CN116220417A - 钢套筒加固多重约束混凝土柱连接结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

一种钢套筒加固多重约束混凝土柱连接结构及施工方法，包括套装在待加固混凝土柱外侧的加固钢筒体，所述加固钢筒体包括顶部加固钢筒体、底部加固钢筒体以及设置在顶部加固钢筒体和底部加固钢筒体之间的多段中部加固钢筒体，顶部加固钢筒体、多段中部加固钢筒体和底部加固钢筒体连接后的高度与待加固混凝土柱的高度相匹配，所述顶部加固钢筒体、中部加固钢筒体和底部加固钢筒体的结构相同均由由两块半圆钢管拼装而成，顶部加固钢筒体与中部加固钢筒体、相邻中部加固钢筒体以及中部加固钢筒体底部加固钢筒体之间均通过弧形卡扣和H型钢连接，所述顶部加固钢筒体、中部加固钢筒体和底部加固钢筒体与待加固混凝土柱之间的间隙内浇筑有混凝土。本发明能够更好地约束原混凝土柱及新浇筑混凝土，使其共同受力，可较大地提高加固柱的承载能力和变形能力，具有更好地加固效果。

Description

钢套筒加固多重约束混凝土柱连接结构及施工方法

技术领域

本发明涉及一种钢套筒加固多重约束混凝土柱连接结构及施工方法。

背景技术

对于使用年限较长的既有建筑，由于受到长时间的物理及化学侵蚀作用，既有钢筋混凝土柱表层的混凝土易破坏脱落，导致柱子承载能力降低，不能满足耐久性要求。同时，在既有建筑上添加设备或者改变其使用功能的需求也十分常见。以上两方面原因均可能导致既有钢筋混凝土柱不能满足当前的设计要求，因此，有必要对既有钢筋混凝土柱进行加固处理。现有的混凝土柱加固方法主要有钢筋混凝土增大截面法、粘贴钢板法、粘贴纤维布法或钢套管加固法。采用钢筋混凝土增大截面法需要支护模板，采用粘贴钢板法和粘贴纤维布法需要使用建筑结构胶、打锚固钉等操作，均具有施工复杂、工作量大、成本高等缺点。而且，上述三种方式的构件在受力性能上均具有薄弱之处，如采用钢筋混凝土增大截面法时存在新旧混凝土结合面可能脱离的问题，采用粘贴材料法存在钢板与混凝土结合面、纤维增强复合材料与混凝土结合面的粘胶质量和耐久性问题。而钢套管加固法不需要现场支护模板，且利用钢管对混凝土的约束作用能够使加固构件具有优于采用其他加固方案的受力性能，从而节省施工成本、节省材料、节省建筑空间。基于钢套管加固法的以上优点，为了推广应用，工程和研究人员从加固设计和实施、力学性能研究等方面做了不少工作。不过，一方面，已有的钢套管加固方法大多只采用了单层钢套管进行加固，鲜有对多重套管加固技术的研究和应用；另一方面，在加固实施过程中，需要在原混凝土柱外围新增设钢套管，而钢套管在预制、运输及施工安装时均存在困难。具体地，在施工过程中，需要在原混凝土柱周围对多片或多段钢管进行大量的现场焊接或螺栓连接工作，存在以下问题：若钢管分段数少，每一片钢管的尺寸和重量大，运输和安装困难；若钢管分段数大，则现场焊接或螺栓连接工作量大；若采用逐层包裹钢管形成多重套管的方案，施工工作量倍增，难以实施。

发明内容

为实现上述目的，本发明首先提出了一种较大地提高加固柱的承载能力和变形能力，加固效果好的钢套筒加固多重约束混凝土柱连接结构及施工方法。

本发明涉及一种钢套筒加固多重约束混凝土柱连接结构，包括套装在待加固混凝土柱外侧的加固钢筒体，所述加固钢筒体包括顶部加固钢筒体、底部加固钢筒体以及设置在顶部加固钢筒体和底部加固钢筒体之间的多段中部加固钢筒体，顶部加固钢筒体、多段中部加固钢筒体和底部加固钢筒体连接后的高度与待加固混凝土柱的高度相匹配，所述顶部加固钢筒体、中部加固钢筒体和底部加固钢筒体的结构相同均由由两块半圆钢管拼装而成，顶部加固钢筒体与中部加固钢筒体、相邻中部加固钢筒体以及中部加固钢筒体底部加固钢筒体之间均通过弧形卡扣和H型钢连接，所述顶部加固钢筒体、中部加固钢筒体和底部加固钢筒体与待加固混凝土柱之间的间隙内浇筑有混凝土。

