专利名称：型钢组合圈梁和构造柱整体加固砌体结构的方法
技术领域：
本发明涉及建筑工程领域，是一种利用型钢、钢板、螺杆和聚合物砂浆整体加固砌体结构的方法。
背景技术：
砌体结构是我国广泛采用的一种结构形式，从城市到农村均有大量的砌体结构。在我国89版《建筑抗震设计规范》(GBJ11-89)实施之前(1992年正式实施)建造的砌体房屋多为未考虑抗震设防或抗震措施不完善的无筋砌体结构。历次地震震害(特别是唐山大地震和汶川大地震)均表明，该类房屋的抗震能力较差，在地震中破坏严重或完全倒塌，是造成人员伤亡的主要原因。且该类房屋存量大，全部拆除重建从经济、社会和环境等多方面均不合理，最好的做法是通过合理的整体加固方法提高其整体抗震性能以使其继续发挥作用。现有的加固改造方法多针对单个构件、整体效果不佳，且较多采用湿作业施工，工期长、对周围环境影响大，且加固施工对砌体结构的使用空间和外立面均有一定的不利影响。
发明内容
本发明旨在提供型钢组合圈梁和构造柱整体加固砌体结构的方法。这种型钢组合圈梁和构造柱整体加固砌体结构的方法，其技术方案为，根据现行建筑抗震设计规范的要求，在砌体结构需要设置构造柱、圈梁的位置，设置型钢组合构造柱和型钢圈梁，型钢组合构造柱中型钢和竖向钢板通过新增的小承台与原结构基础相连，型钢、墙体和钢板之间通过对穿螺杆连接，同时在型钢、钢板与墙体之间采用聚合物砂浆填充密实，型钢一墙体一钢板以及聚合物砂浆构成型钢组合柱；在楼板底部与墙体交接处通长设置型钢圈梁，墙两侧的钢构件也通过对穿螺杆连接；该圈梁与组合柱中的钢构件通过焊接连接，型钢组合柱和型钢圈梁形成新的构造柱一圈梁体系，提高砌体结构的抗震能力。型钢组合圈梁和构造柱整体加固砌体结构的方法包括以下步骤( I)绑扎小承台钢筋笼，并将小承台钢筋笼种植在原结构基础上；小承台钢筋笼包括12根竖向钢筋和3根箍筋，竖向钢筋种植在原结构基础内，深度为竖向钢筋直径的19 22倍，箍筋贯穿墙体绑扎成形；竖向钢筋直径12mm，箍筋直径8mm ；(2)在每个需要设置钢构造柱的位置安装钢构造柱竖向钢构件，竖向钢构件与墙体表面保留8 12mm间隙；竖向钢构件贯穿楼板沿房屋全高设置；墙两侧的竖向钢构件采用对穿螺杆锚固，同侧竖向钢构件采用缀板焊接连接；竖向钢构件下端锚入小承台钢筋笼内；优选的，对穿螺杆为5. 8级M12螺杆，间距200mm ；优选的，竖向钢构件包括两根钢构造柱竖向角钢和两根钢构造柱竖向钢板，钢构造柱竖向角钢安装在墙体内的转角处，两块钢构造柱竖向钢板6安装在钢构造柱竖向角钢对侧，并且钢构造柱竖向角钢与钢构造柱竖向钢板外侧对齐；竖向钢构件与墙体表面间隙为 1Omm ；(3)在板底与墙体交接处通长安装钢圈梁水平钢构件，两侧的水平钢构件采用对穿螺杆锚固；优选的，对穿螺杆为5. 8级M12螺杆，间距200mm ；优选的，缀板间距200mm,长340mm,宽50mm,厚5mm。优选的，钢圈梁水平钢构件包括两根钢圈梁水平角钢和两根钢圈梁水平钢板；在楼板和墙体的阴角处设置钢圈梁水平角钢，外墙外侧对应位置设置钢圈梁水平钢板；并且钢圈梁水平角钢与钢圈梁水平钢板外侧对齐；(4)钢圈梁水平钢构件与钢构造柱竖向钢构件焊接连接；钢圈梁的钢构件遇到钢构造柱的竖向钢构件时，钢圈梁构件断开并焊接连接；(5)小承台制模浇筑自流平灌浆料，竖向钢构件、缀板与墙体间隙填充聚合物水泥砂浆。聚合物水泥砂浆强度不低于C40。本发明型钢组合圈梁和构造柱整体加固砌体结构的方法，具有以下技术效果能够大幅提砌体结构的抗震承载能力和抗震性能，保证结构满足现行抗震规范的要求，使得砌体结构能够继续使用，同时钢构造柱-钢圈梁和聚合物砂浆施工工艺简单、施工周期短、施工影响小，对原有使用空间和外立面无影响。
