栓相连接；

（2）将斜腹杆端部接长与新增节点板进行焊接，将穿板钢筋与新增节点板进行焊接，焊脚尺寸均为18mm。

步骤五具体为：

对腹杆进行接长，截面规格同原腹杆，与梁底部相距30mm，采取坡口对接焊接，焊脚尺寸为18mm。

步骤六具体为：

（1）将新增节点板与接长后的腹杆槽钢翼缘焊接，同时下弦杆通过穿板钢筋与侧板进行双面焊接，下弦杆腹板通过锚栓与钢板固定；

（2）将腹杆端部接长与新增节点板进行焊接，新增节点板与下弦杆顶部进行焊接，焊脚尺寸均为18mm。

本发明具有以下优点：

本发明与现有技术相比在不改变、不损伤节点构件自身强度的基础上，对节点进行修复，进而对既有钢筋混凝土组合结构桁架施工错位进行复位修复。利用本发明对既有钢筋混凝土组合结构桁架施工错位加固后的桁架强度比实际设计强度值增加，满足强度要求；修复后的桁架稳定性满足设计要求。

附图说明

图1为桁架加固示意图。

图2为A-A截面图。

图3为B-B截面图。

图4为C-C截面图。

图5为D-D截面图。

图6为E-E截面图。

图7为F-F截面图。

图8为桁架节点标号图。

图中，1-穿板钢筋，2-混凝土板顶盖板，3-自扩底抗剪锚栓，4-新增节点板，5-腹杆端部接长段，6-上弦杆，7-下弦杆，8-竖腹杆，9-斜腹杆，10-钢柱。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

本发明涉及一种既有钢筋混凝土组合结构桁架施工错位的加固方法，首先通过对现场钢桁架各杆件焊缝的测量，并与原焊缝设计长度进行对比，找出焊缝长度不能满足设计要求的杆件进行补强。再采用穿板钢筋将混凝土板顶盖板固定在钢梁上，用自扩底抗剪锚栓将钢板固定在钢梁的腹板上，从而实现对钢梁节点处桁架施工错位的加固。对于桁架其它杆件连接处，采用自扩底抗剪锚栓与钢板相结合，并对腹杆端部进行接长，再将连接处进行焊接的方法进行加固，直至整个钢筋混凝土组合结构所有缺陷修复完毕。具体步骤为：

（1）：腹杆与节点板焊缝长度不足的处理：（对应图8中的②、③、④、⑤、⑥号节点，此步骤针对整体桁架。）

1）、现场测量，各杆件上下端的焊缝长度实测值。

2）、对桁架和对应桁架的杆件依次进行编号，将测量杆件上下端焊缝的实际连接长度与原设计连接长度进行对比，计算其偏差，并列出对比表。

3）、从表中找出焊缝长度不能满足原设计杆件焊缝长度的杆件进行补强。补强具体措施要求如下：

①、找出焊缝长度偏差最大值，按照最不利焊缝长度考虑新增节点板长度、宽度及厚度。

②、提高原设计焊缝高度，连接节点处新增节点板与原节点板进行等强焊接连接，对原焊缝高度进行补焊。

③、新增节点板与原连接板焊缝高度应与原焊缝高度进行补焊后的高度相同，且连续施焊至杆件端部。

④、焊接完成后，对焊缝尺寸和高度进行测量。

（2）：钢筋混凝土梁节点处桁架施工错位的处理：（对应图8中①号节点上端，即柱与上弦杆连接节点处上端。）

钢筋混凝土梁错位采用穿板钢筋和钢板相结合加固方法，施工范围：钢筋混凝土梁错位节点处上弦杆上侧2000mm和上弦杆下侧5000mm范围内。

钢筋梁节点处桁架施工错位的加固步骤：

1）、采用穿板钢筋将混凝土板顶盖板固定在上弦杆上，且穿板钢筋顶部应高出混凝土板顶盖板30mm，穿板钢筋下端应低至上弦杆翼缘110mm。且穿板钢筋间距为400mm。