本实施方式中，所述半圆钢管沿圆周方向两端的顶面和底面上均对称设有凹槽，凹槽的大小、深度与弧形卡扣相匹配，所述半圆钢管沿圆周方向的两端上、固定有沿径向凸出的纵向加劲肋，所述纵向加劲肋沿半圆钢管轴向布设，纵向加劲肋的两端与半圆钢管两端的凹槽的底部平齐，半圆钢管的内壁上、固定有与纵向加劲肋平行布设的连接板，连接板到纵向加劲肋的间距不小于待加固混凝土柱的半径，连接板的顶部和底部靠近其两端部的位置均设有沿轴向布设的卡槽，连接板上、同侧的两卡槽之间的间距不小于待加固混凝土柱的直径，所述卡槽的深度不小于H型钢的腹板高度的一半、不大于H型钢的腹板高度，卡槽的宽度与H型钢的腹板厚度相匹配。

本实施方式中，所述弧形卡扣包括与半圆钢管弧度相匹配的弧形板和设置在弧形板沿轴向布设的中心线上的、沿弧形板径向凸出的径向板，所述径向板到弧形板端部的距离与凹槽的长度相匹配，所述弧形板和径向板的顶面以及底面、沿顶面和底面长度方向的中心线分别开设有顶部插槽和底部插槽，所述顶部插槽和底部插槽的深度相同，且所述弧形板的顶部插槽和径向板的顶部插槽相互连通，所述弧形板的底部插槽和径向板的底部插槽相互连通，所述弧形板顶部插槽和底部插槽的宽度与半圆钢管的厚度相匹配，所述径向板顶部插槽和底部插槽的宽度与纵向加劲肋厚度的两倍相匹配，所述弧形卡扣的顶部插槽与底部插槽之间的中隔板厚度为所述凹槽深度的两倍。

本实施方式中，所述H型钢包括腹板和设置在腹板两端的翼板，所述腹板的长度与相对半圆钢管内的、两块连接板的相背侧之间的间距相匹配。

本实施方式中，H型钢的腹板的高度为卡槽的深度的两倍。

本实施方式中，组成顶部加固钢筒体的两块半圆钢管的顶部通过半弧形卡扣和短H型钢与顶面连接，底部加固钢筒体通过半弧形卡扣和短H型钢与待加固混凝土柱所在的地面连接，所述半弧形卡扣包括与半圆钢管弧度相匹配的半弧形板和设置在半弧形板沿轴向布设的中心线上的、沿半弧形板径向凸出的半径向板，所述半弧形板和半径向板的高度为弧形板和径向板高度的一半，所述半径向板到半弧形板端部的距离与凹槽的长度相匹配，所述半弧形板和半径向板的顶面或底面、沿顶面或底面长度方向的中心线分别开设有第一插槽，所述半弧形板的第一插槽和半径向板的第一插槽相互连通，所述第一插槽与弧形卡扣的顶部插槽深度相同，所述半弧形板第一插槽的宽度与半圆钢管的厚度相匹配，所述半径向板第一插槽的宽度与纵向加劲肋厚度的两倍相匹配，所述弧形卡扣的底板厚度与所述凹槽深度相匹配，所述短H型钢包括短腹板和设置在短腹板两端的短翼板，所述短腹板的长度与H型钢的腹板长度相同，所述短翼板的高度以及短腹板的高度为H型钢腹板高度的一半。

本实施方式中，所述待加固混凝土柱外侧沿轴向固定有多个钢扎带。

本发明还包括一种钢套筒加固多重约束混凝土柱的施工方法，利用上述的钢套筒加固多重约束混凝土柱连接结构，具体包括如下步骤：

步骤S1：在工厂提前预制半圆钢管和钢扎带；

步骤S2：将预制好的半圆钢管、钢扎带运输至加固场地，先清理待加固混凝土柱及其下面混凝土楼板，先在待加固混凝土柱上按一定间距绑扎钢扎带；

步骤S3：然后从下往上安装半圆钢管，先在混凝土板上固定住两个半弧形卡扣及两个短H型钢，然后将组成底部加固钢筒体的两块半圆钢管的底部对应插入半弧形卡扣及短H型钢中，然后在底部加固钢筒体的顶部的凹槽内插装弧形卡扣，在相邻连接板之间插装H型钢，然后再依次拼装多组中部加固钢筒体以及顶部加固钢筒体；最后在组成顶部加固钢筒体的两块半圆钢管顶部凹槽内插装两个半弧形卡扣,在顶部相邻连接板之间插装短H型钢；

