CN111734164A - 一种斜向钢拉杆加固砖砌体结构及其建造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种斜向钢拉杆加固砖砌体结构及其建造方法，在被加固的墙体两侧分别对称布置斜向交叉钢拉杆，在被加固的墙体顶部和底部设置传力垫块，钢拉杆斜向穿过上层和下层楼板并锚固于传力垫块上，通过对钢拉杆施加预应力，使加固墙体同时受到水平和竖向预压作用，提高墙体的整体性和承载能力。本发明提出的斜向钢拉杆加固砖砌体结构，可以有效提高砌体墙体的抗震承载力、整体性和耗能能力，有助于震后结构的变形回复，且施工简便，对结构影响小，造价较低，是一种值得大力推广的砌体结构抗震加固新技术。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑抗震加固技术领域，尤其是涉及一种采用斜向钢拉杆加固砖砌体结构及其建造方法。
背景技术
历次震害调查结果显示：砌体结构在地震灾害中的损坏率、损坏程度均比其他的建筑形式严重，未设或未按标准设置构造柱和圈梁的砌体结构房屋倒塌尤为严重。在砌体结构的加固改造中，为使加固完成后的砌体结构满足抗震要求，提高砌体结构的抗震抗剪能力是十分重要的。
砌体建筑的传统加固方法主要包括钢筋网砂浆面层加固法、钢筋混凝土板墙加固法、增设钢筋混凝土圈梁和构造柱加固法以及钢拉杆加固法等，这些方法普遍采用钢筋混凝土结构，现场施工以现浇混凝土湿作业为主，导致其施工工序相对繁琐，造价较高，工期较长，质量较难控制，同时施工阶段扬尘、噪音大，对环境影响也较大，另外，加固后可能减少使用面积，对建筑物影响大，通常会改变建筑物外观，破坏内部装修等。上述问题中，环境影响问题是近年来城镇化进程中面临的日益严重的问题，已到了刻不容缓需要解决的地步。同时，由于国内需改造加固的建筑数量过于庞大，成本居高不下的问题不仅对于经济相对落后的村镇地区，即使是对于大城市，也已成为该项工作难以全面开展的最大障碍。因此，亟需研发低干预、低成本的结构加固改造新技术，以满足当前日益迫切的加固改造需求。
发明内容
本发明设计了一种斜向钢拉杆加固砖砌体结构及其建造方法，其解决的技术问题是当前砌体建筑传统加固技术所带来的施工工序复杂、工期长、质量较难控制、施工扬尘、噪音大、减少使用面积、改变建筑物外观、破坏内部装修以及造价高等问题。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：
一种斜向钢拉杆加固砖砌体结构，包括被加固墙体（1），在所述被加固墙体（1）两侧分别对称布置多根斜向钢拉杆（6）；在被加固墙体（1）的墙顶楼板（2）上方设置墙顶传力垫块（7），所述钢拉杆（6）上端斜向穿过墙顶楼板（2），其张拉端锚固于墙顶传力垫块（7）上；在被加固墙体（1）的下层圈梁（5）下方设置墙底传力垫块（8），所述钢拉杆（6）下端斜向穿过下层楼板（3），其固定端锚固于墙底传力垫块（8）上；通过对钢拉杆（6）施加预应力，使所述被加固墙体（1）同时受到水平和竖向预压作用，提高墙体的整体性和承载能力。
优选地，所述钢拉杆（6）可采用高强低松弛无粘结预应力钢绞线，所述钢拉杆（6）的张拉端锚具（10）可采用夹片式锚具，所述钢拉杆（6）的固定端锚具（12）可采用挤压式锚具。
