CN211818221U - 一种柱置换混凝土加固装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种柱置换混凝土加固装置，设置在上一层楼面与待置换层楼面之间的待置换柱上，所述柱置换混凝土加固装置包括支撑钢管、千斤顶和梁托，所述支撑钢管平行于待置换柱布置、且间隔设置在待置换柱的周圈，所述支撑钢管的下端与待置换层楼面的上表面相接，支撑钢管的上端通过千斤顶与上一层楼面的下表面相接，所述千斤顶的顶升方向与楼层高度方向一致，所述梁托设置在上一层楼面混凝土柱的柱脚周圈。上述技术方案中提供的柱置换混凝土加固装置，其能有效解决建筑工程结构中层或底层支柱达不到强度要求，需要置换支柱的问题。

Description

一种柱置换混凝土加固装置

技术领域

本实用新型涉及加固工程技术领域，具体涉及一种柱置换混凝土加固装置。

背景技术

随着我国建筑行业的迅速发展，人们对建筑工程结构加固的要求越来越高。对于建筑工程的加固工程，可以分为建筑结构体系加固和构件加固，建筑结构体系加固是针对建筑结构整体抗震性能不足现行抗震鉴定标准而进行的加固，构件加固是针对局部构件承载力不足而进行的局部构件的加固。在建设施工的自检过程中经常会出现支柱混凝土强度达不到要求的情况，而当待置换支柱位于中层或底层时更是一大难题，因此，亟需设计一种新的技术方案，以综合解决该问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种柱置换混凝土加固装置，其能有效解决建筑工程结构中层或底层支柱达不到强度要求，需要置换支柱的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了以下技术方案：

一种柱置换混凝土加固装置，设置在上一层楼面与待置换层楼面之间的待置换柱上，所述柱置换混凝土加固装置包括支撑钢管、千斤顶和梁托，所述支撑钢管平行于待置换柱布置、且间隔设置在待置换柱的周圈，所述支撑钢管的下端与待置换层楼面的上表面相接，支撑钢管的上端通过千斤顶与上一层楼面的下表面相接，所述千斤顶的顶升方向与楼层高度方向一致，所述梁托设置在上一层楼面混凝土柱的柱脚周圈。

进一步地方案为，下一层楼面混凝土柱的柱顶周圈也设置有梁托。

进一步地方案为，所述梁托包括与混凝土柱形状相同的内箍板和外箍板，所述内箍板与混凝土柱紧贴设置，所述外箍板设置在所述内箍板外，且内箍板与外箍板之间沿其周向间隔设置有工字钢，所述工字钢的纵向与内箍板、外箍板之间的间距方向一致。

进一步地方案为，所述内箍板通过化学锚栓与混凝土柱固定连接，所述化学锚栓水平布置，且化学锚栓的布置方向与内箍板、外箍板的间距方向一致。

更进一步地方案为，所述工字钢通过焊接方式固定在内箍板和外箍板之间。

上述技术方案中提供的柱置换混凝土加固装置，设置支撑钢管、千斤顶和梁托，在上一层楼面的混凝土柱柱脚和待置换层楼面的混凝土柱柱顶设置梁托，为了托换上层楼层的荷载，以保证实现待置换柱所在层的置换，梁托采用内外钢封闭箍板，中间焊接工字钢，内箍板植化学锚栓与待置换柱连接，实现对上层楼面混凝土柱柱脚以及下层楼面混凝土柱柱顶的支撑；同时，利用支撑钢管对上一层楼面进行支撑，承担待置换层的荷载，另外在支撑钢管的顶部设置千斤顶，能有效防止后加固次应力发生。

附图说明

图1为实施例1所述柱置换混凝土加固装置的结构示意图；

图2为实施例1中所述梁托的结构示意图；

图3为实施例1中所述支撑钢管的布置方式示意图；

图4为实施例2所述柱置换混凝土加固装置的结构示意图；

图5为实施例2中所述梁托的结构示意图；

图6为实施例3中所述支撑钢管的布置方式示意图。

图中：1-第三层楼面；11-待置换柱；2-第四层楼面；21-柱脚；3-支撑钢管；31-钢拉结杆；32-千斤顶；4-梁托；41-内箍板；42-外箍板；43-化学锚栓；44-工字钢；5-框架梁。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本实用新型进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本实用新型的一种或几种具体的实施方式，并不对本实用新型具体请求的保护范围进行严格限定。

