一种工业化高延性空间约束砌体加固体系及其施工方法技术

一种工业化高延性空间约束砌体加固体系及其施工方法，该加固体系包括原屋面板、原砌体外墙、原标准层楼板、围绕原砌体外墙的周围设置的附加基础、附加基础上连接的附加钢柱、沿附加钢柱的高度方向分层设置的附加水平钢构件和至少一个钢斜撑，附加钢柱与附加水平钢构件连接形成附加钢框架，抗侧力构件连接在附加钢框架的内侧。本发明专利技术的附加钢框架与抗侧力构件组成附加的支撑框架，提升原砌体结构的整体性；钢斜撑与附加钢框架连接但是不连接原砌体外墙，刚度较大，同时可以独立变形，附加钢柱和附加水平钢构件可以在工厂预制，缩短施工工期，施工时均在原砌体结构的外侧进行，可提升施工质量，不影响居民的正常生活。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种砌体加固体系及其施工方法，特别是一种工业化高延性的空间约束加固体系及其施工方法。
技术介绍
现有的许多老旧房屋一般均为砌体结构房屋，其抗震性能较差，存在重大安全隐患，必须进行加固改造。目前的常用加固改造技术包括直接加固和间接加固两种，其中最常用的直接加固办法为钢筋混凝土外加层加固法、钢筋水泥砂浆外加层加固法和增设扶壁柱加固法，间接加固一般为无粘结外包型钢加固法和预应力撑杆加固法等方式。钢筋混凝土外加层加固法存在湿作业多、对生产和生活有一定的影响、且加固后的建筑物净空有一定的减小等问题；钢筋水泥砂浆外加层加固法则存在承载力不高、无法满足抗震需求的问题；增设扶壁柱加固法与钢筋水泥砂浆外加层加固法的缺陷类似，也是承载力提高有限、无法满足抗震需求仅在非震区使用；间接加固法则现场质量难以控制、工人劳动强度大、对居民干扰比较大。因此如何找到一种抗震性能好、现场湿作业少、对居民干扰少的新型砌体加固改造结构体系成为面临的重要难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种工业化高延性空间约束砌体加固体系及其施工方法，要解决现有砌体结构房屋现有的加固方法中存在的抗震性能无法保证，现场湿作业多、对居民干扰大的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种附加式工业化高延性约束砌体加固体系，包括原屋面板、原砌体外墙、原标准层楼板、围绕原砌体外墙的周围设置的附加基础、附加基础上连接的附加钢柱、沿附加钢柱的高度方向分层设置的附加水平钢构件和至少一个抗侧力构件，所述附加钢柱与附加水平钢构件连接形成附加钢框架，所述附加空间框架的内侧连接有抗侧力构件；所述附加钢柱紧贴原砌体外墙的外侧表面间隔设置、与原砌体外墙连接为一体；各层附加水平钢构件的设置位置与各层原标准层楼板的位置对应，每层附加水平钢构件的内侧与该层原标准层楼板或外圈梁的四周外侧连接，所述附加水平钢构件的两端连接在相邻的附加钢柱的柱身之间；顶层附加水平钢构件的设置位置与原屋面板的位置相对应，顶层附加水平钢构件的内侧与原屋面板的四周外侧连接，顶层附加水平钢构件的两端连接在相邻附加钢柱的顶部之间。所述原砌体外墙内设有构造柱，所述附加钢柱的位置与构造柱的位置相对应设置。所述附加钢柱为普通钢柱、劲性柱、内填充混凝土或者钢筋混凝土的钢管柱，所述劲性柱包括钢芯和外包层，所述钢芯是焊接或轧制的工字钢、槽钢或角钢，所述外包层是预制钢筋混凝土层、预制混凝土层或预制水泥砂浆层。所述附加水平钢构件为普通钢构件或劲性构件，所述劲性构件包括钢芯和外包层，所述钢芯是焊接或轧制的工字钢、槽钢或角钢，所述外包层为预制钢筋混凝土层、预制混凝土层或预制水泥砂浆层。所述附加钢柱与原砌体外墙通过水泥浆层、水泥砂浆层、混凝土层、粘结剂、栓钉、植筋或膨胀螺栓连接为一体。所述附加水平钢构件与附加钢柱之间栓接或焊接，两者连接的节点处填充有现浇钢筋混凝土或现浇钢筋水泥砂浆。所述附加水平钢构件与原屋面板、原标准层楼板之间通过垫片、胶剂、栓钉、植筋或膨胀螺栓连接为一体。所述原屋面板为预制楼板，所述原屋面板的上侧增设有附加钢筋混凝土楼板，附加钢筋混凝土楼板与原屋面板复合连接为一体，所述附加钢筋混凝土楼板的四周与附加钢柱和/或附加水平钢构件连接。所述原标准层楼板为预制楼板，在原砌体外墙内增设钢拉杆，该钢拉杆的两端与附加钢柱连接为一体。