优选地，在所述墙顶楼板（2）和所述下层楼板（3）上开有供所述钢拉杆（6）通过的斜向穿孔，所述墙顶楼板（2）和所述下层楼板（3）上的所述斜向穿孔与所述钢拉杆（6）之间的间隙采用高强砂浆或灌浆料填实；或者/和，所述被加固墙体（1）同一侧的多根钢拉杆（6）在所述墙顶传力垫块（7）和所述墙底传力垫块（8）共同限定作用下能够形成连续四边形结构。
优选地，所述墙顶传力垫块（7）的底面应与所述墙顶楼板（2）板面紧密贴合，保证预应力可靠地传递给被加固墙体（1）；或者/和，所述墙底传力垫块（8）的顶面应与墙下层圈梁（5）下表面紧密贴合，保证预应力可靠地传递给被加固墙体（1）。
优选地，在下层圈梁（5）下方的墙体上开有供所述墙底传力垫块（8）穿过的洞口，墙底传力垫块（8）应贯穿该洞口设置，洞口与墙底传力垫块（8）的间隙采用高强砂浆或灌浆料填实；或者/和，在墙顶楼板（2）上方的墙体上开有供所述墙顶传力垫块（7）穿过的洞口，所述墙顶传力垫块（7）贯穿该洞口设置，洞口与墙顶传力垫块（7）的间隙采用高强砂浆或灌浆料填实。
优选地，所述墙顶传力垫块（7）和墙底传力垫块（8）可为现浇钢筋混凝土结构、预制钢筋混凝土结构或钢结构。
优选地，所述墙顶传力垫块（7）和墙底传力垫块（8）采用钢筋混凝土结构时，张拉端锚具（10）下方和固定端锚具（12）上方还应安装有钢垫板（9）和螺旋筋（11）。
优选地，所述被加固的墙体（1）为采用烧结普通黏土砖、烧结多孔黏土砖、混凝土小型空心砌块或料石采用砂浆砌筑形成的砌体墙体。
优选地，所述被加固的墙体（1）可为多层建筑的任意一层墙体。
一种斜向钢拉杆加固砖砌体结构的建造方法，包括以下步骤：
在被加固的墙体（1）两侧对墙顶传力垫块（7）和墙底传力垫块（8）进行定位，根据确定的墙顶传力垫块（7）和墙底传力垫块（8）位置，在墙面上对钢拉杆（6）的安装位置进行定位放线，同时确定墙顶楼板（2）和下层楼板（3）穿孔位置；
在拟穿过钢拉杆（6）的位置分别沿被加固墙体（1）两侧在墙顶楼板（2）和下层楼板（3）上钻斜孔，斜孔方向应与钢拉杆（6）设置方向相一致，孔径尺寸应保证钢拉杆（6）能够顺利穿过；
在被加固墙体（1）对应墙顶传力垫块（7）和墙底传力垫块（8）的安装位置开洞，洞口应贯穿墙体，其大小应能保证墙顶传力垫块（7）和墙底传力垫块（8）的安装；
对墙顶传力垫块（7）安装位置的墙顶楼板（2）表面进行基层处理，必要时可增设高强砂浆坐浆层，保证其与墙顶传力垫块（7）能够紧密贴合；安装墙顶传力垫块（7），用灌浆料或高强砂浆填实洞口与墙顶传力垫块（7）之间的间隙；
对墙底传力垫块（8）安装位置的下层圈梁（5）下表面进行基层处理，必要时可采用高强砂浆坐浆层，保证其与墙底传力垫块（8）能够紧密贴合；安装墙底传力垫块（8），用灌浆料或高强砂浆填实洞口与墙底传力垫块（8）之间的间隙；
自下而上斜向安装钢拉杆（6），使其从下至上依次穿过墙底传力垫块（8）、下层楼板（3）、墙顶楼板（2）和墙顶传力垫块（7），然后在钢拉杆（6）上端安装张拉端锚具（10），在钢拉杆（6）下端安装固定端锚具（12）；
按设计要求张拉预应力；预应力张拉完成后，切除墙顶传力垫块（7）外露钢绞线，使钢绞线在锚具外长度不超过30mm；