2）、上弦杆的腹板用两排8.8级M20自扩底抗剪锚栓将厚度为20mm的钢板与其固定，植入深度为150mm，且锚栓间距应大于200mm。

3）、上弦杆腹板底部用厚度为20mm的钢板与其固定：（整个上弦杆）

（3）：拼接节点处的加固处理：

1）、对拼接节点处腹杆端部接长与上弦杆通过新增节点板进行焊接，使其焊缝增长。新增节点板应与槽钢翼缘焊接，焊脚尺寸为18mm。

2）、新增节点板应与原钢板进行等强连接，对分隔后的板块应进行补焊。

（4）：屋架与钢柱连接处的支座节点处的加固处理：

1）、将新增节点板与竖腹杆通过锚栓相连接，竖腹杆腹板通过锚栓与钢板固定，同时将新增节点板与下弦杆通过穿板钢筋和锚栓相连接。

2）、将斜腹杆端部接长与新增节点板进行焊接，将穿板钢筋与新增节点板进行焊接，焊脚尺寸均为18mm。

（5）：上弦支撑连接处节点处的加固处理：

对腹杆进行接长，截面规格同原腹杆，与梁底部相距30mm，采取坡口对接焊接，焊脚尺寸为18mm。

（6）：下弦一般支座节点处的加固处理：

1）、将新增节点板与接长后的腹杆槽钢翼缘焊接，同时下弦杆通过穿板钢筋与侧板进行双面焊接，下弦杆腹板通过锚栓与钢板固定。

2）、将腹杆端部接长与新增节点板进行焊接，新增节点板与下弦杆顶部进行焊接，焊脚尺寸均为18mm。

（7）：对焊接后部位的焊缝尺寸和高度进行测量，并与原设计杆件焊缝长度进行对比，直至其满足设计要求。

上述步骤中：

步骤（2）.1）中穿板钢筋与混凝土板顶盖板的连接方式为塞焊，焊缝脚尺寸为10mm，焊缝尺寸为700mm×7450mm×20mm；穿板钢筋与钢板的连接方式为对接焊接，焊脚尺寸为10mm；钢板与钢板的连接采用相同焊缝，焊脚尺寸为12mm。

步骤（3）.1）中新增节点板与较高腹杆相距1700mm，且其尺寸为1685mm×2300mm×200mm。

步骤（4）.1）中钢板厚度为20mm，钢板之间采用对接焊接，锚栓间距大于200mm植入深度大于150mm；2）中穿板钢筋距竖腹杆205mm，间距为250mm。

步骤（6）.1）中双面焊接焊脚尺寸10mm，长度400mm，与侧板连接长度为250mm，钢筋与顶板塞焊。

实施例：西安市某既有建筑物为地下一层、地上三层框架结构，局部钢结构。其中二、三层楼、屋面结构在D轴和J轴位置由于悬挑跨度大，采用空间桁架结构，其中上、下弦为劲性钢筋混凝土梁，腹杆为双 [ 钢结构，钢结构连接采用侧焊缝焊接连接，其中存在焊缝长度不满足要求和钢梁翼缘错位的问题。

针对上述既有建筑物存在的问题，遵循本发明的技术方案，并按照以下步骤对该既有建筑物的钢筋混凝土组合结构桁架施工错位进行加固。

步骤一：对腹杆与节点板焊缝长度不足的处理

1、腹杆与节点板焊缝长度不满足设计要求，经现场测量，各杆件的焊缝长度实测值与原设计对比见表1。

从表1中可以看出，除桁架一中杆件2上端和杆件4上端、桁架二中杆件2上端和杆件4上端、桁架三中杆件2上端和杆件4上端、桁架四中杆件2上端和杆件4上端外，其余各杆件连接节点部位的焊缝长度均不能满足原设计杆件焊缝长度。