实施例1

以待置换柱11所在层为三层、总楼高为七层为例，其采取的技术方案如图1～3所示，一种柱置换混凝土加固装置，设置在第四层楼面2与第三层楼面1之间的待置换柱11上，柱置换混凝土加固装置包括支撑钢管3、千斤顶32和梁托4，本实施例中待置换柱11截面为圆形，支撑钢管3平行于待置换柱11布置、且间隔设置在待置换柱11的周圈，支撑钢管3可采用如图3所示的方式布置，避开框架梁5设置有七根，七根支撑钢管3之间还可以设置钢拉结杆31(沿支撑钢管3轴向间隔设置有5根)，以提高支撑钢管3的稳定性和整体性，支撑钢管3的下端与第三层楼面1的上表面相接，支撑钢管3的上端通过千斤顶32与第四层楼面2的下表面相接，千斤顶32的顶升方向与楼层高度方向一致，梁托4设置在第四层楼面2混凝土柱的柱脚21周圈，为托换五、六、七层的荷载，具体地，在第二层楼面混凝土柱的柱顶周圈也设置有梁托4，以提高支撑体系的稳定性和可靠性。

如图2所示，梁托4包括与混凝土柱形状相同的内箍板41和外箍板42，内箍板41与混凝土柱紧贴设置，外箍板42设置在内箍板41外，且内箍板41与外箍板42之间沿其周向间隔设置有工字钢44，工字钢44的纵向与内箍板41、外箍板42之间的间距方向一致，通过焊接方式固定在内箍板41和外箍板42之间；内箍板41通过化学锚栓43与混凝土柱固定连接，化学锚栓43水平布置，且化学锚栓43的布置方向与内箍板41、外箍板42的间距方向一致。

实施例2

依然以待置换柱11所在层为三层、总楼高为七层为例，其采取的技术方案如图3～5所示，一种柱置换混凝土加固装置，设置在第四层楼面2与第三层楼面1之间的待置换柱11上，柱置换混凝土加固装置包括支撑钢管3、千斤顶32和梁托4，本实施例中待置换柱11截面为方形，支撑钢管3平行于待置换柱11布置、且间隔设置在待置换柱11的周圈，支撑钢管3可采用如图5所示的方式布置，避开框架梁5设置有六根，六根支撑钢管3之间还可以设置钢拉结杆31(沿支撑钢管3轴向间隔设置有5根)，以提高支撑钢管3的稳定性和整体性，支撑钢管3的下端与第三层楼面1的上表面相接，支撑钢管3的上端通过千斤顶32与第四层楼面2的下表面相接，千斤顶32的顶升方向与楼层高度方向一致，梁托4设置在第四层楼面2混凝土柱的柱脚21周圈，为托换五、六、七层的荷载，具体地，在第二层楼面混凝土柱的柱顶周圈也设置有梁托4，以提高支撑体系的稳定性和可靠性。

如图4所示，梁托4包括与混凝土柱形状相同的内箍板41和外箍板42，内箍板41与混凝土柱紧贴设置，外箍板42设置在所述内箍板41外，且内箍板41与外箍板42之间沿其周向间隔设置有工字钢44，工字钢44的纵向与内箍板41、外箍板42之间的间距方向一致，通过焊接方式固定在内箍板41和外箍板42之间；内箍板41通过化学锚栓43与混凝土柱固定连接，化学锚栓43水平布置，且化学锚栓43的布置方向与内箍板41、外箍板42的间距方向一致。

上述实施例1和实施例2的施工方法概括为：柱置换混凝土加固装置的支撑——原混凝土柱的凿除——钢筋恢复——模板支设——高强灌浆料浇筑——后续养护

具体为：

(1)基材处理

清除基材表面的松动物(碎石、浮浆、灰尘)、油脂、涂料、封闭膜及其它污染物，对于光滑表面应予凿毛，用水充分润湿界面(灌浆前24h，表面应充分湿润)，但需保证施工前不得留有明水(灌浆前1h，应吸干积水)；