墙顶传力垫块（7）和墙底传力垫块（8）、锚具和外露钢绞线进行表面封闭处理，保证其耐久性和防火要求，对楼板孔洞进行封闭处理，最后恢复墙面。
该斜向钢拉杆加固砖砌体结构及其建造方法与采用传统加固技术进行加固的砌体结构相比，具有以下有益效果：
（1）本发明提出的斜向钢拉杆加固砖砌体结构，可以有效提高砌体墙体的抗震承载力、整体性和耗能能力，有助于结构震后的变形回复，且施工简便，对结构影响小，造价较低，是一种值得大力推广的砌体结构抗震加固新技术。
（2）本发明中钢拉杆可采用外包防腐润滑脂和聚乙烯护套的无粘结高强低松弛钢绞线，且采用体外布置方式，钢拉杆相对于墙体可以产生相对滑移，以保证钢拉杆在地震作用下处于弹性工作状态，提高整个墙体的震后变形回复能力。
（3）本发明可以实现现场无湿作业或很少湿作业，对原有建筑结构外观改变小，几乎不破坏原有房屋的内外装修，不增加结构自重，加固不会引起建筑使用面积减少，施工现场噪音低，扬尘少，施工绿色环保。
附图说明
图1：本发明斜向钢拉杆加固砖砌体结构的墙体立面示意图；
图2：图1的竖向剖面结构示意图；
图3：图1中的局部放大示意图I；
图4：图1中的局部放大示意图II。
附图标记说明：
1—被加固墙体；2—墙顶楼板；3—下层楼板；4—墙顶圈梁；5—下层圈梁；6—钢拉杆；7—墙顶传力垫块；8—墙底传力垫块；9—钢垫板；10—张拉端锚具；11—螺旋箍筋；12—固定端锚具。
具体实施方式
下面结合图1至图4，对本发明做进一步说明：
如图1所示，一种斜向钢拉杆加固砖砌体结构，在被加固的墙体1两侧分别斜向对称布置钢拉杆6，在被加固的墙体1的顶部楼板2上方设置墙顶传力垫块7，钢拉杆6斜向穿过顶部楼板2，其张拉端锚固于墙顶传力垫块7上；在被加固墙体1的下层圈梁5下方设置墙底传力垫块8，钢拉杆6斜向穿过下层楼板3，其固定端锚固于墙底传力垫块8上。
设置于被加固墙体上层和下层的墙顶传力垫块7和墙底传力垫块8可为现浇钢筋混凝土结构、预制钢筋混凝土结构或钢结构。
每个墙顶传力垫块7和墙底传力垫块8都应采用在砖砌体墙上开洞，穿过墙体的布置方式，一般每个墙顶传力垫块7和墙底传力垫块8在墙体的两侧各用于锚固一对钢拉杆6。墙顶传力垫块7和墙底传力垫块8的布置位置取决于该对钢拉杆6的位置。墙顶传力垫块7和墙底传力垫块8应有足够的刚度和承载力，保证可以将钢拉杆的预应力作用有效传递给被加固墙体1，其结构形式、截面尺寸及构造通过计算确定。钢拉杆6直接锚固于墙顶传力垫块7和墙底传力垫块8上，因此，要求墙顶传力垫块7和墙底传力垫块8分别与墙顶楼板2的板面和下层圈梁5的下表面紧密贴合，保证预应力可靠地传递给被加固墙体1。
钢拉杆6的张拉端和固定端均采用锚具和锚固传力装置以保持预应力的可靠建立。当钢拉杆6采用高强低松弛无粘结预应力钢绞线时，张拉端锚具10可采用夹片式锚具，固定端锚具12可采用挤压式锚具。锚固传力装置主要用于确保墙顶传力垫块7和墙底传力垫块8不会由于局部受压承载力不足而发生破坏。锚固传力装置根据传力垫块的不同，可采用承压钢板配螺旋箍筋11的构造，也可采用钢结构构造。
具体实施步骤如下：
第一步：在被加固的墙体1两侧对墙顶传力垫块7和墙底传力垫块8进行定位，根据确定的墙顶传力垫块7和墙底传力垫块8位置，在墙面上对钢拉杆6的安装位置进行定位放线，同时确定墙顶楼板2和下层楼板3穿孔位置。