所述抗侧力构件为抗侧力斜撑和/或抗侧力墙.所述抗侧力斜撑与原砌体结构无连接，其两端分别栓接或者焊接在斜向相对的两个附加空间框架的连接节点之间，所述抗侧力斜撑为普通钢支撑或耗能支撑，所述普通钢支撑为劲性钢支撑、内填充混凝土或者钢筋混凝土的钢管支撑，所述劲性钢支撑包括钢芯和外包层，所述钢芯是焊接或轧制的工字钢、槽钢或角钢，所述外包层是预制钢筋混凝土层、预制混凝土层或预制水泥砂浆层.所述抗侧力墙与原砌体结构无连接，其四周连接在柱间和/或梁间，所述抗侧力墙为预制钢筋混凝土墙、现浇钢筋混凝土墙、钢板墙、约束钢板墙或者上述的组合。所述附加基础为砌体基础、钢筋混凝土基础或桩基础，其中钢筋混凝土基础为独立基础、筏板基础、或者梁式基础，相邻的基础之间设有基础拉梁。一种工业化高延性空间约束砌体加固体系的施工方法，施工步骤如下：步骤一，在工厂加工附加钢柱、附加水平钢构件、顶层附加水平钢构件和抗侧力构件，所述附加钢柱包括首层附加钢柱和标准节钢柱，将所有预制构件运送至现场；步骤二，在原砌体结构房屋的外围施工附加基础；步骤三，在附加基础上固定首层附加钢柱的柱底，将首层附加钢柱的柱身紧贴原砌体外墙并与其固定连接；步骤四，在首层附加钢柱的顶部之间连接附加水平钢构件，并把附加水平钢构件与原标准层楼板或者外圈梁固定连接；步骤五，在首层附加钢柱上连接标准节钢柱，并将标准节钢柱的柱身紧贴原砌体外墙与其固定连接；步骤六，在标准节钢柱顶部之间连接附加水平钢构件，并把附加水平钢构件与原标准层楼板或者外圈梁固定连接；步骤七，循环上述施工步骤，直至施工到顶层附加水平钢构件，并把顶层附加水平钢构件与原屋面板固定连接；步骤八，在附加钢框架的内侧施工抗侧力构件。所述步骤七之后，在原屋面板的上侧浇筑附加钢筋混凝土楼板，覆盖并养护至预定强度，附加钢筋混凝土楼板的四周边部盖于附加钢柱的柱顶并与其固定连接，或者与附加附加水平钢构件的内侧固定连接。所述步骤二中，在相邻的附加基础之间施工基础拉梁。所述附加基础为桩基础，在步骤二时施工基桩和承台，将首层附加钢柱的柱底固定于承台上。所述步骤八也可在步骤六中随层进行施工。所述步骤六之后，在原砌体外墙内增设钢拉杆，该钢拉杆的两端与附加钢柱连接为一体。与现有技术相比本专利技术具有以下特点和有益效果：本专利技术中，附加钢柱可以有效承担新增加的自重荷载和地震引起的荷载，提升了原砌体的竖向承载力；附加钢柱和附加水平钢构件形成附加钢框架，附加钢框架与原砌体墙和楼板连接为一体，附加钢框架与抗侧力构件组成附加的支撑框架，提升原砌体结构的整体性；抗侧力构件与附加钢框架连接但是不连接原砌体外墙，刚度较大，同时可以独立变形，可以起到第一道耗能的作用。原标准层楼板处的附加水平钢构件把楼板及其邻近的砌体墙宛如木桶的铁箍一样约束为整体，进一步提高提升原砌体结构的整体性。原屋面板处的顶层附加水平钢构件和钢拉杆则可进一步提升原砌体结构的整体性。本专利技术的附加钢柱和附加水平钢构件可以在工厂预制，缩短施工工期，减少了工人现场工作量，施工湿作业少；施工时均在原砌体结构的外侧进行，可提升施工质量，不影响居民的正常生活。附图说明下面结合附图对本专利技术做进一步详细的说明。图1是实施例一的平面结构示意图。图2是图1的剖面结构示意图。图3是构造柱的结构示意图。图4是实施例二的立面结构示意图。图5是钢拉杆的结构示意图。图6是抗侧力斜撑焊接结构示意图。图7是抗侧力斜撑栓接结构示意图。图8是原砌体外墙和附加钢柱之间通过胶剂连接的结构示意图。图9是原砌体外墙和附加钢柱之间通过栓钉连接的结构示意图。图10是原砌体外墙和附加钢柱之间通过胶剂和栓钉同时连接的结构示意图。图11是附加水平钢构件与附加钢柱之间焊接连接的结构示意图。图12是附加水平钢构件与附加钢柱之间栓接连接的结构示意图。图13是附加钢筋混凝土楼板与原屋面板通过胶剂连接。