CN110565974A - 一种既有建筑结构的改造方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于建筑施工技术领域，提供了一种既有建筑结构的改造方法，其采用钢筋网喷射混凝土或钢筋网批抹灰砂浆加固法加固砌体结构的承重墙体；对无法加固或需要拆除的原有承重墙以及需要改变原有使用空间的部分，增大原有混凝土柱截面，并对混凝土梁、板粘贴碳纤维，承载力不足则新增框架梁柱；对于既有建筑砌体结构使用托换法施工，将墙体承重改为框架承重。本发明在对原有结构扰动最小的情况下，增加既有建筑的结构稳定性和抗震性能，提高其使用寿命并保持建筑物的原有建筑风貌。通过托换法将砌体结构变为框架结构，能够解决原有砌体结构难以满足承载力的要求，提高既有建筑承载力和抗震性，也能变换原有建筑空间，增加既有建筑的实用度。

Description

一种既有建筑结构的改造方法

技术领域

本发明属于建筑施工技术领域，尤其涉及一种既有建筑结构的改造方法。

背景技术

随着现代经济的飞速发展和生活水平的不断提高，人们对建筑质量安全的要求越来越高。目前，我国存在有大量的老旧砌体建筑，由于老旧建筑规范对抗震性能的要求十分有限，所以对此类建筑的结构安全性改造的业务要求日益提升。特别是在2008年汶川大地震等自然灾害之后，政府及人民都有意识的注重对既有建筑的抗震性能、安全性能的维护与提升，据统计，既有建筑的加固与维护业务增长了近50％。

目前对于既有建筑结构加固的方法一般有：改变截面尺寸，加钢结构及保护，外加预应力法，改变原有结构体系，新兴复合材料加固法等。现有关于既有建筑结构加固的专利技术主要是在改变原有结构体系的发明创造，例如设置各种形式托梁联结预应力，构建消解原有的应力水平，提高整体结构刚度，达到减小原有结构变形，提高既有建筑结构稳定性的作用。但此类方法的缺点在于只适合于对梁板进行加固，且对联结件的强度及抗变形要求高，同时会增加室内天花空间的尺寸，减少室内使用空间的净高。此外，外部构筑新的外套框架来支撑原本结构也是原结构加固的一种思路，但此方法工程量大，对既有建筑周边环境条件要求高，只适合周边空旷的既有建筑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既有建筑结构的改造方法，其可以解决现有技术中通过设计提供额外的结构构件来加固既有建筑结构的方法，所存在的技术复杂，工程量大，且影响原有建筑及其周边环境的使用空间的问题。

本发明是这样实现的，一种既有建筑结构的改造方法，包括以下步骤:

采用钢筋网喷射混凝土或钢筋网批抹灰砂浆加固法加固砌体结构的承重墙体；

对于既有建筑砌体结构中无法加固承重墙的部分或需要拆除原有承重墙、改变原有使用空间的部分，增大原有混凝土柱截面，并对混凝土梁、板粘贴碳纤维，承载力不足则新增框架梁柱；

对于既有建筑砌体结构使用托换法施工，将墙体承重改为框架承重。

进一步的，所述钢筋网批抹灰砂浆加固法具体包括以下步骤：

先按照受剪承载力控制公式对墙体进行验算，确定钢筋网所用水平钢筋与竖向钢筋的尺寸、间距以及抹灰厚度；

前期墙面清理以及钢筋网铺设绑扎；

浇水润湿墙面：压抹水泥砂浆前，沿墙面往返浇水湿润，并待墙面稍干后再进行抹灰；

分层抹水泥砂浆：水泥砂浆必须分层抹灰至设计厚度，每层厚度10～15mm；各层砂浆的接茬部位必须错开，按要求压平粘牢，钢筋网水泥砂浆面层加固时，钢筋网与墙面间的间隔保护层应先留出，砂浆面层分三层抹；

抹灰一段时间后需进行喷水养护，防止空鼓开裂；

墙面装饰施工。

进一步的，所述分层抹水泥砂浆的具体步骤如下：

第一层要求将钢筋网与砌体间的间隔空隙拣实，初凝后检查无空鼓、裂纹现象后抹至第二层，要求砂浆将钢筋网全部罩住，初凝后检查无空鼓、裂纹现象后抹至第三层至设计厚度，砂浆达到初凝时，再压光，以增强密实度，不得采用净浆收光，而应使墙面保持小毛面，即用铁抹压平墙面粗糙的表层；每层抹灰时间隔在24h以内。

