CN115434536A - 一种用于高大空间增设混凝土夹层的节点套件及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于高大空间增设混凝土夹层的设计施工方法，属于建筑物结构加固改造设计领域。设计施工方法主要包括钢围套的设计、钢牛腿的设计、连接设计。位于高大空间中部的柱体上钢围套，在包围结构的外侧壁端分别设有“士”字型牛腿，混凝土梁通过与钢牛腿连接将混凝土夹层的荷载传递给钢围套，钢围套再将荷载进一步传递给混凝土柱，相邻的两个四面包围结构的钢围套之间通过浇筑混凝土形成梁体结构；包围结构的钢围套与半包围结构的钢围套之间通形成梁体结构，从而形成了整体的混凝土夹层结构体系。本发明在原有的柱体上增加钢围套、钢牛腿作为浇筑梁体的节点，实现了在高大空间中增加夹层，对空间实现了安全、经济、高效的再利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于高大空间增设混凝土夹层的节点套件及施工方法，属于建筑物结构加固改造设计领域。
背景技术
随着城市化进程的普及，城市的发展已经从传统的增量扩张，开始向存量更新转变。既有老旧厂房空间高大，改造条件良好，在高大空间内增设夹层属于活化老建筑，再造新功能的重要手段，目前增设夹层主要采用两种办法，一种采用钢结构夹层体系，一种采用混凝土结构夹层体系，前者自重较轻，施工简单，但造价高出混凝土结构约20~40%左右，后者造价较为经济，但施工相对复杂，采用传统的植筋技术将梁钢筋植入混凝土柱，造成同一位置柱截面损伤较大，由于植筋长度较长，往往需要将混凝土柱击穿，击穿的过程不免损伤混凝土柱主筋，造成虽然有造价经济的优势，但实际使用时仍远小于钢结构夹层体系。
本发明结合钢结构夹层和混凝土结构夹层的优点，创新性的使用了钢围套、牛腿作为混凝土梁、柱连接的媒介，既解决了混凝土夹层施工不便、植筋数量过大的痛点，又解决了受力可靠性的问题，对改造高大工程提供了一种安全、经济、高效的方法。
发明内容
本发明针对上述提供了一种用于高大空间增设混凝土夹层的设计施工方法。
本发明采用如下技术方案：
本发明所述的一种用于高大空间增设混凝土夹层的节点套件，包括钢围套设计方法，钢牛腿设计方法、连接设计施工方法；
所述钢围套呈四面包围结构或半包围结构；四面包围结构或半包围结构的钢围套通过锚栓固定在混凝土柱上；
四面包围结构的四面外侧壁端分别设有“士”字形牛腿，半包围结构的一面外侧壁端也设有“士”字形牛腿；
位于高大空间中部的柱体上布置四面包围结构的钢围套，位于高大空间边缘部柱体上布置半包围结构的钢围套；相邻的两个四面包围结构的钢围套之间通过浇筑混凝土形成梁体结构；相邻的四面包围结构的钢围套与半包围结构的钢围套之间通过浇筑混凝土形成梁体结构。
本发明所述的用于高大空间增设混凝土夹层的节点套件，所述的钢围套整体焊接，整体受力，整体性较好，其包含后置锚栓为单列或多列布置在钢围套上。
本发明所述的用于高大空间增设混凝土夹层的节点套件，所述的“士”字形牛腿包括上翼缘板，下翼缘板，腹板；
所述的上翼缘板与下翼缘板为平行布置，上翼缘板与下翼缘板之间设有腹板，且腹板的顶端穿过上翼缘板延伸至钢围套的上方。