图14是附加钢筋混凝土楼板与原屋本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种附加式工业化高延性约束砌体加固体系，其特征在于：包括原屋面板（1）、原砌体外墙（2）、原标准层楼板（3）、围绕原砌体外墙（2）的周围设置的附加基础（4）、附加基础（4）上连接的附加钢柱（5）、沿附加钢柱（5）的高度方向分层设置的附加水平钢构件（6）和至少一个抗侧力构件（7），所述附加钢柱（5）与附加水平钢构件（6）连接形成附加钢框架，所述附加空间框架的内侧连接有抗侧力构件（7）；所述附加钢柱（5）紧贴原砌体外墙（2）的外侧表面间隔设置、与原砌体外墙（2）连接为一体；各层附加水平钢构件（6）的设置位置与各层原标准层楼板（3）的位置对应，每层附加水平钢构件（6）的内侧与该层原标准层楼板（3）或外圈梁的四周外侧连接，所述附加水平钢构件（6）的两端连接在相邻的附加钢柱（5）的柱身之间；顶层附加水平钢构件（6.1）的设置位置与原屋面板（1）的位置相对应，顶层附加水平钢构件（6.1）的内侧与原屋面板（1）的四周外侧连接，顶层附加水平钢构件（6.1）的两端连接在相邻附加钢柱（5）的顶部之间。

【技术特征摘要】
1.一种附加式工业化高延性约束砌体加固体系，其特征在于：包括原屋面板（1）、原砌体外墙（2）、原标准层楼板（3）、围绕原砌体外墙（2）的周围设置的附加基础（4）、附加基础（4）上连接的附加钢柱（5）、沿附加钢柱（5）的高度方向分层设置的附加水平钢构件（6）和至少一个抗侧力构件（7），所述附加钢柱（5）与附加水平钢构件（6）连接形成附加钢框架，所述附加空间框架的内侧连接有抗侧力构件（7）；所述附加钢柱（5）紧贴原砌体外墙（2）的外侧表面间隔设置、与原砌体外墙（2）连接为一体；各层附加水平钢构件（6）的设置位置与各层原标准层楼板（3）的位置对应，每层附加水平钢构件（6）的内侧与该层原标准层楼板（3）或外圈梁的四周外侧连接，所述附加水平钢构件（6）的两端连接在相邻的附加钢柱（5）的柱身之间；顶层附加水平钢构件（6.1）的设置位置与原屋面板（1）的位置相对应，顶层附加水平钢构件（6.1）的内侧与原屋面板（1）的四周外侧连接，顶层附加水平钢构件（6.1）的两端连接在相邻附加钢柱（5）的顶部之间。2.根据权利要求1所述的工业化高延性空间约束砌体加固体系，其特征在于：所述原砌体外墙（2）内设有构造柱（9），所述附加钢柱（5）的位置与构造柱的位置相对应设置。3.根据权利要求1所述的工业化高延性空间约束砌体加固体系，其特征在于：所述附加钢柱为普通钢柱、劲性柱、内填充混凝土或者钢筋混凝土的钢管柱，所述劲性柱包括钢芯和外包层，所述钢芯是焊接或轧制的工字钢、槽钢或角钢，所述外包层是预制钢筋混凝土层、预制混凝土层或预制水泥砂浆层。4.根据权利要求1所述的工业化高延性空间约束砌体加固体系，其特征在于：所述附加水平钢构件为普通钢构件或劲性构件，所述劲性构件包括钢芯和外包层，所述钢芯是焊接或轧制的工字钢、槽钢或角钢，所述外包层为预制钢筋混凝土层、预制混凝土层或预制水泥砂浆层。5.根据权利要求1-4任意一项所述的工业化高延性空间约束砌体加固体系，其特征在于：所述附加钢柱与原砌体外墙通过水泥浆层、水泥砂浆层、混凝土层、粘结剂、栓钉、植筋或膨胀螺栓连接为一体。6.根据权利要求1-4任意一项所述的工业化高延性空间约束砌体加固体系，其特征在于：所述附加水平钢构件与附加钢柱之间栓接或焊接，两者连接的节点处填充有现浇钢筋混凝土或现浇钢筋水泥砂浆。7.根据权利要求1-4任意一项所述的工业化高延性空间约束砌体加固体系，其特征在于：所述附加水平钢构件与原屋面板、原标准层楼板之间通过垫片、胶剂、栓钉、植筋或膨胀螺栓连接为一体。8.根据权利要求1所述的工业化高延性空间约束砌体加固体系，其特征在于：所述原屋面板（1）为预制楼板，所述原屋面板的上侧增设有附加钢筋混凝土楼板（8），附加钢筋混凝土楼板（8）与原屋面板（1）复合连接为一体，所述附加钢筋混凝土楼板（8）的四周与附加钢柱（5）和/或附加水平钢构件（6）连接。9.根据权利要求1所述的工业化高延性空间约束砌体加固体系，其特征在于：所述原标准层楼板为预制楼板，在原砌体外墙内增设钢拉杆（10），该钢拉杆的两端与附加钢柱连接为一体。10.根据权利要求1所述的工业化高延性空间约束砌体加固体系，其特征在于：所述抗侧力构件（7）为抗侧力斜撑和/或抗侧力墙...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚攀峰，
申请(专利权)人：姚攀峰，
类型：发明
国别省市：北京;11