步骤S4：通过顶部加固钢筒体的顶部开口对加固钢筒体与待加固混凝土柱之间的间隙内浇筑混凝土，待混凝土凝固、强度达标后即完成加固。

本发明还包括另一种钢套筒加固多重约束混凝土柱的施工方法，利用上述的钢套筒加固多重约束混凝土柱连接结构，包括如下步骤：

步骤S1：在工厂提前预制半圆钢管和钢扎带；

步骤S2：将预制好的半圆钢管、钢扎带运输至加固场地，先清理待加固混凝土柱及其下面混凝土楼板，先在待加固混凝土柱上按一定间距绑扎钢扎带；

步骤S3：然后从下往上安装半圆钢管，先在混凝土板上固定住两个半弧形卡扣及两个短H型钢，然后将组成底部加固钢筒体的两块半圆钢管的底部对应插入半弧形卡扣及短H型钢中，然后在底部加固钢筒体的顶部的凹槽内插装弧形卡扣，在相邻连接板之间插装H型钢，然后再底部加固钢筒体与将待加固混凝土柱之间的间隙内浇筑混凝土，待混凝土凝固、强度达标后，再依次拼装中部加固钢筒体，每拼装完一组中部加固钢筒体，就对中部加固钢筒体与待加固混凝土柱之间的间隙内浇筑混凝土；

步骤S4：拼装顶部加固钢筒体，在组成顶部加固钢筒体的两块半圆钢管顶部凹槽内插装两个半弧形卡扣,在顶部相邻连接板之间插装短H型钢，通过顶部加固钢筒体的顶部开口浇筑混凝土，使得混凝土将待加固混凝土柱与顶部加固钢筒体之间的填充空间填充满，待混凝土凝固、强度达标后即完成加固。

本发明与现有技术相比，具有如下显著优点：

(1)相比现有混凝土柱加固存在的新旧混凝土结合面、钢板与混凝土结合面、粘贴纤维增强复合材料与混凝土结合面这种受力薄弱部位导致加固效果不好的缺点，本发明利用钢扎带绑扎待加固混凝土柱、利用弧形卡扣和H型钢将多个半圆钢套筒单元约束连接形成加固钢筒体。通过钢扎带、连接板、半圆钢管对混凝土和原混凝土柱的横向约束作用，使内部混凝土形成三向受压状态，提高了柱的承载能力和变形能力，使加固钢筒体、混凝土和混凝土柱共同受力，降低了新旧混凝土结合面受力薄弱部位导致加固效果不好的缺点。

(2)相比于现有加固中需要在加固现场支护模板、现场焊接、现场螺栓连接或粘结构胶等较复杂的施工流程，本发明加固钢筒体可以在工厂提前预制。施工时，只需将拼装加固钢筒体的材料运输到加固现场后可对待加固混凝土柱通过钢扎带绑扎，在绑扎钢扎带后的待加固混凝土柱外拼装加固钢筒体并浇筑混凝土，采用这种方式，施工方便，省时省力，而且施工过程中，不需要支护模板、不需要现场焊接、螺栓连接或粘结构胶。

(3)本申请将加固钢筒体沿待加固混凝土柱分隔为顶部加固钢筒体、多段中部加固钢筒体和底部加固钢筒体，使得每段加固钢筒体尺寸较小，方便运输，且加固钢筒体无论是自身拼装、还是相互连接时，均无螺栓连接、无焊接，只需将拼装加固钢筒体的材料运输到加固现场横向组装、竖向叠加拼装即可，节省人力及物力成本，提供施工安全性，较大地提高施工速度，缩短施工周期。

(4)本申请可在组装完成一段加固钢筒体后即对此段浇筑混凝土振捣密实，然后再往上依次叠加组装，直至整个加固钢筒体组装完成。这种边组装边浇筑及振捣混凝土的做法，可提高混凝土密实度，消除混凝土的蜂窝麻面等现象，提高混凝土强度，提高加固效果。

综上所述，本发明先在待加固混凝土柱的竖向方向上以一定间隔绑扎钢扎带，完成第一道约束构造的施工；然后，在待加固钢筋混凝土柱周围，利用(半)弧形卡扣与(短)H型钢将多个半圆钢套筒单元先横向组合装配后再竖向叠加装配，形成完整的双重约束加固钢筒体，同时完成第二道和第三道约束构造的施工；待加固混凝土柱与加固钢筒体形成填充空间，往填充空间浇筑混凝土，使钢扎带、双重约束加固钢筒体、混凝土与原结构混凝土柱共同受力。采用本发明配件的预制、运输、施工方便，无需现场焊接工作，无需螺栓连接，人力及物力成本较低。同时，本发明的构造方式具有由钢扎带、双重约束加固钢筒体组成的对加固混凝土柱的三重约束作用。相比已有钢套管加固技术，能够更好地约束原混凝土柱及新浇筑混凝土，使其共同受力，可较大地提高加固柱的承载能力和变形能力，具有更好地加固效果。