图I为型钢组合圈梁和构造柱整体加固砌体结构的剖面图。图2为型钢组合圈梁和构造柱整体加固砌体结构在A-A方向的截面图。图3为型钢组合圈梁和构造柱整体加固砌体结构在B-B方向的截面图。图4为型钢组合圈梁和构造柱整体加固砌体结构在C-C方向的截面图。图5为型钢组合圈梁和构造柱整体加固砌体结构在D-D方向的截面图。图中I一墙体，2—小承台，3—承台钢筋笼(12 □ 12竖向钢筋、38箍筋)，4钢构造柱竖向角钢L100X5，5M12@200对穿螺杆，6—钢构造柱竖向钢板-100 X 5，7—缀板50 X 340 X 3i200mm, 8—聚合物水泥砂浆填充物，9一钢圈梁水平角钢L100X5，10—钢圈梁水平钢板-100X5。(其中符号表示一级钢，□表示二级钢)
具体实施例方式参见图I、图2、图3、图4、图5，本发明提供一种型钢组合圈梁和构造柱整体加固砌体结构的方法，从被加固的墙结构面开始，由内向外依次设有聚合物砂浆填充层8、钢构造柱竖向角钢4和竖向钢板6、钢圈梁水平角钢9和钢圈梁水平钢板10、钢构造柱缀板7、连接墙两侧钢构件的对穿螺杆5。结合附图对本发明的具体实施方式
说明如下(I)进行小承台钢筋施工，小承台2平面尺寸为440X440mm，高度为300mm。用电钻在原结构基础上打孔，用12根直径为12mm的竖向钢筋(二级钢□)植入原结构基础，深度为240mm (即20倍钢筋直径)，用三根直径8mm的箍筋(一级钢)贯穿墙体绑扎到位，完成小承台钢筋笼3。(2)将需要设置钢构造柱和钢圈梁位置墙体表面粉刷层凿除完毕，用钢丝刷清理干净。钢构造柱的竖向钢构件为两个钢构造柱竖向角钢4 (边长100mm,厚度5mm)和2根钢构造柱竖向钢板6(厚度5mm，宽度100mm)，分别锚入小承台钢筋笼内，并贯穿楼板沿房屋全高设置，竖向构件与墙体保留IOmm间隙。钢构造柱竖向角钢安装在墙体内的转角处，两块钢构造柱竖向钢板6安装在钢构造柱竖向角钢对侧，并且钢构造柱竖向角钢与钢构造柱竖向钢板外侧对齐；钢构造柱竖向角钢和钢构造柱竖向钢板安装到位后，将墙两侧的竖向钢构件通过5. 8级M12对穿螺杆5螺杆穿墙连接，在墙同一侧的两块钢构件采用缀板7焊接连接；缀板长340mm，宽50mm，厚5mm,间距 200mm。(3)在板底与墙体交接处通长设置钢圈梁，中间墙体的钢圈梁的钢构件包括两根钢圈梁水平角钢9 (边长100_，厚度5_)，边墙采用9和10，在楼板和墙体的阴角处设置钢圈梁水平角钢，外墙外侧设置钢圈梁水平钢板，两侧的钢构件通过5. 8级M12对穿螺杆5穿墙连接，对穿螺杆间距200mm。(4)通过焊接将钢圈梁水平钢构件在钢构造柱竖向构件连接起来；钢圈梁的钢构件遇到钢构造柱的竖向钢构件时，钢圈梁构件断开并焊接连接。(5)制作小承台模板，然后人工搅拌自流平灌浆料将小承台2浇筑完毕。在钢构件(包括角钢、钢板和缀板)与墙体之间的空隙采用聚合物水泥砂浆填充物8填充，聚合物砂浆的抗压强度不低于40MPa，填充完毕后采用人工敲击方法检查是否有空隙，如有空隙需返工重新填实，然后浇水养护三天。根据以上具体实施方式
，设计了加固后墙体的试件并进行低周反复荷载试验研究。试验结果表明，采用型钢组合圈梁和构造柱整体加固后砌体的水平极限承载力较采用现行抗震规范的砌体结构提高25%以上。
权利要求
