CN111456287A - 用于构建混凝土墙的加固装置、方法及混凝土墙 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于构建混凝土墙的加固装置，包括第一管柱、第二管柱和用于与地基相连的基板，所述第一管柱和第二管柱内均设有供锚杆插入的内腔，第一管柱和第二管柱的一端分别固定设置于所述基板同一面的两侧，第一管柱和第二管柱的另一端均设有用于封堵所述内腔入口的塞头，第一管柱和第二管柱均由各自与基板的固定连接侧朝基板的另一侧延伸且倾斜于基板设置。本发明还公开了采用上述加固装置构建混凝土墙的方法，包括固定基板、浇筑混凝土墙板、钻孔和插入锚杆等步骤。本发明还公开了一种墙板中嵌入上述加固装置的混凝土墙。本发明具有能提高混凝土墙的承载能力且便于施工等优点。

Description

用于构建混凝土墙的加固装置、方法及混凝土墙

技术领域

本发明涉及建筑物混凝土墙构建技术领域，具体涉及一种用于构建混凝土墙的加固装置、方法及混凝土墙。

背景技术

混凝土墙广泛应用于仓库、工厂等建筑物，构建混凝土墙时首先需要制造一个矩形的浇注模具，在模具中安装加固用的结构件。在常规混凝土墙构建过程中，通常采用工地现场的木板或者金属板制造浇注模具，通过制造好的浇筑模具在现场建造混凝土墙。混凝土墙与地基之间的连接强度主要由加固的结构件保证，除此之外还要兼顾施工的工艺性，以保证位置、形状等误差满足要求。一般情况下，混凝土墙主要承受楼板、屋顶等建筑构件重力造成的垂向载荷，而在设计时还需考虑施工误差或结构性能衰退等因素，如楼板、屋顶产生一定位移时造成的剪力，此外在极端情况下，如地震、飓风等，建筑物倾斜还会对混凝土墙施加的横向力。

现有的混凝土墙及其建造技术无论是在施工工艺方面还是承载力方面均存在不足之处。对于施工的工艺性，现有技术通过地基上预留的地脚螺栓与混凝土墙连接，在施工过程中常常难以实现地基与混凝土墙的精确定位，其位置、尺寸等无法满足误差要求；而对于横向力和剪力的承载问题，采用现有的施工方法建造的混凝土墙在面对极端情况或者结构性能衰退时，其承载能力不足会导致其存在一定的失效风险。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种能提高混凝土墙的承载能力且便于施工的用于构建混凝土墙的加固装置、方法及混凝土墙。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于构建混凝土墙的加固装置，包括第一管柱、第二管柱和用于与地基相连的基板，所述第一管柱和第二管柱内均设有供锚杆插入的内腔，第一管柱和第二管柱的一端分别固定设置于所述基板同一面的两侧，第一管柱和第二管柱的另一端均设有用于封堵所述内腔入口的塞头，第一管柱和第二管柱均由各自与基板的固定连接侧朝基板的另一侧延伸且倾斜于基板设置。

上述的用于构建混凝土墙的加固装置，优选的，所述第一管柱与所述基板之间的夹角α₁以及所述第二管柱与基板之间的夹角α₂均为40°～50°。

上述的用于构建混凝土墙的加固装置，优选的，所述第一管柱与所述基板之间的夹角α₁与所述第二管柱与基板之间的夹角α₂相等。

上述的用于构建混凝土墙的加固装置，优选的，所述第一管柱和第二管柱关于所述基板的重心点中心对称设置。

上述的用于构建混凝土墙的加固装置，优选的，所述加固装置还包括固定设置于所述基板上的定杆，所述定杆与所述第一管柱、第二管柱位于基板的同一面上，定杆包括垂直于基板设置的竖直杆，所述竖直杆与第一管柱和第二管柱均固定连接。

上述的用于构建混凝土墙的加固装置，优选的，所述竖直杆设于所述第一管柱和第二管柱之间的间隔内，所述竖直杆与过所述基板重心点的法线重合，使竖直杆同一位置的两侧分别与第一管柱和第二管柱固定连接。