附图说明

图1是待加固混凝土柱的立面图。

图2是绑扎好钢扎带的混凝土柱的立面图。

图3是完全加固后混凝土柱的立面图。

图4是图3中A-A剖面图。

图5是图3中B-B剖面图。

图6是图4中C-C剖面图。

图7是图4中D-D剖面图。

图8是半圆钢套筒单元的平面示意图。

图9是图8中半圆钢套筒单元的E-E剖面图。

图10是半圆钢套筒单元中连接板的示意图。

图11是弧形卡扣的俯视图。

图12是弧形卡扣的正视图。

图13是半弧形卡扣的正视图。

附图中：1、半圆钢管；2、弧形卡扣；21、弧形板；22、径向板；23、顶部插槽；24、底部插槽；3、半弧形卡扣；4、混凝土板；5待加固混凝土柱；6、混凝土；7、H型钢；71、腹板；8、连接板；9、短H型钢；91、短腹板；10、卡槽；11、凹槽；12、钢扎带；13、纵向加劲肋；14、环向加劲肋。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1至12所示，本发明提供一种钢套筒加固多重约束混凝土柱连接结构，包括半圆钢管1、弧形卡扣2、半弧形卡扣3、混凝土板4、待加固混凝土柱5、混凝土6、H型钢7、腹板71、连接板8、短H型钢9、短腹板91、卡槽10、凹槽11、钢扎带12、纵向加劲肋13、环向加劲肋14。

如图2-图5所示，所述半圆钢管1、弧形卡扣2、半弧形卡扣3、H型钢7、连接板8、短H型钢9、钢扎带12、纵向加劲肋13、环向加劲肋14都在工厂提前预制好，具体尺寸根据实际加固需求及相关规范确定。一片半圆钢管1与一片连接板8、两片纵向加劲肋13、六片环向加劲肋14(上下各三片)连接形成一套半圆钢套筒单元。两套半圆钢套筒单元通过弧形卡扣2或半弧形卡扣3、H型钢7或短H型钢9连接形成一节加固钢筒体。若干节加固钢筒体通过弧形卡扣2、H型钢7连接形成整套柱子的加固钢筒体。

如图2所示，所述钢扎带12的材料和尺寸根据加固需求和相关规范确定，钢扎带12的布置间距及数量也根据加固需求和相关规范确定。如图2、图4所示，钢扎带12对待加固混凝土柱5形成第一道约束作用。在计算其约束作用时，建议参考箍筋对混凝土柱的约束作用计算方法，即假设在达到加固柱承载力时，钢扎带能够受拉屈服，从而计算其发挥的约束效应。

如图11所示，弧形卡扣2包括与半圆钢管1弧度相匹配的弧形板和设置在弧形板沿轴向布设的中心线上的、沿弧形板径向凸出的径向板，所述弧形板和径向板的高度相匹配，所述弧形板和径向板的顶部和底部、沿顶部和底部长度方向的中心线分别开设有顶部插槽和底部插槽，所述弧形板的顶部插槽和径向板的顶部插槽相互连通，所述弧形板的底部插槽和径向板的底部插槽相互连通，所述弧形板顶部插槽和底部插槽的宽度与半圆钢管1的厚度相匹配，所述径向板顶部插槽和底部插槽的宽度与纵向加劲肋13厚度的两倍相匹配，组装时，上侧半圆钢管1和半圆钢管1内侧的纵向加劲肋13插装在弧形卡扣2的顶部插槽内，下侧半圆钢管1和纵向加劲肋13插装在弧形卡扣2的底部插槽中，从而通过弧形卡扣2在径向上、将上下侧的半圆钢管1约束住。如图13所示，所述半弧形卡扣3为弧形卡扣2的一半，即只有底部插槽或顶部插槽。

