专利名称：采用轻钢结构直接加层技术的既有砌体结构及其施工方法
技术领域：
本发明涉及一种采用轻钢结构直接加层技术的既有砌体结构及其施工方法，属于抗震加固技术领域。
背景技术：
随着我国经济社会进入快速发展期，土地资源日趋紧张，建筑能耗在总能耗中所占比例升高，既有建筑的改造利用已成为城市建设发展的瓶颈之一。利用科学的加层技术解决既有建筑物的扩容，通过改造更好地实现建筑节能问题，应成为政府和相关企业关注和研究的重要领域。近年来，许多已有建筑物由于受当时的经济条件和建筑技术所制约，在建筑功能的完善程度和建筑结构的形式、建筑物原有面积等方面已不能满足新的需求。因此需要在原有建筑物上增加层数以扩大使用面积。这样就会增加单位土地面积房屋容积率，节省城市配套设施，节约投资和材料，又可避免拆迁等复杂琐事等优点。通过加层改造，同时对原有建筑物·进行加固，可以延长原有建筑物使用年限，既有建筑的加层改造将是近几年来的发展趋势。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种采用轻钢结构直接加层技术的既有砌体结构及其施工方法，其通过对既有砌体结构采用轻钢结构直接加层改造，可以缓解目前人们住房紧张的难题。本发明的技术方案如下:一种采用轻钢结构直接加层技术的既有砌体结构，在拆除了女儿墙、挑檐及屋顶防水的既有砌体结构上部设置有轻钢结构，其中，在既有砌体结构屋顶构造柱上设置有新加圈梁，在拆除了既有砌体结构屋顶防水的原结构屋面板上设置有新加叠合层，同时，在新加圈梁上设置有构成所述轻钢结构的加层钢柱，所述加层钢柱底部通过柱脚下垫板、M16预埋螺杆与既有砌体结构在构造柱处进行连接；所述既有砌体结构屋顶构造柱上设置有化学植筋，所述新加叠合层中设置有钢筋网，所述新加圈梁中设置有配筋；所述M16预埋螺杆分别和新加圈梁的配筋、新加叠合层的钢筋网以及屋顶构造柱的化学植筋连接，并整体采用混凝土烧注在一起。所述的一种采用轻钢结构直接加层技术的既有砌体结构，所述的加层钢柱由钢柱、柱脚上垫板、加劲肋焊接而成。所述的一种采用轻钢结构直接加层技术的既有砌体结构，所述的钢柱为H型钢或工字钢或劲性钢柱。所述的一种采用轻钢结构直接加层技术的既有砌体结构，所述新加叠合层的厚度为40mm，所述钢筋网的规格为(200 300) X (200 300) 所述混凝土的强度等级不小于C30,所述新增圈梁的尺寸为240mmX 240mm,所述M16预埋螺杆深入新加圈梁的长度不小于200mm,所述柱脚上垫板和柱脚下垫板的外形尺寸均为240mmX 240mm,厚度为IOmm0所述的一种采用轻钢结构直接加层技术的既有砌体结构，所述的新加叠合层是为了增强加层楼层的整体性，在既有砌体结构去除原屋顶防水后的原结构屋面板上打一层水泥素灰，铺上钢筋网，然后和新加圈梁一起浇筑混凝土形成的整体楼板。所述的一种采用轻钢结构直接加层技术的既有砌体结构，所述化学植筋所用钢筋采用HRB335级热轧带肋钢筋，钢筋植入屋顶构造柱的深度不小于200mm，钢筋钻孔直径不小于25mm。所述的一种采用轻钢结构直接加层技术的既有砌体结构，所述轻钢结构顶部设置有轻型钢结构坡屋顶。
所述的化学植筋，化学灌浆材料及粘结剂应采用粘结强度高、收缩性小、耐老化、无毒的化学灌浆材料及粘结剂。上述采用轻钢结构直接加层技术的既有砌体结构施工方法，具体步骤如下:步骤1:拆除既有砌体结构上的女儿墙、挑檐及屋顶防水；步骤2:在既有砌体结构屋顶构造柱处进行化学植筋；步骤3:进行新加圈梁的配筋，新加叠合层的钢筋网配筋，并将新加圈梁的配筋、新加叠合层的钢筋网分别与屋顶构造柱中的植入钢筋进行连接；步骤4:将柱脚下垫板与M16预埋螺杆和新加圈梁的配筋、新加叠合层的钢筋网、屋顶构造柱植入的钢筋进行连接；步骤5:将屋顶构造柱中植入的钢筋、新加圈梁的配筋、新加叠合层的钢筋网和M16预埋螺杆进行混凝土整体浇筑；步骤6:当混凝土强度达到70%以上时，将加层钢柱的的柱脚上垫板的安装孔对应安装在柱脚下垫板的M16预埋螺杆上，通过螺母进行紧固，紧固后将螺母和M16预埋螺杆进行焊接；步骤7:进行上部轻钢结构及屋顶的安装。