专利名称：钢板-砌体组合受力建筑构件及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种钢板-砌体组合受力建筑构件及其生产方法，应用于既有砌体承重结构 房屋在进行大空间改造时，需要对承重墙进行拆除时增设的托换梁、柱，属于结构工程技 术领域。
背景技术：
为了满足既有砌体承重结构房屋在使用功能上的大空间需求，需要部分承重砌体(多数 为砖)墙被抽除进行空间扩展，导致原来墙体承受荷载的传递路线发生变化，必须设置有 效的托换梁、柱受力构件，才能确保结构的安全和正常使用。
目前，关于砌体承重结构进行大空间改造的工程，传统上采用比较成熟的托换梁、柱 受力构件为钢筋混凝土结构、钢与混凝土等的组合结构。 一般来说，现有技术在施工工艺 上比较完善且安全可靠，但是，由于存在混凝土施工部分以及不能充分考虑原有墙体参加 工作，其存在如下不足之处(l)存在混凝土施工部分，混凝土的正常养护时间需要得到 保证，即使采用增加了早强等外加剂的混凝土，也需要一段时间后才能进行拆模，正常投 入使用，因此，这种采用混凝土湿作业形成的托换梁、支承柱受力构件，养护时间较长， 延长了施工工期；(2)新增加的梁、柱截面部分绝大多数是外包在残留砌体墙的外部，要 么是在其满足一定技术要求后，嵌在墙体内部，现有技术中新增加的梁、柱不考虑残留砌 体部分参与工作，同时为了满足混凝土的施工质量，新增加梁、柱的截面尺寸不能过小， 直接影响建筑物美观和使用；(3)混凝土的浇筑成形需要大量的模板和脚手架支撑，增加 施工成本，同时易造成施工现场拥挤、发生安全事故，极大地危及施工人员安全。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种钢板-砌体组合受力建筑构件。其采用既有的部 分墙体作为内芯，并在该既有的部分墙体的外侧安装钢板进行加固，从而避免钢板-砌体组 合受力构件的构筑过程中进行湿作业，有效地縮短施工工期；同时，还减少现有技术中混 凝土浇筑所需要的大量模板和脚手架支撑架，节约施工成本；此外还避免出现构件截面偏 大影响建筑物美观和使用。
为了实现以上的技术目的，本发明采用以下的技术方案
一种钢板-砌体组合受力建筑构件，包括外包钢板壳体和砌体。所述砌体用待进行大空 间改造以形成托换梁、支承柱的既有墙体制作而成，所述外包钢板壳体设置于砌体的外围，且外包钢板壳体上开设有用于灌注结构胶的通孔，且外包钢板壳体和砌体之间通过紧固件 以及通孔灌注结构胶连接成一体。
外包钢板壳体包括墙面外包钢板和断面外包钢板。墙面外包钢板为两块，该两墙面外 包钢板相对设置于构筑成砌体的既有墙体的两墙面上，且两墙面外包钢板与置于其间的砌 体通过紧固件固定连接，而断面外包钢板安装在砌体的断面上，且断面外包钢板与墙面外 包钢板焊接封闭成一体。在施工过程中，应该先进行钢板焊接后灌注结构胶，不得颠倒施 工顺序。
所述墙面外包钢板与砌体之间设置水泥砂浆层，该水泥砂浆层粘接在砌体上，且该水 泥砂浆层上设置用于灌注结构胶的沟槽。同时，结构胶可沿沟槽由紧固件穿孔渗透进内部 砌体。
所述紧固件为双头螺栓，且该双头螺栓的螺帽与螺杆之间采用焊接固定。 根据以上的技术方案，可以实现以下的有益效果
1. 本发明所述的钢板-砌体组合受力建筑构件采用既有墙体来制作砌体，则一方面没有 混凝土施工的湿作业，可以縮短施工工期，另一方面还减少现有技术中混凝土浇筑所需要 的大量模板和脚手架支撑，节约施工成本，同时还避免出现构件截面偏大影响建筑物美观 和使用，另外，构成托换梁、支承柱砌体的既有墙体与外包钢板壳体协同工作，充分发挥 残留墙体的贡献，有效地节约了材料成本；