2、焊缝长度不足补强措施

原设计焊缝高度18mm增加至22mm，连接节点处新增节点板与原节点板等强焊接连接。

从表1焊缝长度偏差中可以看出，焊缝长度偏差最大值为-372mm，按照最不利焊缝长度考虑，新增节点板宽度采用400mm、厚度30mm。新增节点板与原节点钢板进行等强连接，原焊缝高度补焊至22mm，新增节点板与原连接板焊缝高度为22mm，连续施焊至杆件端部。

3、为保证焊接质量，焊接所用的焊条牌号应满足设计要求，焊工应持证上岗。焊接完成后，对焊缝尺寸和高度进行测量，合格后方可进行涂装施工。

步骤二：对钢筋混凝土梁节点处桁架施工错位进行加固处理

对钢筋混凝土梁错位节点处上弦杆上侧2000mm和上弦杆下侧5000mm范围内进行加固。

1、采用穿板钢筋将混凝土板顶盖板固定在上弦杆上，且穿板钢筋顶部应高出混凝土板顶盖板30mm，穿板钢筋下端应低至上弦杆翼缘110mm。且穿板钢筋间距为400mm（其中穿板钢筋与混凝土板顶盖板的连接方式为塞焊，焊缝脚尺寸为10mm，焊缝尺寸为700mm×7450mm×20mm；穿板钢筋与钢板的连接方式为对接焊接，焊脚尺寸为10mm；钢板与钢板的连接采用相同焊缝，焊脚尺寸为12mm）。

2、上弦杆的腹板用两排8.8级M20自扩底抗剪锚栓将厚度为20mm的钢板与其固定，植入深度为150mm，且锚栓间距应大于200mm。

3、上弦杆腹板底部用厚度为20mm的钢板与其固定。

步骤三：对拼接节点处的加固处理

1、对节点处腹杆端部接长与上弦杆通过新增节点板进行焊接，使其焊缝增长。新增节点板应与槽钢翼缘焊接，焊脚尺寸为18mm（其中新增节点板与腹杆相距1700mm，且其尺寸为1685mm×2300mm×200mm）。

2、新增节点板应与原钢板进行等强连接，对分隔后的板块应进行补焊。

步骤四：对屋架与钢柱连接处的支座节点处进行加固处理

1、将新增节点板与钢柱通过锚栓相连接，钢柱腹板通过锚栓与钢板固定，同时将新增节点板与下弦杆通过穿板钢筋和锚栓相连接（其中钢板厚度为20mm，钢板之间采用对接焊接，锚栓间距大于200mm，植入深度大于150mm）。

2、将斜腹杆端部接长与新增节点板进行焊接，将穿板钢筋与新增节点板进行焊接，焊脚尺寸均为18mm（其中穿板钢筋距竖腹杆205mm，间距为250mm）。

步骤五：对上弦支撑连接处节点进行加固处理

对腹杆进行接长，截面规格同原腹杆，与梁底部相距30mm，采取坡口对接焊接，焊脚尺寸为18mm。

步骤六：对下弦一般支座节点处的加固处理

1、将新增节点板与接长后的腹杆槽钢翼缘焊接，同时下弦杆通过穿板钢筋与侧板进行双面焊接（焊脚尺寸10mm，长度400mm，与侧板连接长度为250mm，钢筋与顶板塞焊），下弦杆腹板通过锚栓与钢板固定。

2、将斜腹杆端部接长与新增节点板进行焊接，新增节点板与下弦杆顶部进行焊接，焊脚尺寸均为18mm。

步骤七：对焊接后部位的焊缝尺寸和高度进行测量，并与原设计杆件焊缝长度进行对比，直至其满足设计要求。

经过本发明，原钢筋混凝土组合结构或构件强度提高，满足强度要求。对施工错位的桁架在修复后得到了纠正，与原设计位置一致且稳定性满足要求。修复后的钢筋混凝土组合结构桁架没有出现二次损伤，满足设计与施工规范的要求。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.既有钢筋混凝土组合结构桁架施工错位的加固方法，其特征在于：