第二步：在拟穿过钢拉杆6的位置分别沿被加固的墙体1两侧在墙顶楼板2和下层楼板3上钻斜孔，斜孔方向应与钢拉杆6方向相一致，孔径尺寸应保证钢拉杆6能够顺利穿过。
第三步：在被加固墙体1对应墙顶传力垫块7和墙底传力垫块8的安装位置开洞，洞口应贯穿墙体，其大小应能保证墙顶传力垫块7和墙底传力垫块8的安装。
第四步：对墙顶传力垫块7安装位置的墙顶楼板2表面进行基层处理，必要时可增设不超过10mm厚的高强砂浆坐浆层，保证其与墙顶传力垫块7能够紧密贴合；安装墙顶传力垫块7，用灌浆料或高强砂浆填实洞口与墙顶传力垫块7之间的间隙。
第五步：对墙底传力垫块8安装位置的下层圈梁5下表面进行基层处理，必要时可采用不超过10mm厚的高强砂浆坐浆层，保证其与墙底传力垫块8能够紧密贴合；安装墙底传力垫块8，用灌浆料或高强砂浆填实洞口与墙底传力垫块8之间的间隙。
第六步：加工制作钢拉杆6，加工制作张拉端锚具10，加工制作固定端锚具12并安装于钢拉杆一端。
第七步：自下而上斜向安装钢拉杆6，使其从下至上依次穿过墙底传力垫块8、下层楼板3、墙顶楼板2和墙顶传力垫块7，然后安装张拉端锚具10。
第八步：按设计要求张拉预应力；预应力张拉完成后，切除墙顶传力垫块7外露钢绞线，使钢绞线在锚具外长度不超过30mm。
第九步：墙顶传力垫块7和墙底传力垫块8、锚具和外露钢绞线进行表面封闭处理，保证其耐久性和防火要求，对楼板孔洞进行封闭处理，最后恢复各层地面和墙面。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种斜向钢拉杆加固砖砌体结构，其特征在于：包括被加固墙体（1），在所述被加固墙体（1）两侧分别对称布置多根斜向钢拉杆（6）；
在被加固墙体（1）的墙顶楼板（2）上方设置墙顶传力垫块（7），所述钢拉杆（6）上端斜向穿过墙顶楼板（2），其张拉端锚固于墙顶传力垫块（7）上；
在被加固墙体（1）的下层圈梁（5）下方设置墙底传力垫块（8），所述钢拉杆（6）下端斜向穿过下层楼板（3），其固定端锚固于墙底传力垫块（8）上；通过对钢拉杆（6）施加预应力，使所述被加固墙体（1）同时受到水平和竖向预压作用，提高墙体的整体性和承载能力。
2.根据权利要求1所述斜向钢拉杆加固砖砌体结构，其特征在于：所述钢拉杆（6）可采用高强低松弛无粘结预应力钢绞线，所述钢拉杆（6）的张拉端锚具（10）可采用夹片式锚具，所述钢拉杆（6）的固定端锚具（12）可采用挤压式锚具。
3.根据权利要求1所述斜向钢拉杆加固砖砌体结构，其特征在于：在所述墙顶楼板（2）和所述下层楼板（3）上开有供所述钢拉杆（6）通过的斜向穿孔，所述墙顶楼板（2）和所述下层楼板（3）上的所述斜向穿孔与所述钢拉杆（6）之间的间隙采用高强砂浆或灌浆料填实；或者/和，所述被加固墙体（1）同一侧的多根钢拉杆（6）在所述墙顶传力垫块（7）和所述墙底传力垫块（8）共同限定作用下能够形成连续四边形结构。
4.根据权利要求1-3中任何一项所述斜向钢拉杆加固砖砌体结构，其特征在于：
所述墙顶传力垫块（7）的底面应与所述墙顶楼板（2）板面紧密贴合，保证预应力可靠地传递给被加固墙体（1）；