进一步的，所述钢筋网喷射混凝土加固方法，具体包括以下步骤：

先按照受剪承载力控制公式对墙体进行验算，确定钢筋网所用水平钢筋与竖向钢筋的尺寸、间距以及喷射混凝土的厚度；

前期墙面清理以及钢筋网铺设绑扎；

喷射混凝土，混凝土强度为C30，喷射厚度不小于60mm；

混凝土表面进行喷水养护，养护时间不小于7d；

在混凝土初凝前抹平，使混凝土厚度不小于50mm；

之后再抹10厚强度为M10厚的水泥砂浆面层。

进一步的，所述前期墙面清理以及钢筋网铺设绑扎具体包括以下步骤：

所述原有砖墙面清理基面：需注意防止砂浆空鼓，确保原有砌体墙面清理洁净，并对裂缝勾缝或压力灌浆；之后保持墙体充分湿润，涂刷界面剂，保持钢筋平滑顺直；抹灰时，分层抹灰，每层10～15mm且每次抹灰间隔24h以上；砂浆严格按照设计比例配置并加入抗裂纤维；

钻孔：用冲击钻成孔，穿墙孔直径宜比S行筋直径大2mm，锚筋孔直径采用锚筋直径的1.5～2.5倍，其孔深为100～120mm；

清理墙面；

挂铺钢筋网：钢筋网铺设时，竖向钢筋应靠墙面并采用钢筋头支起；

固定钢筋网：锚筋插入孔洞后采用水泥基灌浆料填实，穿墙锚固钢筋应与墙体固定牢靠并用水泥砂浆填实，间距≤5mm，网外表面保护层厚度≥10mm，钢筋绑扎横平竖直，并与锚固筋绑牢。

进一步的，所述增大原有混凝土柱截面面积的加固方法包括以下步骤：

搭设好施工操作平台，做好基础，对混凝土柱表面清理粉尘和脱落块，绑扎钢筋，支模，浇灌混凝土，养护，装饰；其中，绑扎钢筋前需对混凝土柱表面清理厚凿毛，使部分柱子的钢筋裸露，以便绑扎新钢筋，使旧混凝土柱和新浇混凝土容易粘合。

进一步的，在所述混凝土梁、板上粘贴碳纤维之前，需对混凝土表面清理粉尘与脱落块，修补混凝土的残缺面，清理完毕后，涂刷底胶；粘贴碳纤维布进行加固之后，进行养护，涂刷表面防腐剂。

进一步的，所述托换法是设置由上托换夹梁、下托换夹梁、肩梁以及托换柱组成的托换框架，将原有由承重墙承担的荷载，改由上托换夹梁传递至托换柱，再传递至下托换夹梁，之后在传递给下层承重结构的方式。

进一步的，对原有混凝土柱进行截面增大或对混凝土梁使用碳纤维加固后，使用光纤光栅监测点预埋技术对加固后的结构的微小结构变化进行实时监控预警，满足安全性及强度要求后，即可拆除原有承重墙，完成空间体系的转换。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

本发明提供的既有建筑结构改造的方法，通过对承重墙增加钢筋网抹灰加固层进行加固，对混凝土梁、柱、楼板粘贴碳纤维进行加固，能在对原有结构扰动最小的情况下，增加既有建筑的结构稳定性和抗震性能，提高其使用寿命并保持建筑物的原有建筑风貌，投资小，效益比高。

粘贴碳纤维加固后的构件强度和延展性能得到较大提高，能够保证在不减小建筑空间的基础上，提高构件的承载能力、抗剪能力、抗震强度、抗裂性能、避免既有建筑混凝土碳化。对原有结构进行托换的做法能将建筑的砌体结构变为框架结构，能够在解决原有砌体结构难以满足承载力的要求的基础上，提高既有建筑承载力和抗震性，也能够变换原有建筑空间，增加既有建筑的实用度。

本发明从对承重构件本身的加固的考虑，到整个结构体系的替换改造加固的考虑，从细节到整体，全方位的简化结构加固的工艺流程，提高可操作性与便捷性，使既有建筑自身的的承重抗震能力得到增强，提高其寿命。