包括以下步骤：

步骤一：腹杆与节点板焊缝长度不足时，在连接节点处新增节点板与原节点板进行等强焊接连接，对原焊缝高度进行补焊；

步骤二：钢筋混凝土梁节点处桁架施工错位时，采用穿板钢筋和钢板相结合的方式加固；

步骤三：拼接节点处加固时，将拼接节点处腹杆端部接长与上弦杆通过新增节点板进行焊接；

步骤四：屋架与钢柱连接处的支座节点的加固处理，采用穿板钢筋、钢板和锚栓相结合的方式加固；

步骤五：上弦支撑连接处节点的加固处理，将腹杆端部接长焊接；

步骤六：下弦一般支座节点处的加固处理，将拼接节点处腹杆端部接长与下弦杆通过新增节点板进行焊接；

步骤一具体为：

（1）现场测量，实测各杆件上下端的焊缝长度；

（2）对桁架和对应桁架的杆件依次进行编号，将测量杆件上下端焊缝的实际连接长度与原设计连接长度进行对比，计算其偏差，并列出对比表；

（3）从表中找出焊缝长度不能满足原设计杆件焊缝长度的杆件进行补强，补强具体措施为：

①找出焊缝长度偏差最大值，按照最不利焊缝长度考虑新增节点板长度、宽度及厚度；

②提高原设计焊缝高度，连接节点处新增节点板与原节点板进行等强焊接连接，对原焊缝高度进行补焊；

③新增节点板与原节点板焊缝高度应与原焊缝高度进行补焊后的高度相同，且连续施焊至杆件端部；

④焊接完成后，对焊缝尺寸和高度进行测量。

2.根据权利要求1所述的既有钢筋混凝土组合结构桁架施工错位的加固方法，其特征在于：

步骤二具体为：

（1）采用穿板钢筋将混凝土板顶盖板固定在上弦杆上，且穿板钢筋顶部应高出混凝土板顶盖板30mm，穿板钢筋下端应低至上弦杆翼缘110mm，且穿板钢筋间距为400mm；

（2）上弦杆的腹板用两排8.8级M20自扩底抗剪锚栓将厚度为20mm的钢板与其固定，植入深度为150mm，且锚栓间距应大于200mm；

（3）上弦杆腹板底部用厚度为20mm的钢板与其固定。

3.根据权利要求1所述的既有钢筋混凝土组合结构桁架施工错位的加固方法，其特征在于：

步骤三具体为：

（1）对拼接节点处腹杆端部接长与上弦杆通过新增节点板进行焊接，使其焊缝增长；新增节点板应与槽钢翼缘焊接，焊脚尺寸为18mm；

（2）新增节点板应与原节点板进行等强连接，对分隔后的板块应进行补焊。

4.根据权利要求1所述的既有钢筋混凝土组合结构桁架施工错位的加固方法，其特征在于：

步骤四具体为：

（1）将新增节点板与钢柱通过锚栓相连接，钢柱腹板通过锚栓与钢板固定，同时将新增节点板与下弦杆通过穿板钢筋和锚栓相连接；

（2）将斜腹杆端部接长与新增节点板进行焊接，将穿板钢筋与新增节点板进行焊接，焊脚尺寸均为18mm。

5.根据权利要求1所述的既有钢筋混凝土组合结构桁架施工错位的加固方法，其特征在于：

步骤五具体为：

对腹杆进行接长，截面规格同原腹杆，与梁底部相距30mm，采取坡口对接焊接，焊脚尺寸为18mm。

6.根据权利要求1所述的既有钢筋混凝土组合结构桁架施工错位的加固方法，其特征在于：

步骤六具体为：

（1）将新增节点板与接长后的腹杆槽钢翼缘焊接，同时下弦杆通过穿板钢筋与侧向钢板进行双面焊接，下弦杆腹板通过锚栓与钢板固定；

（2）将腹杆端部接长与新增节点板进行焊接，新增节点板与下弦杆顶部进行焊接，焊脚尺寸均为18mm。

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