或者/和，所述墙底传力垫块（8）的顶面应与墙下层圈梁（5）下表面紧密贴合，保证预应力可靠地传递给被加固墙体（1）。
5.根据权利要求1-4中所述斜向钢拉杆加固砖砌体结构，其特征在于：
在下层圈梁（5）下方的墙体上开有供所述墙底传力垫块（8）穿过的洞口，墙底传力垫块（8）应贯穿该洞口设置，洞口与墙底传力垫块（8）的间隙采用高强砂浆或灌浆料填实；
或者/和，在墙顶楼板（2）上方的墙体上开有供所述墙顶传力垫块（7）穿过的洞口，所述墙顶传力垫块（7）贯穿该洞口设置，洞口与墙顶传力垫块（7）的间隙采用高强砂浆或灌浆料填实。
6.根据权利要求5所述斜向钢拉杆加固砖砌体结构，其特征在于：所述墙顶传力垫块（7）和所述墙底传力垫块（8）可为现浇钢筋混凝土结构、预制钢筋混凝土结构或钢结构。
7.根据权利要求6所述斜向钢拉杆加固砖砌体结构，其特征在于：所述墙顶传力垫块（7）和墙底传力垫块（8）采用钢筋混凝土结构时，张拉端锚具（10）下方和固定端锚具（12）上方还应安装有钢垫板（9）和螺旋筋（11）。
8.根据权利要求1-7所述所述斜向钢拉杆加固砖砌体结构，其特征在于：所述被加固的墙体（1）为采用烧结普通黏土砖、烧结多孔黏土砖、混凝土小型空心砌块或料石采用砂浆砌筑形成的砌体墙体。
9.根据权利要求1-7所述所述斜向钢拉杆加固砖砌体结构，其特征在于：所述被加固的墙体（1）可为多层建筑的任意一层墙体。
10.一种斜向钢拉杆加固砖砌体结构的建造方法，包括以下步骤：
在被加固的墙体（1）两侧对墙顶传力垫块（7）和墙底传力垫块（8）进行定位，根据确定的墙顶传力垫块（7）和墙底传力垫块（8）位置，在墙面上对钢拉杆（6）的安装位置进行定位放线，同时确定墙顶楼板（2）和下层楼板（3）穿孔位置；
在拟穿过钢拉杆（6）的位置分别沿被加固墙体（1）两侧在墙顶楼板（2）和下层楼板（3）上钻斜孔，斜孔方向应与钢拉杆（6）设置方向相一致，孔径尺寸应保证钢拉杆（6）能够顺利穿过；
在被加固墙体（1）对应墙顶传力垫块（7）和墙底传力垫块（8）的安装位置开洞，洞口应贯穿墙体，其大小应能保证墙顶传力垫块（7）和墙底传力垫块（8）的安装；
对墙顶传力垫块（7）安装位置的墙顶楼板（2）表面进行基层处理，必要时可增设高强砂浆坐浆层，保证其与墙顶传力垫块（7）能够紧密贴合；安装墙顶传力垫块（7），用灌浆料或高强砂浆填实洞口与墙顶传力垫块（7）之间的间隙；
对墙底传力垫块（8）安装位置的下层圈梁（5）下表面进行基层处理，必要时可采用高强砂浆坐浆层，保证其与墙底传力垫块（8）能够紧密贴合；安装墙底传力垫块（8），用灌浆料或高强砂浆填实洞口与墙底传力垫块（8）之间的间隙；
自下而上斜向安装钢拉杆（6），使其从下至上依次穿过墙底传力垫块（8）、下层楼板（3）、墙顶楼板（2）和墙顶传力垫块（7），然后在钢拉杆（6）上端安装张拉端锚具（10），在钢拉杆（6）下端安装固定端锚具（12）；
按设计要求张拉预应力；预应力张拉完成后，切除墙顶传力垫块（7）外露钢绞线，使钢绞线在锚具外长度不超过30mm；
墙顶传力垫块（7）和墙底传力垫块（8）、锚具和外露钢绞线进行表面封闭处理，保证其耐久性和防火要求，对楼板孔洞进行封闭处理，最后恢复墙面。
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