1.一种型钢组合圈梁和构造柱整体加固砌体结构的方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)绑扎小承台钢筋笼，并将小承台钢筋笼种植在原结构基础上； (2)在每个需要设置钢构造柱的位置安装钢构造柱竖向钢构件，竖向钢构件与墙体表面保留8 12mm间隙；竖向钢构件贯穿楼板沿房屋全高设置； 墙两侧的竖向钢构件采用对穿螺杆锚固，同侧竖向钢构件采用缀板焊接连接；竖向钢构件下端锚入小承台钢筋笼内； (3)在板底与墙体交接处通长安装钢圈梁水平钢构件，两侧的水平钢构件采用对穿螺杆锚固； (4)钢圈梁水平钢构件与钢构造柱竖向钢构件焊接连接； (5)小承台制模浇筑自流平灌浆料，竖向钢构件、缀板与墙体间隙填充聚合物水泥砂浆；聚合物水泥砂浆强度不低于C40。
2.权利要求I所述型钢组合圈梁和构造柱整体加固砌体结构的方法，其特征在于，步骤(I)所述小承台钢筋笼包括12根竖向钢筋和3根箍筋，竖向钢筋种植在原结构基础内，深度为竖向钢筋直径的19 22倍，箍筋贯穿墙体绑扎成形。
3.权利要求2所述型钢组合圈梁和构造柱整体加固砌体结构的方法，其特征在于，所述竖向钢筋直径12mm，箍筋直径8mm。
4.权利要求I所述型钢组合圈梁和构造柱整体加固砌体结构的方法，其特征在于，步骤(2)所述竖向钢构件包括两根钢构造柱竖向角钢和两根钢构造柱竖向钢板，钢构造柱竖向角钢安装在墙体内的转角处，两块钢构造柱竖向钢板6安装在钢构造柱竖向角钢对侦牝并且钢构造柱竖向角钢与钢构造柱竖向钢板外侧对齐；竖向钢构件与墙体表面间隙为IOmm0
5.权利要求I所述型钢组合圈梁和构造柱整体加固砌体结构的方法，其特征在于，钢圈梁水平钢构件包括两根钢圈梁水平角钢和两根钢圈梁水平钢板；在楼板和墙体的阴角处设置钢圈梁水平角钢，外墙外侧对应位置设置钢圈梁水平钢板；并且钢圈梁水平角钢与钢圈梁水平钢板外侧对齐。
6.权利要求4所述型钢组合圈梁和构造柱整体加固砌体结构的方法，其特征在于，钢构造柱竖向角钢边长100mm,厚度5mm ;钢构造柱竖向钢板厚度5mm,宽度100mm。
7.权利要求5所述型钢组合圈梁和构造柱整体加固砌体结构的方法，其特征在于，钢圈梁水平角钢边长100mm,厚度5mm ;钢圈梁水平钢板厚度5mm,宽度100mm。
8.权利要求I所述型钢组合圈梁和构造柱整体加固砌体结构的方法，其特征在于，步骤(2)和(3)中，对穿螺杆为5. 8级M12螺杆，间距200mm。
9.权利要求I所述型钢组合圈梁和构造柱整体加固砌体结构的方法，其特征在于，步骤(2)中缀板间距200_，长340_，宽50_，厚5_。
10.权利要求I所述型钢组合圈梁和构造柱整体加固砌体结构的方法，其特征在于，步骤(4)所述钢圈梁水平钢构件在钢构造柱竖向构件处断开，并通过焊接相互连接。
全文摘要
本发明涉及建筑工程领域，具体涉及建筑结构加固，公开了一种型钢组合圈梁和构造柱整体加固砌体结构的方法，技术方案为在砌体结构的需设构造柱的相关位置采用角钢、钢板和对穿螺杆与原墙体形成组合截面；在墙体与楼板交接处设置型钢圈梁，型钢圈梁与组合柱中的型钢和钢板焊接连接，然后在墙体与型钢(钢板)之间采用聚合物砂浆填充密实。采用本方法加固后砌体结构的水平极限承载力较采用现行抗震规范要求的砌体结构提高25%以上，大幅提高受力性能和抗震性能；同时，与外加钢筋混凝土圈梁和构造柱相比具有施工周期短、施工工艺简单、不需要搭设模板、不占用使用空间等突出优点，适用于我国量大面广的无圈梁和构造柱砌体结构的整体抗震性能提升。
文档编号E04G23/02GK102979322SQ20121059460
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者郑昊, 朱春明, 李向民, 姜浩, 吉峰 申请人:上海市建筑科学研究院(集团)有限公司, 上海建科工程改造技术有限公司