上述的用于构建混凝土墙的加固装置，优选的，所述定杆还包括水平杆，所述水平杆水平固定于所述基板上，且所述竖直杆的一端与水平杆固定连接，所述水平杆设于所述第一管柱和第二管柱之间的间隔内。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种采用上述的加固装置构建混凝土墙的方法，包括以下步骤：

S1：将基板固定于地基上；

S2：通过混凝土墙浇筑工艺在地基上浇筑形成混凝土墙板；

S3：拆除位于第一管柱和第二管柱的内腔入口处的塞头，然后分别沿第一管柱和第二管柱的内腔向地基钻孔；

S4：分别向第一管柱和第二管柱的内腔中插入锚杆，然后向第一管柱和第二管柱的内腔中浇筑混凝土。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种混凝土墙，包括混凝土墙板和上述的加固装置，所述加固装置嵌入所述混凝土墙板中，加固装置的基板固定于地基上，加固装置的第一管柱和第二管柱的内腔中均设有沿所述内腔插入并延伸至地基中的锚杆，且所述内腔中浇筑有混凝土。

上述的混凝土墙，优选的，所述混凝土墙板具有第一侧和第二侧，所述第一管柱从混凝土墙板第一侧的底部向上延伸至第二侧，所述第二管柱从混凝土墙板第二侧的底部向上延伸至第一侧。

上述的混凝土墙，优选的，所述加固装置的水平杆垂直于所述混凝土墙板且沿混凝土墙板第一侧至第二侧的方向设置。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的用于构建混凝土墙的加固装置的基板与地基相连，便于进行定位，第一管柱和第二管柱呈X型支撑结构，同时配合插入内腔中的锚杆以及向内腔中填充浇筑混凝土，使采用该加固装置加固后的混凝土墙可承载较大的横向力和剪力，提高了混凝土墙的安全性能。

本发明的构建混凝土墙的方法施工工艺简单，通过基板与地基定位连接，第一管柱和第二管柱的内腔对钻孔以及锚杆的插入起到导向作用，本方法可以先构造墙体，在保证一系列混凝土墙处于同一位置基准后再行实现X型嵌入式结构，无需在现场执行焊接、精密对准等较高难度的工艺，因此在保证混凝土墙成型尺寸和位置前提下具有良好的施工工艺性，便于对混凝土墙进行快速高效地施工。

附图说明

图1是实施例的用于构建混凝土墙的加固装置的立体结构图。

图2是实施例的用于构建混凝土墙的加固装置的主视图。

图3是图2沿A-A方向的剖视图。

图4是实施例的用于构建混凝土墙的加固装置的结构示意图(插入锚杆状态)。

图5是实施例的混凝土墙的结构示意图。

图例说明：

1、第一管柱；2、第二管柱；3、基板；31、固定孔；4、内腔；5、塞头；6、定杆；61、水平杆；62、竖直杆；7、锚杆；8、混凝土墙板；9、面板支座。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

如图1和图2所示，本实施例的用于构建混凝土墙的加固装置，包括第一管柱1、第二管柱2和用于与地基相连的基板3，第一管柱1和第二管柱2内均设有供锚杆7插入的内腔4，第一管柱1和第二管柱2的一端分别固定设置于基板3同一面的两侧，第一管柱1和第二管柱2的另一端均设有用于封堵内腔4入口的塞头5，第一管柱1和第二管柱2均由各自与基板3的固定连接侧朝基板3的另一侧延伸且倾斜于基板3设置。具体的，基板3为矩形钢板，基板3具有上表面和下表面，第一管柱1和第二管柱2均设于基板3的上表面，基板3的四个角落上均设有固定孔31，固定孔31用于配合钉子将基板3与地基固定连接，第一管柱1和第二管柱2的一端与基板3上表面刚性连接，第一管柱1和第二管柱2的另一端设有矩形法兰，矩形法兰上设有塞头5，塞头5为可拆卸塞头，塞头5可以为长方体泡沫，但不限于泡沫材料制成，只要能封堵内腔4入口即可。第一管柱1和第二管柱2相互独立，第一管柱1的下端固定设置于基板3上表面的左侧，且第一管柱1朝右上方延伸至右侧上部，第二管柱2的下端固定设置于基板3上表面的右侧，且第二管柱2朝左上方延伸至左侧上部，从侧面来看，第一管柱1和第二管柱2形成了X型的支撑结构。第一管柱1和第二管柱2的内腔4为锚杆7的插入提供了空间并起到导向作用，X型支撑结构能有效提高混凝土墙承载，使采用本实施例加固装置构建的混凝土墙能承载较大的横向力和剪力，提高了其安全性能。