2. 本发明墙面外包钢板与置于该墙面外包钢板之间的砌体通过紧固件固定连接，且墙 面外包钢板与断面外包钢板通过焊接封闭，则进一步加强外包钢板壳体与砌体之间的紧固 连接，有效地提高两者之间的协同工作；
3. 墙面外包钢板与砌体之间设置水泥砂桨层，该水泥砂浆层粘接在砌体上，且该水泥 砂浆层上设置用于灌注结构胶的沟槽，则可以方便结构胶的灌注，有利于外包钢板壳体与 砌体之间连接成一体，从而加强两者的协同工作；
4. 灌注结构胶可以通过水泥砂浆层的沟槽，沿着紧固件穿孔渗透到内部砌体里面，可 以增强内部砌体的整体性和强度。
本发明的另一发明目的是提供一种钢板-砌体组合受力建筑构件的生产方法，涉及待进 行大空间改造以形成托换梁以及支承柱的既有墙体，通过在既有墙体的墙面上安装板面设 置有通孔的墙面外包钢板后安装紧固件，拆除墙面外包钢板相邻的部分既有墙体以分别形 成托换梁和支承柱内的砌体，然后再在砌体的断面安装断面外包钢板，将断面外包钢板和 墙面外包钢板焊接封闭以形成外包钢板壳体，最后在砌体和外包钢板壳体之间压力灌注结
5构胶，即可形成钢板-砌体组合受力建筑构件。
上述钢板-砌体组合受力建筑构件的生产方法包括以下步骤(1)对即将用于构筑托换 梁以及支承柱砌体的既有墙体两面进行粉刷层清除，接着在已清除粉刷层的既有墙体两表 面分别涂抹水泥砂浆层，然后于水泥砂浆凝固前，在水泥砂浆层的表层设置用于灌注结构 胶的沟槽；(2)通过紧固件将两墙面外包钢板分别固定连接在水泥砂浆层的外侧；(3)拆 除支承柱相邻的部分既有墙体以获取支承柱砌体，并对断面有残缺的采用混凝土进行修补、 抹平，在支承柱砌体的断面安装断面外包钢板，同时拆除托换梁底部相邻的部分既有墙体 以获取托换梁砌体，断面处理同支承柱，在该托换梁砌体底部断面设置断面外包钢板，该 断面外包钢板与墙面外包钢板采用焊接封闭以形成外包钢板壳体；(4)托换梁、支承柱两 者节点处的外包钢板对接满焊，且在托换梁与支承柱之间安装加强肋板；(5)用压力设备 通过外包钢板壳体上设置的通孔灌注结构胶，以填充水泥砂浆层与外包钢板壳体之间的间 隙，以及通过紧固件穿孔填实内部砌体的间隙；(6)在外包钢板壳体表面做防锈、防火保 护层。
所述紧固件在墙面外包钢板上采用梅花形或者矩形分布，且在托换梁跨中受压区域以 及支承柱两柱端区域的紧固件间距是15t 20t，而其余位置紧固件的间距是30t 60t， t表示 钢板厚度，托换梁跨中受压区域为托换梁中部受压部位，长度为托换梁跨度的三分之一， 而柱端区域则指分别与柱顶和柱脚相距400mm 500mm的区域。
根据以上的技术方案，可以实现以下的有益效果
1. 施工过程中，由于墙面外包钢板先与既有墙体紧固连接，以形成整体参与工作，然 后再进行墙面外包钢板周围的既有墙体整体拆除，所以不需要支护模板和安全支撑；
2. 外包钢板壳体由于自身厚度很薄，因此，托换梁、支承柱的截面尺寸对外观影响很
小；
3. 由于外包钢板壳体包括焊接成一体的墙面外包钢板和断面外包钢板，且外包钢板壳 体安装于砌体外围，所以可以根据需要把支撑承柱截面做成矩形、T形或L形，类似于薄 壁柱形式。
图1是本发明所述钢板-砌体组合受力建筑构件的结构示意图； 图2是图1中的A-A视图； 图3是图1中B-B视图4是本发明所述钢板-砌体组合受力建筑构件的构筑流程图；其中，支承柱l柱端区域ll 托换梁2跨中受压区域21双头螺栓3混凝土修 补层4断面外包钢板51墙面外包钢板52通孔53水泥砂浆层6砌体7加强肋板8。
具体实施例方式
以下将结合附图详细地说明本发明的技术方案。
如图1至3所示，本发明所述的钢板-砌体组合受力建筑构件，包括外包钢板壳体和砌 体7，所述砌体7用待进行大空间改造以形成托换梁2或者支承柱1的既有墙体制作而成， 所述外包钢板壳体设置于砌体7的外围，且外包钢板壳体上开设有用于灌注结构胶的通孔 53，且外包钢板壳体和砌体7之间通过紧固件以及通孔53灌注的结构胶连接成一体。