作为优选，弧形卡扣2、半弧形卡扣3、连接板8、纵向加劲肋13、环向加劲肋14的制作材料选择钢材，具体尺寸按照加固实际情况和规范设计。

如图8、图9所示，所述半圆钢管1与连接板8、纵向加劲肋13、环向加劲肋14在加工厂提前连接好；半圆钢管1的两端内壁上、固定有沿径向凸出的纵向加劲肋13，半圆钢管1的内壁上、固定有与纵向加劲肋13平行的连接板8，连接板8到纵向加劲肋13的间距不小于待加固混凝土柱5的半径，连接板8的顶部和底部靠近两端部的位置均设有沿轴向布设的卡槽10，同侧两卡槽10之间的间距不小于待加固混凝土柱5的直径，卡槽10的深度为H型钢7的腹板71的高度的一半；相对半圆钢管1连接时，相对半圆钢管1内的连接板8通过插装在卡槽10内的H型钢7连接，所述H型钢7包括腹板71和腹板71两端的翼板，所述腹板71的长度与相对半圆钢管1内连接板8相背侧之间的间距相匹配；

半圆钢管1顶部和底部的内壁上、在纵向加劲肋13与连接板8之间、连接板8两端之间固定有沿圆周方向布设的环向加劲肋14，环向加劲肋14与纵向加劲肋13之间设有与弧形卡扣2和半弧形卡扣3相匹配的间隔，

本实施例中，每组环向加劲肋沿半圆钢管1轴向均匀布设，所述半圆钢管1、连接板8和纵向加劲肋13的高度相匹配；作为优选，半圆钢管1与连接板8、纵向加劲肋13、环向加劲肋14之间的连接方式选择焊接。

如图9所示，所述半圆钢管1的高度可取待加固混凝土柱5的建筑模数的倍数，这样可成套化生产加固需要的构件。所述半圆钢管1、弧形卡扣2、连接板8、H型钢7、纵向加劲肋13、环向加劲肋14的预制数量根据实际加固需求及半圆钢管1的高度确定。

如图8、图9所示，所述一套半圆钢套筒单元的制作方法如下：

(1)先制作半圆钢管1：对半切割一个圆形截面钢管形成半圆钢管1，然后半圆钢管1两端的顶面和底面上对称切割凹槽11，凹槽11的高度为弧形卡扣2的底部插槽24与顶部插槽23的底部间距的一半，这样方便后续组装时放置弧形卡扣2，且上下侧半圆钢管1连接后，不留缝隙；

(2)连接板8在工厂提前预制，在连接板8的上边缘和下边缘应分别开两个卡槽10，上下边缘的卡槽10应在同一竖向位置，方便后续组装时放置H型钢7的腹板71，卡槽10的宽度及深度分别根据H型钢7的腹板71厚度及H型钢7的长度确定；卡槽10的深度优选为H型钢7长度的一半，这样后续组装时H型钢7可各一半放置在上下钢套管单元1中的连接板8上的卡槽10中，将上下连接板8约束住。如图6所示，为方便批量制作构件，所述布置于一整套柱子加固钢筒体的最顶部和最底部的短H型钢9为H型钢7长度的一半；所述布置于一整套柱子加固钢筒体的最顶部和最底部的半弧形卡扣3为弧形卡扣2的一半。

半圆钢管1和连接板8制作好后，将预制好的连接板8焊接在半圆钢管1上，连接板8的焊接位置需考虑连接板8与待加固混凝土柱5之间有足够的空间，保证安装时，连接板8与待加固混凝土柱5不会干涉；

(3)将预制好的两片纵向加劲肋13焊接在半圆钢管1周向的两端上，纵向加劲肋13的上下高度平齐半圆钢管1的凹槽11的底部，纵向加劲肋13宽度及厚度由实际受力情况计算确定；纵向加劲肋13沿半圆钢管1轴向布设，纵向加劲肋13的作用为增强钢管连接处的承载能力，防止钢管受压屈曲破坏。

(4)将预制好的六片环向加劲肋14焊接在半圆钢管1上，环向加劲肋14的尺寸由实际受力情况计算确定；将环向加劲肋14分别在半圆钢管1的上、下两端，并且平齐半圆钢管1的上下端面，在半圆钢管1放置弧形卡扣2的位置处及连接板8上放置H型钢7的位置处需预留好空间，方便后续组装时放置弧形卡扣2和H型钢7进行拼装连接；环向加劲肋14可以增大上下半圆连接件单元边缘的接触面积，提高半圆钢管边缘的承载能力和稳定性。

如图4、图5所示，H型钢7的腹板71放置在连接板8的卡槽10里，通过约束上下半圆钢套筒单元中的连接板8，形成一个约束区，对待加固混凝土柱5以及内部混凝土6提供约束，为第二道约束作用；如图4、图5所示，弧形卡扣2放置在两套半圆钢套筒单元相互连接的边缘凹槽11处，将半圆钢管1、纵向加劲肋13连接约束起来，传递半圆钢管1的环向拉力，从而为待加固混凝土柱5以及内部混凝土6提供约束，为第三道约束作用。