(2)配料搅拌

采用机械搅拌或人工搅拌，推荐采用机械搅拌方式，搅拌时应将GGM高强无收缩灌浆料中按要求比例加入水(每100kg灌浆料用水量为13kg，具体加水量请参照产品使用说明)，拌合用水采用饮用水，水温以5～40℃为宜，边加入边搅拌，直至搅拌均匀；机械搅拌1～2min，若采用手工搅拌，则时间不少于3min(且宜先加入2/3的用水量搅拌2分钟，其后加入剩余用水量继续搅拌至均匀)，否则达不到所需流动度；灌浆方式在一般情况下，用“自重法灌浆”即可，即将浆料直接自模板口灌入，完全依靠浆料自重自行流平并填充整个灌注空间；若灌注面积很大、结构特别复杂或空间很小而距离很远时，可采用“高位漏斗法灌浆”或“压力法灌浆”进行灌浆，以确保浆料能充分填充各个角落；

灌浆施工时应符合下列要求：

a.浆料应从一侧灌入，直至另一侧溢出为止，以利于排出设备机座与混凝土基础之间的空气，使灌浆充实，不得从四侧同时进行灌浆；

b.灌浆开始后，必须连续进行，不能间断，并应尽可能缩短灌浆时间；

c.在灌浆过程中不宜振捣，必要时可用竹板条等进行拉动导流；

d.较长构件灌浆，应采用分段施工，每段长度以10m为宜；

e.灌浆过程中如发现表面有泌水现象，可布撒少量CGM干料，吸干水份；

f.构件灌浆完毕后，要剔除的部分应在灌浆层终凝前进行处理；

g.在灌浆施工过程中直至脱模前，应避免灌浆层受到振动和碰撞，以免损坏未结硬的灌浆层；

h.模板与构件的水平距离应控制在100mm左右，以利于灌浆施工；

i.灌浆中如出现跑浆现象，应及时处理；

j.当构件灌浆量较大时，应采用机械搅拌方式，以保证灌浆施工。

(3)施工方法

将搅拌好的灌浆料灌入已支设好的模板中，在灌注过程中可适当振捣或敲击模板，灌浆完毕后30min内应立即加盖湿草袋或岩棉被，并保持湿润，否则在表面可能出现微小的裂缝；之后1～7d内可拆模，耗用量为2500kg/m³。

其中支模是根据确定的灌浆方式和灌浆施工图支设模板，模板定位标高应高出设备底座上表面至少50mm，模板必须支设严密、稳固，以防松动、漏浆。

(4)养护

灌浆完毕后30分钟内，应立即喷洒养护剂或覆盖塑料薄膜并加盖岩棉被等进行养护，或在灌浆层终凝后立即洒水保湿养护。

表1不同温度条件下的养护时间和拆模时间表

注意事项：

a.搅拌地点应尽量靠近灌浆施工地点，距离不宜过长；

b.每次搅拌量应视使用量多少而定，以保证40min内将料用完；

c.现场使用时，严禁掺入任何外加剂、外掺料；

d.灌浆开始后，必须连续匀速进行，不能间断，并尽可能缩短灌浆时间；

f.加水量应严格控制，如超范围则影响材料性能。

可靠性验算

a.置换柱最大轴力估算

本实施例中需要置换的两根混凝土柱均位于3层，其中实施例1的待置换柱为圆截面，直径为1200mm；实施例2中的待置换柱矩形截面，长宽均为1200mm。根据高层建筑混凝土结构技术规程，高层建筑由恒荷载和活荷载引起的单层单位面积重力，框架与框架-剪力墙结构约为12kN/m²～14kN/m²，剪力墙和筒体结构为13kN/m²～16kN/m²。本实施例(南昌华南城D07地块西站华府项目1#商业、办公楼)为框架-核心筒结构，考虑最不利的情况，本次内力估算时，取16kN/m²，目前项目主体已经施工至7层，为了尽量不影响项目的后续工期，假设主体结构已经施工至第9层，根据结构施工图，可估算出置换柱子的轴力约为：