本实施例中，第一管柱1与基板3之间的夹角α₁以及第二管柱2与基板3之间的夹角α₂均为45°。具体的，该夹角可以根据实际情况或为兼顾加工方便进行适应性的调整，保证在40°～50°的区间内即可，当夹角过小时，X型结构的横向锁固宽度会变小，从而导致根部的应力值变大，过大的应力值会导致根部开裂，从而减小墙体的额定承载；当夹角过大时，竖向锁固高度会变小，也会导致承载力变小。用X型结构实现悬臂梁，45°的设计可以平衡兼顾横向锁固宽度和竖向锁固高度，从而达到结构最优化。

本实施例中，第一管柱1和第二管柱2关于基板3的重心点中心对称设置。具体的，第一管柱1和第二管柱2与基板3的连接点设置在基板3的两个对角上。保持中心对称设置不仅可避免第一管柱1和第二管柱2相互干涉，还能形成对称的X型支撑结构保证混凝土墙板8两侧的承载能力均衡，从而有效提高混凝土墙整体承载横向力和剪力的能力。

如图3所示，本实施例中，加固装置还包括固定设置于基板3上的定杆6，定杆6与第一管柱1、第二管柱2位于基板3的同一面上，定杆6包括水平杆61和垂直于基板3设置的竖直杆62，水平杆61水平固定于基板3上，竖直杆62的一端与水平杆61固定连接，且竖直杆62与第一管柱1和第二管柱2均固定连接。具体的，定杆6也设于基板3的上表面，定杆6为水平杆61的一端与竖直杆62的一端固定连接组成的L型定杆，L型定杆为一体成型制造，水平杆61与基板3的上表面焊接，竖直杆62与第一管柱1和第二管柱2均焊接在一起。竖直杆62有利于加固混凝土的顶端(远离基板3的一端)，当横向力加载于顶端时，应力由定杆6承担，从而减少混凝土墙被破坏的风险，而将水平杆61焊接于基板3上，提供可焊接区域，便于定杆6整体的连接固定，避免采用预留孔的连接方式带来的一系列问题。通过竖直杆62将第一管柱1和第二管柱2连接提升了整体刚性，有利于消除安装误差导致的如应力集中等不良影响，避免随机载荷造成的结构疲劳，因此采用该结构在横向承载力上具有优势。

本实施例中，竖直杆62设于第一管柱1和第二管柱2之间的间隔内，竖直杆62与过基板3重心点的法线重合，使竖直杆62同一位置的两侧分别与第一管柱1和第二管柱2固定连接。具体的，竖直杆62与第一管柱1和第二管柱2的连接点位于X型支撑结构的中间交点处，竖直杆62穿过此交点位置，且两相对的侧面分别与第一管柱1和第二管柱2焊接起来。将竖直杆62设置在中间为实现基板3、第一管柱1、第二管柱2和定杆6结构整体性的最优方式，由于在恶劣环境中，载荷通常为随机载荷，易使得承载结构出现低周疲劳损伤，采用这样的结构彼此在形心点(三者的中间交点)连接提升整体刚性，避免单边结构性能失效而加速另一边应力集中下的快速失效，进而导致整个结构快速失效，因此该结构进一步提升了其横向力承载能力。