本发明所述的用于高大空间增设混凝土夹层的节点套件，所述抗剪钢筋对称布置在腹板的两侧，且位于上翼缘板的上端面；
所述的开口箍筋至少为2个，所述开口箍筋的开口部焊接在上翼缘板与下翼缘板之间的腹板两侧壁端；开口箍筋上端抱箍梁支座钢筋。
本发明所述的用于高大空间增设混凝土夹层的节点套件，还包括抗拉钢筋，所述抗拉钢筋分别焊接在牛腿部的下翼缘板的上端面；所述抗拉钢筋的延伸方向与梁支座钢筋的延伸方向一致。
本发明所述的用于高大空间增设混凝土夹层的节点套件，位于所述牛腿部一侧上翼缘板的抗剪钢筋的数量至少2根；上翼缘板两侧抗剪钢筋的数量相同。
本发明所述的用于高大空间增设混凝土夹层的节点套件，牛腿部位于钢围套的侧壁端的下半部。
用于高大空间增设混凝土夹层的节点套件的施工方法，施工步骤如下：
第一步：根据混凝土柱的位置选择固定面以固定锚栓；该锚栓在混凝土柱夹层标高位置的主要受力部位；
第二步：在定位后锚栓位置上装配钢板，将装配后的钢板相互焊接形成钢围套；钢板采用钢垫片保持钢围套与柱空隙2~3mm及平整度，四周钢板安装完成后，进行焊接封闭连接为整体钢围套。由于每侧锚栓承载力均大于四周混凝土梁的最大剪力，钢围套形成一个整体后，其整体抗剪能力远大于混凝土楼盖传来的总剪力；
第三步：钢围套的钢板中下部焊接“士”字型钢牛腿；钢牛腿的抗剪能力应大于梁传来的最大剪力，钢牛腿顶面需满足局部承压能力；
第四步：在“士”字型钢牛腿的上翼缘焊接2根直径18mm的横向抗剪钢筋，用于增强混凝土梁与钢牛腿之间的水平抗拉能力；
第五步：在“士”字型钢牛腿下翼缘焊接2根直径18mm的构造抗拉钢筋，构造抗拉钢筋与底部受拉钢筋采用搭接锚固；
第六步：钢围套与混凝土之间采用压力注射填充封堵结构胶，紧密连接钢围套与混凝土柱；
第七步：在“士”字型钢牛腿位置绑扎2道开口钢筋，与“士”字型钢牛腿上翼缘与下翼缘之间的腹板进行焊接；
第八步：其余次要梁板结构钢筋与原结构进行植筋连接；
第九步：支设模板，绑扎梁板钢筋；
第十步：在支设的模板浇筑混凝土，形成夹层梁体。
本发明所述的用于高大空间增设混凝土夹层的节点套件的施工方法，所述第一步中单侧锚栓承载力大于四周混凝土梁的最大剪力。
本发明所述的用于高大空间增设混凝土夹层的节点套件的施工方法，所述第二步中钢围套与混凝土柱之间采用钢垫片保持钢围套与混凝土柱空隙2~3mm及平整度。
有益效果
本发明提供的用于高大空间增设混凝土夹层的设计施工方法，在原有的柱体上增加钢围套、钢牛腿作为浇筑梁体的节点，实现在高大空间中增加夹层后对空间的再利用。
本发明提供的用于高大空间增设混凝土夹层的牛腿设计施工方法，将钢围套中的牛腿部置于混凝土梁的下部，通过局部承压将混凝土梁剪力传递给钢围套。
本发明提供的用于高大空间增设混凝土夹层的牛腿设计施工方法，钢牛腿置于混凝土梁下部，未限制混凝土梁弯曲变形，不会对钢围套产生附加拉力，锚栓仅承担剪力，较传统工艺更为可靠。
本发明提供的用于高大空间增设混凝土夹层的设计施工方法，采用钢围套的设计施工工艺增强了节点的整体抗剪能力，施工简便，安全可靠；造价整体优于钢结构夹层40%以上。
附图说明
图1是本发明高大空间未施工夹层结构示意图；
图2是本发明高大空间施工夹层后结构示意图；
图3是本发明四面包围结构的钢围套结构示意图；