N＝16×50×6＝4800kN

注：式中的6指的是置换柱上的楼层数目，50为置换柱的支撑面积(偏保守)。

b.梁托计算

在第四层的柱脚和第三层的柱顶处安装梁托，梁托的连接强度应要保证体系的可靠性，梁托的内箍板与柱脚通过化学锚栓连接，采用群锚连接，群锚承担的剪力为：

V＝N＝4800kN

本实施例化学锚栓选用规格：4.8级的M16，根据混凝土结构后锚固技术规程，单个化学锚栓的抗剪承载力设计值为

V_S＝0.5×320×3.14×8²＝32153.6N≈32.1kN

故群锚的数目为

梁托用工字钢选用I25a型号，内、外箍板选用12mm厚的钢板，内、外箍板间距250mm，且采用三道箍板，三道箍板的间距为200mm。实施例1圆形待置换柱中的化学锚栓沿圆周均匀布置，实际总数为200个；实施例2方形待置换柱中化学锚栓每面使用48个，实际总数为192个。梁托处的焊缝均为角焊缝，焊缝质量应满足钢结构质量验收规范的要求。

支撑钢管平面布置

支撑钢管的布置应避开框架梁，由于本实施例中采用的是四层梁平法施工，支撑钢管采用如3和图5所示布置方式，即置换圆形混凝土柱设置7道支撑钢管，置换方形混凝土柱设置6道支撑钢管。

支撑钢管可靠性验算

支撑钢管采用Φ200×6的无缝钢管，钢牌号为Q345，截面几何性质如下：截面面积：A＝36.568cm²，惯性矩：I_x＝1721.994cm⁴，截面模量：W_x＝1721.994cm⁴，截面回转半径为i_x＝6.862cm。经过计算，单根支撑钢管的支撑荷载约为686kN。

下面进行强度和稳定性校核，由于圆管截面无削弱，对于轴向受压构件，当整体稳定性满足设计要求时，其强度也满足要求，根据轴心受压整体稳定验算公式：

式中：

为轴心受压构件的稳定系数；

在进行圆管稳定性校核时，先进行受压杆件长细比计算，求出轴心受压杆件的稳定系数

然后进行强度校核。

长细比λ的计算公式为：

根据长细比，查表可得稳定系数：

将稳定系数

和面积A代入上式，计算可以得到：

计算结果表明，支撑钢管的强度和稳定性均满足要求。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在获知本实用新型中记载内容后，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对其作出若干同等变换和替代，这些同等变换和替代也应视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种柱置换混凝土加固装置，设置在上一层楼面与待置换层楼面之间的待置换柱上，其特征在于：所述柱置换混凝土加固装置包括支撑钢管、千斤顶和梁托，所述支撑钢管平行于待置换柱布置、且间隔设置在待置换柱的周圈，所述支撑钢管的下端与待置换层楼面的上表面相接，支撑钢管的上端通过千斤顶与上一层楼面的下表面相接，所述千斤顶的顶升方向与楼层高度方向一致，所述梁托设置在上一层楼面混凝土柱的柱脚周圈。

2.根据权利要求1所述的柱置换混凝土加固装置，其特征在于：下一层楼面混凝土柱的柱顶周圈也设置有梁托。

3.根据权利要求1所述的柱置换混凝土加固装置，其特征在于：所述梁托包括与混凝土柱形状相同的内箍板和外箍板，所述内箍板与混凝土柱紧贴设置，所述外箍板设置在所述内箍板外，且内箍板与外箍板之间沿其周向间隔设置有工字钢，所述工字钢的纵向与内箍板、外箍板之间的间距方向一致。

4.根据权利要求3所述的柱置换混凝土加固装置，其特征在于：所述内箍板通过化学锚栓与混凝土柱固定连接，所述化学锚栓水平布置，且化学锚栓的布置方向与内箍板、外箍板的间距方向一致。

5.根据权利要求3所述的柱置换混凝土加固装置，其特征在于：所述工字钢通过焊接方式固定在内箍板和外箍板之间。

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