本实施例中，水平杆61设于第一管柱1和第二管柱2之间的间隔内。具体的，第一管柱1和第二管柱2之间留有一定的间距，整个L型定杆均位于第一管柱1和第二管柱2之间的间隔之中，由于竖直杆62与过基板3重心点的法线重合，因此水平杆61从基板3的一侧(对应图2中的左侧)边缘朝基板3重心点所在的位置延伸，且水平杆61与矩形基板3的另两条边(前后边)保持平行设置。水平杆61设置于墙面的法向而非切向，更有利于承受法向载荷(即横向力方向)。

采用本实施例的加固装置构建混凝土墙的方法，包括以下步骤：

S1：将基板3固定于地基上，具体的，地基上设有一面板支座9，面板支座9采用灌浆法形成，固定时通过穿过基板3上固定孔31的螺栓将基板3牢固安装在地基的面板支座9上；

S2：通过混凝土墙浇筑工艺在地基上浇筑形成混凝土墙板8，具体的，此处浇筑形成混凝土墙板8的过程遵循混凝土墙板8施工的标准工序，通过标准的混凝土墙板8浇筑工艺形成垂直于地基的混凝土墙即可，具体的浇筑工艺属于现有技术，此处不再赘述；

S3：拆除位于第一管柱1和第二管柱2的内腔4入口处的塞头5，然后分别沿第一管柱1和第二管柱2的内腔4向地基钻孔，具体的，由于塞头5为可拆卸的，直接将其移除以连通内腔4，然后以内腔4的延伸方向为导向继续向地基钻入一定深度的孔；

S4：分别向第一管柱1和第二管柱2的内腔4中插入锚杆7，然后向第一管柱1和第二管柱2的内腔4中浇筑混凝土，具体的，将锚杆7的底端打入S3钻至地基的孔中，且锚杆7的另一端留在第一管柱1或第二管柱2的内腔4中，然后将无收缩灌浆液料注入；

S5：在S1定位时使塞头5与后续浇筑的混凝土墙板8两侧墙面的位置保证平行对齐，因此在S3中拆除塞头5后会留下空缺，在S4完成后向塞头5的空缺处进行修补灌浆，以填补此处的空缺。

如图4和图5所示，采用上述的方法构建的混凝土墙，包括混凝土墙板8和本实施例的加固装置，加固装置嵌入混凝土墙板8中，加固装置的基板3固定于地基上，加固装置的第一管柱1和第二管柱2的内腔4中均设有沿内腔4插入并延伸至地基中的锚杆7，且内腔4中浇筑有混凝土。具体的，锚杆7为可拆卸的实心钢棒，锚杆7的一端插入至地基的钻孔内，另一端留在内腔4中并在内腔4中灌浆将其固定。锚杆7斜插入地基并倾斜嵌入到混凝土墙板8中，不仅提高了混凝土墙板8与地基的牢固程度，还能有效分散横向力和剪力，X型的支撑结构配合锚杆7有效提升了混凝土墙承载横向力和剪力的能力。该结构的混凝土墙可以平衡兼顾横向锁固宽度和竖向锁固高度，提高整体的承载能力。

本实施例中，混凝土墙板8具有第一侧(对应图5中的左侧)和第二侧(对应图5中的右侧)，第一管柱1从混凝土墙板8第一侧(左侧)的底部向上延伸至第二侧(右侧中部)，第二管柱2从混凝土墙板8第二侧(右侧)的底部向上延伸至第一侧(左侧中部)。具体的，第一管柱1和第二管柱2沿各自的方向延伸彼此不造成干涉，在侧面形成对称的X型支撑结构保证了混凝土墙两侧的加固效果均匀，进而提高了混凝土墙对各个方向的剪力和横向力的承载能力。