附图说明

图1是本发明实施例提供一种既有建筑结构的改造方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的砖墙加固钢筋网的示意图；

图3a及图3b是采用本实施例的碳纤维加固法加固之后的框架节点的示意图；

图4是采用本实施例的框架托换法改造后的建筑结构的示意图；

图5是图4沿A-A剖面的剖视示意图；

图6是图4沿B-B剖面的剖视示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供了一种既有建筑结构的改造方法，用于解决现有技术中通过设计提供额外的结构构件来加固既有建筑结构的方法，所存在的技术复杂，工程量大，且影响原有建筑及其周边环境的使用空间的问题。

具体的，请参见图1，示出了本实施例提供的改造方法，具体包括以下步骤:

一、采用钢筋网批抹灰砂浆加固法，或钢筋网喷射混凝土加固法加固砌体结构的承重墙体。

其中，所述钢筋网批抹灰砂浆加固法包括以下步骤：

11、先按照受剪承载力控制公式对墙体进行验算，确定钢筋网所用水平钢筋与竖向钢筋的尺寸、间距以及抹灰厚度。

12、前期墙面清理：

原有砖墙面清理基面：需注意防止砂浆空鼓，确保原有砌体墙面清理洁净，并对裂缝勾缝或压力灌浆；之后保持墙体充分湿润，涂刷界面剂，保持钢筋平滑顺直；抹灰时，分层抹灰，每层10～15mm且每次抹灰间隔24h以上；砂浆严格按照设计比例配置并加入抗裂纤维；可以防止砂浆空鼓，影响加固后的承重墙强度。

钻孔：用冲击钻成孔，穿墙孔直径宜比S行筋直径大2mm，锚筋孔直径采用锚筋直径的1.5～2.5倍，其孔深为100～120mm。

清理墙面。

13、请参见图2，钢筋网铺设绑扎：

挂铺钢筋网：钢筋网包括竖向钢筋11及横向钢筋12，钢筋网铺设时，竖向钢筋11应靠墙面并采用钢筋头支起。

固定钢筋网：锚筋插入孔洞后采用水泥基灌浆料填实，穿墙锚固钢筋应与墙体固定牢靠并用水泥砂浆填实，间距≤5mm，网外表面保护层厚度≥10mm，钢筋用拉结筋13绑扎，横平竖直，并与锚固筋绑牢，然后加固钢筋网。

14、浇水润湿墙面：压抹水泥砂浆前，沿墙面往返浇水湿润，并待墙面稍干后再进行抹灰。

15、分层抹水泥砂浆：水泥砂浆必须分层抹灰至设计厚度，每层厚度10～15mm；各层砂浆的接茬部位必须错开，按要求压平粘牢，钢筋网水泥砂浆面层加固时，钢筋网与墙面间的间隔保护层应先留出，砂浆面层分三层抹；第一层要求将钢筋网与砌体间的间隔空隙拣实，初凝后检查无空鼓、裂纹现象后抹至第二层，要求砂浆将钢筋网全部罩住，初凝后检查无空鼓、裂纹现象后抹至第三层至设计厚度，砂浆达到初凝时，再压光2～3遍，以增强密实度，不得采用净浆收光，而应使墙面保持小毛面，即用铁抹压平墙面粗糙的表层；每层抹灰时间隔在24h以内。

16、抹灰24h后需进行喷水养护，防止空鼓开裂，养护时间不少于7d。

17、墙面装饰施工。

其中，所述钢筋网喷射混凝土加固方法，包括以下步骤：

21、先按照受剪承载力控制公式对墙体进行验算，确定钢筋网所用水平钢筋与竖向钢筋的尺寸、间距以及喷射混凝土的厚度。

22、钢筋网喷射混凝土加固方法的前期墙面清理步骤、钢筋网铺设绑扎步骤与钢筋网水泥砂浆加固法类似，目的是保证墙面整洁，钢筋网与原墙面连接牢固。

23、喷射混凝土，混凝土强度为C30，喷射厚度不小于60mm。

24、混凝土表面进行喷水养护，养护时间不小于7d。

25、在混凝土初凝前抹平，使混凝土厚度不小于50mm。

26、之后再抹10厚强度为M10厚的水泥砂浆面层。

二、对于既有建筑砌体结构中无法加固承重墙的部分或需要拆除原有承重墙、改变原有使用空间的部分，增大原有混凝土柱截面，并对混凝土梁、板粘贴碳纤维，承载力不足则新增框架梁柱。