具体加固流程如下：

将预制好的半圆钢管1、弧形卡扣2、半弧形卡扣3、H型钢7、短H型钢9、钢扎带12运输至加固场地，先清理待加固混凝土柱5及其下面混凝土楼板4，先在待加固混凝土柱5上按一定间距绑扎钢扎带12；

然后从下往上安装半圆钢管1，先在混凝土板4上固定住两个半弧形卡扣3及两个短H型钢9，然后将两块半圆钢管1的底部对应套进半弧形卡扣3及短H型钢9中，然后在这两块半圆钢管1的顶部的凹槽11内插装弧形卡扣2，在相邻连接板8之间插装H型钢7，以此往上拼装连接；

最后在顶部最后两块半圆钢管1的顶部凹槽11内插装两个半弧形卡扣3,在相邻连接板8之间插装短H型钢9，完成整个柱子加固钢筒体的安装。

上述为半圆钢管1的连接流程，而浇筑混凝土6的方式有两种：

第一种是在每段半圆钢管1被连接成一节加固钢筒体后即可浇筑混凝土6，振捣密实后，再往上继续叠加半圆钢管1，然后继续浇筑混凝土6并振捣密实，直到整套柱子加固钢筒体组装浇筑完成。

第二种是先将半圆钢管1全部组装加固完成，然后在半圆钢管1与待加固混凝土柱5形成的填充空间的上方往下浇筑混凝土6，待混凝土6强度达标后即完成加固。

本实施例中，将第一种作为优选，混凝土6分多次浇筑，每次浇筑完后通过振动棒将混凝土6振捣密实，然后继续下一次浇筑。加固完成后在整个柱子加固钢筒体周围设有防锈漆层，防止钢材生锈。

实施例1：

本发明还包括一种钢套筒加固多重约束混凝土柱的施工方法，

步骤S1：在工厂提前预制好半圆钢管、连接板、纵向加劲肋、环向加劲肋、弧形卡扣、半弧形卡扣、H型钢、短H型钢、钢扎带。并将半圆钢管与连接板、纵向加劲肋、环向加劲肋提前连接形成半圆钢套筒单元；

步骤S2：确定待加固位置，将若干套半圆钢套筒单元、H型钢、弧形卡扣及两件套半弧形卡扣、两件套短H型钢、若干件钢扎带运输至加固场地；

步骤S3：清理待加固混凝土柱的表面及下面混凝土楼板，先在待加固混凝土柱上按一定间距绑扎钢扎带，然后确定半圆钢套筒单元预放置的位置，先在混凝土板上固定住两件半弧形卡扣及两件短H型钢，然后将两套半圆钢套筒单元的下部区域套进半弧形卡扣及短H型钢中；

步骤S4：然后在这两套半圆钢套筒单元的上部连接区域放置两个弧形卡扣及两个H型钢，将半圆钢套筒单元约束连接形成一节加固钢筒体，然后往里浇筑混凝土，振捣密实后继续套上两套半圆钢套筒单元，以此类推。

步骤S5：在放置顶部最后两套半圆钢套筒单元时，将这两套半圆钢套筒单元的下部区域套进前两套半圆钢套筒单元的上部区域中已经扣好的弧形卡扣和H型钢上，然后在这两套半圆钢套筒单元的上部区域放置两件半弧形卡扣及两件短H型钢将它们约束连接住，完成整个柱子加固钢筒体的安装。然后往顶部的加固钢筒体中浇筑混凝土，振捣密实后即浇筑完成，待混凝土强度达标后即加固完成。

步骤S6：加固完成后在柱子加固钢筒体的外围粉刷防锈漆，防止加固钢套管腐蚀生锈。

实施例2：

本实施例与实施例1不同之处在与，先将半圆钢管1全部组装加固完成，然后在半圆钢管1与待加固混凝土柱5形成的填充空间的上方往下浇筑混凝土6，待混凝土6强度达标后即完成加固。

步骤S1：在工厂提前预制好半圆钢管、连接板、纵向加劲肋、环向加劲肋、弧形卡扣、半弧形卡扣、H型钢、短H型钢、钢扎带。并将半圆钢管与连接板、纵向加劲肋、环向加劲肋提前连接形成半圆钢套筒单元；