图4是本发明半包围结构的钢围套结构示意图；
图5是本发明钢围套正视结构示意图；
图6是本发明图2中A处结构放大示意图；
图7是本发明图2中B处结构放大示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示的结构本发明采用的用于高大空间增设混凝土夹层的设计施工后呈现出如图2所示的夹层结构：根据边柱和中间柱的具体尺寸与构造，位于高大空间中部的柱体上布置四面包围结构的钢围套1，位于高大空间边缘部柱体上布置半包围结构的钢围套1；相邻的两个四面包围结构的钢围套1之间通过浇筑混凝土4形成梁体结构；相邻的四面包围结构的钢围套1与半包围结构之间通过浇筑混凝土4形成梁体结构。
如图3、图4、图5所示：该设计具体包括钢围套1，钢围套1呈四面包围结构或半包围结构；四面包围结构或半包围结构的钢围套1通过锚栓2固定在混凝土柱上，锚栓2为单列或多列布置在钢围套1的外侧壁端；钢围套1上均焊接梁支座钢筋3。
牛腿部包括上翼缘板5，下翼缘板6，腹板7，抗剪钢筋8，开口箍筋9；上翼缘板5与下翼缘板6为平行布置，上翼缘板5与下翼缘板6之间设有腹板7，且腹板7的顶端延伸至上翼缘板5的上方；抗剪钢筋8对称布置在腹板7的两侧，且位于上翼缘板5的上端面；开口箍筋9的开口部焊接在上翼缘板5与下翼缘板6之间的腹板7两侧壁端；开口箍筋9上抱箍梁支座钢筋3，开口箍筋9至少为2个。抗拉钢筋10分别焊接在牛腿部的下翼缘板6的上端面；抗拉钢筋10的延伸方向与梁支座钢筋3的延伸方向一致。位于牛腿部一侧上翼缘板5的抗剪钢筋8的数量至少2根；上翼缘板5两侧抗剪钢筋的数量相同。
又如图3所示：四面包围结构的四面外侧壁端分别设有牛腿部。
又如图4所示：半包围结构的一面外侧壁端设有牛腿部。
本发明的设计施工方法如下：
第一步：在夹层标高位置的主要受力部位设置后置锚栓，单侧锚栓承载力需大于四周混凝土梁传来的最大剪力；
第二步：在锚栓上安装钢板，钢板采用钢垫片保持钢围套与柱空隙2~3mm及平整度，四周钢板安装完成后，进行焊接封闭连接为整体钢围套。由于每侧锚栓承载力均大于四周混凝土梁的最大剪力，钢围套形成一个整体后，其整体抗剪能力远大于混凝土楼盖传来的总剪力；
第三步：钢围套中下部通过焊接设置“士”字型钢牛腿，钢牛腿的抗剪能力应大于梁传来的最大剪力，钢牛腿顶面需满足局部承压能力；
第四步：钢牛腿的上翼缘焊接2根直径18mm的横向抗剪钢筋，用于增强混凝土梁与钢牛腿之间的水平抗拉能力；
第五步：钢围套与混凝土之间采用压力注射填充封堵结构胶，紧密连接围套与混凝土柱；
第六步：钢牛腿下翼缘焊接2根直径18mm的构造抗拉钢筋，构造抗拉钢筋与底部受拉钢筋采用搭接锚固；
第七步：牛腿位置绑扎2道开口钢筋，与牛腿腹板进行焊接；
第八步：其余次要梁板结构钢筋与原结构进行植筋连接；
第九步：支设模板，绑扎梁板钢筋；
第十步：在支设的模板浇筑混凝土，形成夹层梁体。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种用于高大空间增设混凝土夹层的节点套件，其特征在于：节点套件包括钢围套，“士”字形牛腿；所述钢围套呈四面包围结构或半包围结构；四面包围结构或半包围结构的钢围套通过锚栓固定在混凝土柱上；