外包钢板壳体包括墙面外包钢板52和断面外包钢板51，墙面外包钢板52为两块，该 两墙面外包钢板52相对设置于构筑成砌体7的既有墙体的两墙面上，且两墙面外包钢板52 与置于其间的砌体7通过紧固件固定连接，所述紧固件为双头螺栓3，且该双头螺栓3的螺 帽与螺杆之间采用焊接固定，从而可以有效地防止螺帽的脱落，而断面外包钢板51安装在 砌体7的断面上，且断面外包钢板51与墙面外包钢板52焊接封闭成一体。
所述墙面外包钢板52与砌体7之间设置水泥砂浆层6，该水泥砂浆层6粘接在砌体7 上，且水泥砂浆层6上设置用于灌注结构胶的沟槽，另外，断面外包钢板51与拆除部分既 有墙体所留下的墙体断面之间设置有混凝土修补层，以将墙体断面修补平整。
如图4所示，本发明所述钢板-砌体组合受力建筑构件的生产方法，涉及待进行大空间 改造以形成托换梁2以及支承柱1的既有墙体，通过在既有墙体的墙面上安装板面设置有 通孔53的墙面外包钢板52后安装紧固件，拆除墙面外包钢板52相邻的部分既有墙体以分 别形成托换梁2和支承柱1内的砌体7，然后再在砌体7的断面安置断面外包钢板51，并 将断面外包钢板51和墙面外包钢板52焊接封闭以形成外包钢板壳体，最后在砌体7和外 包钢板壳体之间压力灌注结构胶，即可形成钢板-砌体7组合受力建筑构件。
上述钢板-砌体7组合受力建筑构件的生产方法包括以下步骤(1)根据托换梁2、支 承柱1的截面尺寸，将需要的墙面外包钢板52、断面外包钢板51和双头螺栓3准备好；(2) 对需要用于构筑托换梁2以及支承柱1砌体7的既有墙体两面进行粉刷层清除，接着在已 清除粉刷层的既有墙体两表面分别涂抹水泥砂浆层6，然后于水泥砂桨凝固前，在水泥砂桨 层6的表层设置用于灌注结构胶的沟槽，且沟槽为正交斜向沟槽；(3)通过紧固件将两墙 面外包钢板52分别固定连接在水泥砂浆层6的外侧，本发明采取对拉螺栓将置于墙面两侧 的墙面外包钢板52拧紧固定，且用电焊焊死螺帽防止松动，考虑到托换梁2跨中受压区域 以及支承柱l的柱端更容易因局部压曲失稳而受到破环，则紧固件在墙面外包钢板52上采用梅花形或者矩形分布，且在托换梁2跨中受压区域以及支承柱1两柱端区域的紧固件间 距是15t 20t，而其余位置紧固件的间距是30t 60t， t表示钢板厚度，托换梁2跨中受压区 域为托换梁2中部受压部位，长度为托换梁2跨度的三分之一，而柱端区域则指分别与柱 顶和柱脚相距400mm 500mm的区域；(4)拆除支承柱1相邻的部分既有墙体以获取支承 柱1砌体7，并于支承柱1砌体7的断面安装断面外包钢板51，该断面外包钢板51与墙面 外包钢板52之间采用焊接封闭以形成外包钢板壳体，另外，拆除支承柱1相邻的部分既有 墙体时，为保持断面的平整，本发明在断面上涂抹混凝土修补层，以方便断面外包钢板51 与砌体7断面之间的有效连接，而且还节约结构胶的用量；拆除托换梁2底部相邻的既有 墙体以获取托换梁2砌体7，断面处理同支承柱l，并在该托换梁2砌体7底部断面设置断 面外包钢板51，同样将断面外包钢板51与墙面外包钢板52之间采用焊接封闭以形成外包 钢板壳体；(5)托换梁2、支承柱1两者节点处的外包钢板对接满焊，且在托换梁2与支承 柱1之间安装加强肋板8; (6)用压力设备通过外包钢板壳体上设置的通孔53灌注结构胶， 以填充砌体7与外包钢板壳体之间的间隙，以及沿紧固件穿孔渗透填实内部砌体7的间隙； (7)在外包钢板壳体表面做防锈、防火保护层。
权利要求
1.一种钢板-砌体组合受力建筑构件，包括外包钢板壳体和砌体，其特征在于所述砌体用待进行大空间改造以形成托换梁或者支承柱的既有墙体制作而成，所述外包钢板壳体设置于砌体的外围，且外包钢板壳体上开设有用于灌注结构胶的通孔，且外包钢板壳体和砌体之间通过通孔灌注的结构胶连接成一体。