步骤S2：确定待加固位置，将若干套半圆钢套筒单元、H型钢、弧形卡扣及两件半弧形卡扣、两件短H型钢、若干件钢扎带运输至加固场地；

步骤S3：清理待加固混凝土柱的表面及下面混凝土楼板，先在待加固混凝土柱上按一定间距绑扎钢扎带，然后确定半圆钢套筒单元预放置的位置，先在混凝土板上固定住两件半弧形卡扣及两件短H型钢，然后将两套半圆钢套筒单元的下部区域套进半弧形卡扣及短H型钢中；

步骤S4：然后在这两套半圆钢套筒单元的上部连接区域放置两个弧形卡扣及H型钢，将半圆钢套筒单元约束连接形成一节加固钢筒体；然后继续往前面两件弧形卡扣及H型钢上放置两套半圆钢套筒单元，以此类推。

步骤S5：在放置顶部最后两套半圆钢套筒单元时，将这两套半圆钢套筒单元的下部区域套进前两套半圆钢套筒单元的上部区域中已经扣好的弧形卡扣和H型钢上，然后在这两套半圆钢套筒单元的上部区域放置两件半弧形卡扣及两件短H型钢将它们约束连接住，完成整个柱子加固钢筒体的安装。然后在加固钢筒体与待加固混凝土柱形成的填充空间的上方往下浇筑混凝土，待混凝土强度达标后即加固完成。

步骤S6：加固完成后在柱子加固钢筒体的外围粉刷防锈漆，防止加固钢套管腐蚀生锈。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种钢套筒加固多重约束混凝土柱连接结构，其特征在于：包括套装在待加固混凝土柱外侧的加固钢筒体，所述加固钢筒体包括顶部加固钢筒体、底部加固钢筒体以及设置在顶部加固钢筒体和底部加固钢筒体之间的多段中部加固钢筒体，顶部加固钢筒体、多段中部加固钢筒体和底部加固钢筒体连接后的高度与待加固混凝土柱的高度相匹配，所述顶部加固钢筒体、中部加固钢筒体和底部加固钢筒体的结构相同均由由两块半圆钢管拼装而成，顶部加固钢筒体与中部加固钢筒体、相邻中部加固钢筒体以及中部加固钢筒体底部加固钢筒体之间均通过弧形卡扣和H型钢连接，所述顶部加固钢筒体、中部加固钢筒体和底部加固钢筒体与待加固混凝土柱之间的间隙内浇筑有混凝土。

2.根据权利要求1所述的钢套筒加固多重约束混凝土柱连接结构，其特征在于：所述半圆钢管沿圆周方向两端的顶面和底面上均对称设有凹槽，凹槽的大小、深度与弧形卡扣相匹配，所述半圆钢管沿圆周方向的两端上、固定有沿径向凸出的纵向加劲肋，所述纵向加劲肋沿半圆钢管轴向布设，纵向加劲肋的两端与半圆钢管两端的凹槽的底部平齐，半圆钢管的内壁上、固定有与纵向加劲肋平行布设的连接板，连接板到纵向加劲肋的间距不小于待加固混凝土柱的半径，连接板的顶部和底部靠近其两端部的位置均设有沿轴向布设的卡槽，连接板上、同侧的两卡槽之间的间距不小于待加固混凝土柱的直径，所述卡槽的深度不小于H型钢的腹板高度的一半、不大于H型钢的腹板高度，卡槽的宽度与H型钢的腹板厚度相匹配。

3.根据权利要求2所述的钢套筒加固多重约束混凝土柱连接结构，其特征在于：所述弧形卡扣包括与半圆钢管弧度相匹配的弧形板和设置在弧形板轴向布设的中心线上的、沿弧形板径向凸出的径向板，所述径向板到弧形板端部的距离与凹槽的长度相匹配，所述弧形板和径向板的顶面以及底面、沿顶面和底面长度方向的中心线分别开设有顶部插槽和底部插槽，所述顶部插槽和底部插槽的深度相同，且所述弧形板的顶部插槽和径向板的顶部插槽相互连通，所述弧形板的底部插槽和径向板的底部插槽相互连通，所述弧形板顶部插槽和底部插槽的宽度与半圆钢管的厚度相匹配，所述径向板顶部插槽和底部插槽的宽度与纵向加劲肋厚度的两倍相匹配，所述弧形卡扣的顶部插槽与底部插槽之间的中隔板厚度为所述凹槽深度的两倍。

4.根据权利要求3所述的钢套筒加固多重约束混凝土柱连接结构，其特征在于：所述H型钢包括腹板和设置在腹板两端的翼板，所述腹板的长度与相对半圆钢管内的、两块连接板的相背侧之间的间距相匹配。