本实施例中，加固装置的水平杆61垂直于混凝土墙板8且沿混凝土墙板8第一侧至第二侧的方向设置。具体的，水平杆61沿穿过混凝土墙板8的厚度方向设置，且从第一侧(对应图中的左侧)延伸至基板3重心点的上方(对应图中的中心位置)。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种用于构建混凝土墙的加固装置，其特征在于：包括第一管柱(1)、第二管柱(2)和用于与地基相连的基板(3)，所述第一管柱(1)和第二管柱(2)内均设有供锚杆(7)插入的内腔(4)，第一管柱(1)和第二管柱(2)的一端分别固定设置于所述基板(3)同一面的两侧，第一管柱(1)和第二管柱(2)的另一端均设有用于封堵所述内腔(4)入口的塞头(5)，第一管柱(1)和第二管柱(2)均由各自与基板(3)的固定连接侧朝基板(3)的另一侧延伸且倾斜于基板(3)设置。

2.根据权利要求1所述的用于构建混凝土墙的加固装置，其特征在于：所述第一管柱(1)与所述基板(3)之间的夹角α₁以及所述第二管柱(2)与基板(3)之间的夹角α₂均为40°～50°。

3.根据权利要求1所述的用于构建混凝土墙的加固装置，其特征在于：所述第一管柱(1)和第二管柱(2)关于所述基板(3)的重心点中心对称设置。

4.根据权利要求1至3任一项所述的用于构建混凝土墙的加固装置，其特征在于：所述加固装置还包括固定设置于所述基板(3)上的定杆(6)，所述定杆(6)与所述第一管柱(1)、第二管柱(2)位于基板(3)的同一面上，定杆(6)包括垂直于基板(3)设置的竖直杆(62)，所述竖直杆(62)与第一管柱(1)和第二管柱(2)均固定连接。

5.根据权利要求4所述的用于构建混凝土墙的加固装置，其特征在于：所述竖直杆(62)设于所述第一管柱(1)和第二管柱(2)之间的间隔内，所述竖直杆(62)与过所述基板(3)重心点的法线重合，使竖直杆(62)同一位置的两侧分别与第一管柱(1)和第二管柱(2)固定连接。

6.根据权利要求5所述的用于构建混凝土墙的加固装置，其特征在于：所述定杆(6)还包括水平杆(61)，所述水平杆(61)水平固定于所述基板(3)上，且所述竖直杆(62)的一端与水平杆(61)固定连接，所述水平杆(61)设于所述第一管柱(1)和第二管柱(2)之间的间隔内。

7.一种采用如权利要求1至6任一项所述的加固装置构建混凝土墙的方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1：将基板(3)固定于地基上；

S2：通过混凝土墙浇筑工艺在地基上浇筑形成混凝土墙板(8)；

S3：拆除位于第一管柱(1)和第二管柱(2)的内腔(4)入口处的塞头(5)，然后分别沿第一管柱(1)和第二管柱(2)的内腔(4)向地基钻孔；

S4：分别向第一管柱(1)和第二管柱(2)的内腔(4)中插入锚杆(7)，然后向第一管柱(1)和第二管柱(2)的内腔(4)中浇筑混凝土。

8.一种混凝土墙，其特征在于：包括混凝土墙板(8)和如权利要求1至6任一项所述的加固装置，所述加固装置嵌入所述混凝土墙板(8)中，加固装置的基板(3)固定于地基上，加固装置的第一管柱(1)和第二管柱(2)的内腔(4)中均设有沿所述内腔(4)插入并延伸至地基中的锚杆(7)，且所述内腔(4)中浇筑有混凝土。

9.根据权利要求8所述的混凝土墙，其特征在于：所述混凝土墙板(8)具有第一侧和第二侧，所述第一管柱(1)从混凝土墙板(8)第一侧的底部向上延伸至第二侧，所述第二管柱(2)从混凝土墙板(8)第二侧的底部向上延伸至第一侧。

10.根据权利要求9所述的混凝土墙，其特征在于：所述加固装置的水平杆(61)垂直于所述混凝土墙板(8)且沿混凝土墙板(8)第一侧至第二侧的方向设置。

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