2. 根据权利要求1所述的钢板-砌体组合受力建筑构件，其特征在于，外包钢板壳体包括墙 面外包钢板和断面外包钢板，墙面外包钢板为两块，该两墙面外包钢板相对设置于构筑 成砌体的既有墙体的两墙面上，且两墙面外包钢板与置于其间的砌体通过紧固件固定连 接，而断面外包钢板安装在砌体的断面上，且断面外包钢板与墙面外包钢板焊接封闭成 一体。
3. 根据权利要求2所述的钢板-砌体组合受力建筑构件，其特征在于，所述墙面外包钢板与砌体之间设置水泥砂桨层，该水泥砂浆层粘接在砌体上，且该水泥砂浆层上设置用于灌 注结构胶的沟槽。
4. 根据权利要求2或3所述的钢板-砌体组合受力建筑构件，其特征在于，所述紧固件为双 头螺栓，且该双头螺栓的螺帽与螺杆之间采用焊接固定。
5. —种钢板-砌体组合受力建筑构件的生产方法，涉及待进行大空间改造以形成托换梁以及 支承柱的既有墙体，其特征在于，通过采用紧固件在既有墙体的墙面上安装板面设置有 通孔的墙面外包钢板后，拆除与墙面外包钢板相邻的既有墙体以分别形成托换梁和支承 柱内的砌体，然后再在砌体的断面安置断面外包钢板焊，并将断面外包钢板和墙面外包 钢板焊接封闭以形成外包钢板壳体，最后在砌体和外包钢板壳体之间压力灌注结构胶， 即可形成钢板-砌体组合受力建筑构件。
6. 根据权利要求5所述的钢板-砌体组合受力建筑构件的生产方法，其特征在于，包括以下 步骤(1)对用于构筑托换梁以及支承柱砌体的既有墙体两面进行粉刷层清除，接着在 已清除粉刷层的既有墙体两表面分别涂抹水泥砂浆层，然后于水泥砂浆凝固前，在水泥 砂桨层的表层设置用于灌注结构胶的沟槽；(2)通过紧固件将两墙面外包钢板分别固定 连接在水泥砂浆层的外侧；(3)拆除与墙面外包钢板相邻的既有墙体以分别获取支承柱 和托换梁砌体，并于支承柱和托换梁砌体的断面安装断面外包钢板，该断面外包钢板与 墙面外包钢板采用焊接封闭以形成外包钢板壳体，且于墙面外包钢板上施焊以形成用于 灌注结构胶的通孔；(4)托换梁、支承柱两者节点处的外包钢板对接满焊，且在托换梁 与支承柱之间安装加强肋板；(5)用压力设备通过外包钢板壳体上设置的通孔灌注结构 胶，以填充砌体与外包钢板壳体之间的间隙，以及通过紧固件的穿孔灌注结构胶填实内部砌体的间隙；(6)在外包钢板表面做防锈、防火保护层。
7.根据权利要求6所述的钢板-砌体组合受力建筑构件的生产方法，其特征在于，所述紧固 件在墙面外包钢板上采用梅花形或者矩形分布，且在托换梁跨中受压区域以及支承柱两 柱端区域的紧固件间距是15t 20t，而其余位置紧固件的间距是30t 60t， t表示钢板厚度， 托换梁跨中受压区域为托换梁中部受压部位，长度为托换梁跨度的三分之一，而柱端区 域则指分别与柱顶和柱脚相距400mm 500mm的区域。
全文摘要
本发明涉及钢板-砌体组合受力建筑构件及其生产方法，属于结构工程技术领域，其通过在既有墙体的墙面上安装板面设置有通孔的墙面外包钢板后，拆除墙面外包钢板相邻的部分既有墙体以分别形成托换梁和支承柱的砌体，然后再在砌体的断面上安装断面外包钢板，将断面外包钢板和墙面外包钢板焊接封闭以形成外包钢板壳体，最后在砌体和外包钢板壳体之间压力灌注结构胶即可形成。因此本发明采用既有墙体作为砌体，并在该既有墙体两墙面通过安装钢板进行加固，从而避免构筑过程中进行湿作业，有效地缩短施工工期；另一方面还减少现有技术中混凝土浇筑所需要的大量模板和脚手架支撑，节约施工成本；同时还避免构件截面偏大影响建筑物美观和使用。
文档编号E04G23/02GK101672108SQ200910035259
公开日2010年3月17日 申请日期2009年9月27日 优先权日2009年9月27日
发明者敬登虎, 曹双寅, 郭华忠 申请人:东南大学