5.根据权利要求4所述的钢套筒加固多重约束混凝土柱连接结构，其特征在于：H型钢的腹板的高度为卡槽的深度的两倍。

6.根据权利要求5所述的钢套筒加固多重约束混凝土柱连接结构，其特征在于：组成顶部加固钢筒体的两块半圆钢管的顶部通过半弧形卡扣和短H型钢与顶面连接，底部加固钢筒体通过半弧形卡扣和短H型钢与待加固混凝土柱所在的地面连接，所述半弧形卡扣包括与半圆钢管弧度相匹配的半弧形板和设置在半弧形板沿轴向布设的中心线上的、沿半弧形板径向凸出的半径向板，所述半弧形板和半径向板的高度为弧形板和径向板高度的一半，所述半径向板到半弧形板端部的距离与凹槽的长度相匹配，所述半弧形板和半径向板的顶面或底面、沿顶面或底面长度方向的中心线分别开设有第一插槽，所述半弧形板的第一插槽和半径向板的第一插槽相互连通，所述第一插槽与弧形卡扣的顶部插槽深度相同，所述半弧形板第一插槽的宽度与半圆钢管的厚度相匹配，所述半径向板第一插槽的宽度与纵向加劲肋厚度的两倍相匹配，所述弧形卡扣的底板厚度与所述凹槽深度相匹配，所述短H型钢包括短腹板和设置在短腹板两端的短翼板，所述短腹板的长度与H型钢的腹板长度相同，所述短翼板的高度以及短腹板的高度为H型钢腹板高度的一半。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的钢套筒加固多重约束混凝土柱连接结构，其特征在于：所述待加固混凝土柱外侧沿轴向固定有多个钢扎带。

8.一种钢套筒加固多重约束混凝土柱的施工方法，利用权利要求6任意一项所述的钢套筒加固多重约束混凝土柱连接结构，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤S1：在工厂提前预制半圆钢管和钢扎带；

步骤S2：将预制好的半圆钢管、钢扎带运输至加固场地，先清理待加固混凝土柱及其下面混凝土楼板，先在待加固混凝土柱上按一定间距绑扎钢扎带；

步骤S3：然后从下往上安装半圆钢管，先在混凝土板上固定住两个半弧形卡扣及两个短H型钢，然后将组成底部加固钢筒体的两块半圆钢管的底部对应插入半弧形卡扣及短H型钢中，然后在底部加固钢筒体的顶部的凹槽内插装弧形卡扣，在相邻连接板之间插装H型钢，然后再依次拼装多组中部加固钢筒体以及顶部加固钢筒体；最后在组成顶部加固钢筒体的两块半圆钢管顶部凹槽内插装两个半弧形卡扣,在顶部相邻连接板之间插装短H型钢；

步骤S4：通过顶部加固钢筒体的顶部开口对加固钢筒体与待加固混凝土柱之间的间隙内浇筑混凝土，待混凝土凝固、强度达标后即完成加固。

9.一种钢套筒加固多重约束混凝土柱的施工方法，利用权利要求6任意一项所述的钢套筒加固多重约束混凝土柱连接结构，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤S1：在工厂提前预制半圆钢管和钢扎带；

步骤S2：将预制好的半圆钢管、钢扎带运输至加固场地，先清理待加固混凝土柱及其下面混凝土楼板，先在待加固混凝土柱上按一定间距绑扎钢扎带；

步骤S3：然后从下往上安装半圆钢管，先在混凝土板上固定住两个半弧形卡扣及两个短H型钢，然后将组成底部加固钢筒体的两块半圆钢管的底部对应插入半弧形卡扣及短H型钢中，然后在底部加固钢筒体的顶部的凹槽内插装弧形卡扣，在相邻连接板之间插装H型钢，然后再底部加固钢筒体与将待加固混凝土柱之间的间隙内浇筑混凝土，待混凝土凝固、强度达标后，再依次拼装中部加固钢筒体，每拼装完一组中部加固钢筒体，就对中部加固钢筒体与待加固混凝土柱之间的间隙内浇筑混凝土；

步骤S4：拼装顶部加固钢筒体，在组成顶部加固钢筒体的两块半圆钢管顶部凹槽内插装两个半弧形卡扣,在顶部相邻连接板之间插装短H型钢，通过顶部加固钢筒体的顶部开口浇筑混凝土，使得混凝土将待加固混凝土柱与顶部加固钢筒体之间的填充空间填充满，待混凝土凝固、强度达标后即完成加固。

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