其中，所述增大原有混凝土柱截面面积的加固方法包括以下步骤：

搭设好施工操作平台，做好基础，对混凝土柱表面清理粉尘和脱落块，绑扎钢筋，支模，浇灌混凝土，养护，装饰。其中，绑扎钢筋前需对混凝土柱表面清理厚凿毛，使部分柱子的钢筋裸露，以便绑扎新钢筋，使旧混凝土柱和新浇混凝土容易粘合。

在所述混凝土梁、板上粘贴碳纤维之前，需对混凝土表面清理粉尘与脱落块，修补混凝土的残缺面，清理完毕后，涂刷底胶。请参见图3a及图3b，为粘贴碳纤维2(本实施例采用碳纤维布)进行加固之后的框架节点。碳纤维2加固之后，进行养护，涂刷表面防腐剂。

碳纤维2是一种高性能材料，具有良好的可粘合性、耐热性和抗腐蚀性等特点，其强度能达到钢材的10倍以上。粘贴碳纤维2加固后的构件强度和延展性能得到较大提高，能够保证在不减小建筑空间的基础上，提高构件的承载能力、抗剪能力、抗震强度、抗裂性能、避免既有建筑混凝土碳化。

对原有混凝土柱进行截面增大或对混凝土梁使用碳纤维2加固后，使用光纤光栅监测点预埋技术对加固后的结构的微小结构变化进行实时监控预警，满足安全性及强度要求后，即可拆除原有承重墙，完成空间体系的转换。

三、对于既有建筑砌体结构使用托换法施工，将墙体承重改为框架承重。

具体的，请参见图4至图6，示出了采用本实施例的框架托换法改造后的建筑结构，所述托换法是设置由上托换夹梁31、下托换夹梁32、肩梁33、托换柱34以及托换梁35组成的托换框架，将原有由承重墙承担的荷载，改由上托换夹梁31传递至托换柱34，再传递至下托换夹梁32，之后在传递给下层承重结构的方式。

对原有结构进行托换的做法能将建筑的砌体结构变为框架结构，能够在解决原有砌体结构难以满足承载力的要求的基础上，提高既有建筑承载力和抗震性，也能够变换原有建筑空间，增加既有建筑的实用度。

可见，本实施例提供的既有建筑结构改造的方法，通过对承重墙增加钢筋网抹灰加固层进行加固，对混凝土梁、柱、楼板粘贴碳纤维2进行加固，能在对原有结构扰动最小的情况下，增加既有建筑的结构稳定性和抗震性能，可延长既有建筑结构的寿命30年，并保持建筑物的原有建筑风貌，投资小，效益比高。

本实施例从对承重构件本身的加固的考虑，到整个结构体系的替换改造加固的考虑，从细节到整体，全方位的简化结构加固的工艺流程，提高可操作性与便捷性，使既有建筑自身的的承重抗震能力得到增强，提高其寿命。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种既有建筑结构的改造方法，其特征在于，包括以下步骤:

采用钢筋网喷射混凝土或钢筋网批抹灰砂浆加固法加固砌体结构的承重墙体；

对于既有建筑砌体结构中无法加固承重墙的部分或需要拆除原有承重墙、改变原有使用空间的部分，增大原有混凝土柱截面，并对混凝土梁、板粘贴碳纤维，承载力不足则新增框架梁柱；

对于既有建筑砌体结构使用托换法施工，将墙体承重改为框架承重。

2.如权利要求1所述的既有建筑结构的改造方法，其特征在于，所述钢筋网批抹灰砂浆加固法具体包括以下步骤：

先按照受剪承载力控制公式对墙体进行验算，确定钢筋网所用水平钢筋与竖向钢筋的尺寸、间距以及抹灰厚度；

前期墙面清理以及钢筋网铺设绑扎；

浇水润湿墙面：压抹水泥砂浆前，沿墙面往返浇水湿润，并待墙面稍干后再进行抹灰；

分层抹水泥砂浆：水泥砂浆必须分层抹灰至设计厚度，每层厚度10～15mm；各层砂浆的接茬部位必须错开，按要求压平粘牢，钢筋网水泥砂浆面层加固时，钢筋网与墙面间的间隔保护层应先留出，砂浆面层分三层抹；