四面包围结构的四面外侧壁端分别设有“士”字形牛腿，半包围结构的一面外侧壁端也设有“士”字形牛腿；
位于高大空间中部的柱体上布置四面包围结构的钢围套，位于高大空间边缘部柱体上布置半包围结构的钢围套；相邻的两个四面包围结构的钢围套之间通过浇筑混凝土形成梁体结构；相邻的四面包围结构的钢围套与半包围结构的钢围套之间通过浇筑混凝土形成梁体结构。
2.根据权利要求1所述的用于高大空间增设混凝土夹层的节点套件，其特征在于：所述的钢围套整体焊接，其包含后置锚栓为单列或多列布置在钢围套上。
3.根据权利要求1所述的用于高大空间增设混凝土夹层的节点套件，其特征在于：所述的“士”字形牛腿包括上翼缘板，下翼缘板，腹板；
所述的上翼缘板与下翼缘板为平行布置，上翼缘板与下翼缘板之间设有腹板，且腹板的顶端穿过上翼缘板延伸至钢围套的上方。
4.根据权利要求1所述的用于高大空间增设混凝土夹层的节点套件，其特征在于：所述抗剪钢筋对称布置在腹板的两侧，且位于上翼缘板的上端面；
所述的开口箍筋至少为2个，所述开口箍筋的开口部焊接在上翼缘板与下翼缘板之间的腹板两侧壁端；开口箍筋上端抱箍梁支座钢筋。
5.根据权利要求1或4所述的用于高大空间增设混凝土夹层的节点套件，其特征在于：还包括抗拉钢筋，所述抗拉钢筋分别焊接在牛腿部的下翼缘板的上端面；所述抗拉钢筋的延伸方向与梁支座钢筋的延伸方向一致。
6.根据权利要求4所述的用于高大空间增设混凝土夹层的节点套件，其特征在于：位于所述牛腿部一侧上翼缘板的抗剪钢筋的数量至少2根；上翼缘板两侧抗剪钢筋的数量相同。
7.根据权利要求1或3所述的用于高大空间增设混凝土夹层的节点套件，其特征在于：牛腿部位于钢围套的侧壁端的下半部。
8.用于高大空间增设混凝土夹层的节点套件的施工方法，其特征在于：施工步骤如下：
第一步：根据混凝土柱的位置选择固定面以固定锚栓；该锚栓在混凝土柱夹层标高位置的主要受力部位；
第二步：在定位后锚栓位置上装配钢板，将装配后的钢板相互焊接形成钢围套；
第三步：钢围套的钢板中下部焊接“士”字型钢牛腿；
第四步：在“士”字型钢牛腿的上翼缘焊接2根直径18mm的横向抗剪钢筋；
第五步：在“士”字型钢牛腿下翼缘焊接2根直径18mm的构造抗拉钢筋，构造抗拉钢筋与底部受拉钢筋采用搭接锚固；
第六步：钢围套与混凝土之间采用压力注射填充封堵结构胶，紧密连接钢围套与混凝土柱；
第七步：在“士”字型钢牛腿位置绑扎2道开口钢筋，与“士”字型钢牛腿上翼缘与下翼缘之间的腹板进行焊接；
第八步：其余次要梁板结构钢筋与原结构进行植筋连接；
第九步：支设模板，绑扎梁板钢筋；
第十步：在支设的模板浇筑混凝土，形成夹层梁体。
9.根据权利要求8所述的用于高大空间增设混凝土夹层的节点套件的施工方法，其特征在于：所述第一步中单侧锚栓承载力大于四周混凝土梁的最大剪力。
10.根据权利要求8所述的用于高大空间增设混凝土夹层的节点套件的施工方法，其特征在于：所述第二步中钢围套与混凝土柱之间采用钢垫片保持钢围套与混凝土柱空隙2~3mm及平整度。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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