抹灰一段时间后需进行喷水养护，防止空鼓开裂；

墙面装饰施工。

3.如权利要求2所述的既有建筑结构的改造方法，其特征在于，所述分层抹水泥砂浆的具体步骤如下：

第一层要求将钢筋网与砌体间的间隔空隙拣实，初凝后检查无空鼓、裂纹现象后抹至第二层，要求砂浆将钢筋网全部罩住，初凝后检查无空鼓、裂纹现象后抹至第三层至设计厚度，砂浆达到初凝时，再压光，以增强密实度，不得采用净浆收光，而应使墙面保持小毛面，即用铁抹压平墙面粗糙的表层；每层抹灰时间隔在24h以内。

4.如权利要求1所述的既有建筑结构的改造方法，其特征在于，所述钢筋网喷射混凝土加固方法，具体包括以下步骤：

先按照受剪承载力控制公式对墙体进行验算，确定钢筋网所用水平钢筋与竖向钢筋的尺寸、间距以及喷射混凝土的厚度；

前期墙面清理以及钢筋网铺设绑扎；

喷射混凝土，混凝土强度为C30，喷射厚度不小于60mm；

混凝土表面进行喷水养护，养护时间不小于7d；

在混凝土初凝前抹平，使混凝土厚度不小于50mm；

之后再抹10厚强度为M10厚的水泥砂浆面层。

5.如权利要求2或4所述的既有建筑结构的改造方法，其特征在于，所述前期墙面清理以及钢筋网铺设绑扎具体包括以下步骤：

所述原有砖墙面清理基面：需注意防止砂浆空鼓，确保原有砌体墙面清理洁净，并对裂缝勾缝或压力灌浆；之后保持墙体充分湿润，涂刷界面剂，保持钢筋平滑顺直；抹灰时，分层抹灰，每层10～15mm且每次抹灰间隔24h以上；砂浆严格按照设计比例配置并加入抗裂纤维；

钻孔：用冲击钻成孔，穿墙孔直径宜比S行筋直径大2mm，锚筋孔直径采用锚筋直径的1.5～2.5倍，其孔深为100～120mm；

清理墙面；

挂铺钢筋网：钢筋网铺设时，竖向钢筋应靠墙面并采用钢筋头支起；

固定钢筋网：锚筋插入孔洞后采用水泥基灌浆料填实，穿墙锚固钢筋应与墙体固定牢靠并用水泥砂浆填实，间距≤5mm，网外表面保护层厚度≥10mm，钢筋绑扎横平竖直，并与锚固筋绑牢。

6.如权利要求1所述的既有建筑结构的改造方法，其特征在于，所述增大原有混凝土柱截面面积的加固方法包括以下步骤：

搭设好施工操作平台，做好基础，对混凝土柱表面清理粉尘和脱落块，绑扎钢筋，支模，浇灌混凝土，养护，装饰；其中，绑扎钢筋前需对混凝土柱表面清理厚凿毛，使部分柱子的钢筋裸露，以便绑扎新钢筋，使旧混凝土柱和新浇混凝土容易粘合。

7.如权利要求1所述的既有建筑结构的改造方法，其特征在于，在所述混凝土梁、板上粘贴碳纤维之前，需对混凝土表面清理粉尘与脱落块，修补混凝土的残缺面，清理完毕后，涂刷底胶；粘贴碳纤维布进行加固之后，进行养护，涂刷表面防腐剂。

8.如权利要求1所述的既有建筑结构的改造方法，其特征在于，所述托换法是设置由上托换夹梁、下托换夹梁、肩梁以及托换柱组成的托换框架，将原有由承重墙承担的荷载，改由上托换夹梁传递至托换柱，再传递至下托换夹梁，之后在传递给下层承重结构的方式。

9.如权利要求1所述的既有建筑结构的改造方法，其特征在于，对原有混凝土柱进行截面增大或对混凝土梁使用碳纤维加固后，使用光纤光栅监测点预埋技术对加固后的结构的微小结构变化进行实时监控预警，满足安全性及强度要求后，即可拆除原有承重墙，完成空间体系的转换。