有益效果:既有砌体结构采用轻钢结构直接加层应遵循“先抗震加固，后加层改造”的原则。砌体结构直接加层应以检测和鉴定结果作为其加层结构的设计依据。既有砌体结构采用轻钢结构直接加层首先应满足地基基础的承载力和变形能力的要求，或经加固处理后即可直接加层的房屋。同时采用轻钢结构直接加层也适用于基础承载力、构造柱等承重结构有一定潜力可挖的砌体结构，并且在加层后也有一些安全储备的情况。砌体结构采用轻钢结构直接加层技术可根据工程实际情况和需要增加I层至3层，该技术最好是结合老旧小区平改坡改造工程一起实施。本发明具有传力路线明确，刚度分布合理，构造措施可靠等优点。新老结构的结合处通过增加圈梁、叠合层及构造柱植筋等进行连接，这样可以提高既有砌体结构采用轻钢结构直接加层的整体性和空间刚度，使加层部分新增轻钢荷载均匀传到原建筑物上，防止加层后产生不均匀沉降。通过对既有砌体结构采用轻钢结构直接加层改造，可以缓解目前 人们住房紧张的难题，同时也节约了国家大量的土地资源，具有显著的经济效益和社会效益o
图1为既有砌体结构加层钢柱与新加圈梁、叠合层连接图；图2为图1的A向视图；图3为既有砌体结构新加圈梁、新加叠合层与原墙体、楼板的连接图；图4为图3的A-A剖面图；图中，1:加层钢柱；2:柱脚上垫板；3:柱脚下垫板；4:M16预埋螺杆；5:新加圈梁；6:加劲肋；7、植入的钢筋；8:新加叠合层；9:原结构屋面板；10:屋顶构造柱；11:钢筋网；12:螺母。
具体实施例方式本发明是一种采用轻钢结构直接加层技术的既有砌体结构及其施工方法，该技术是在原砌体结构经过抗震加固处理后，在其屋顶上部采用轻钢结构进行直接加层。
具体实施方式
如图1-4所示。在拆除 了女儿墙、挑檐及屋顶防水的既有砌体结构上部设置有轻钢结构，其中，在既有砌体结构屋顶构造柱10上设置有新加圈梁5，在拆除了既有砌体结构屋顶防水的原结构屋面板9上设置有新加叠合层8，同时，在新加圈梁5上设置有构成轻钢结构的加层钢柱1，加层钢柱I底部通过柱脚下垫板3、M16预埋螺杆4与既有砌体结构在构造柱10处进行连接；既有砌体结构屋顶构造柱10上设置有化学植筋(如图3、图4所示)，新加叠合层8中设置有钢筋网11，新加圈梁5中设置有配筋;M16预埋螺杆4分别和新加圈梁5的配筋、新加叠合层8的钢筋网11以及屋顶构造柱10的化学植筋连接，并整体采用混凝土浇注在一起(如图1所示)。其中，加层钢柱I由钢柱、柱脚上垫板2、加劲肋6焊接而成(如图1、图2所示)，钢柱为H型钢或工字钢或劲性钢柱，新加叠合层8的厚度为40_，所述钢筋网11的规格为06@200 300X200 300mm，混凝土的强度等级不小于C30，新增圈梁5的尺寸为240mmX 240mm，M16预埋螺杆4深入新加圈梁5的长度不小于200mm，柱脚上垫板2和柱脚下垫板3的外形尺寸均为240mmX 240mm,厚度为10mm。所述化学植筋所用钢筋7采用HRB335级热轧带肋钢筋，钢筋7植入屋顶构造柱10的深度不小于200mm，钢筋7钻孔直径不小于25_。轻钢结构顶部设置有轻型钢结构坡屋顶上述新加叠合层8是为了增强加层楼层的整体性，在既有砌体结构去除原屋顶防水后的原结构屋面板9上打一层水泥素灰，铺上钢筋网11，然后和新加圈梁5 —起浇筑混凝土形成的整体楼板。上述采用轻钢结构直接加层技术的既有砌体结构施工方法，具体步骤如下:步骤1:拆除既有砌体结构上的女儿墙、挑檐及屋顶防水；步骤2:在既有砌体结构屋顶构造柱10处进行化学植筋:化学植筋所用钢筋宜采用HRB335级热轧带肋钢筋，钢筋7植入构造柱10的深度不宜小于200mm。钢筋7钻孔直径不宜小于25mm，且钢筋7应植入块材中，不应植入灰缝中。对于受力钢筋，块材不应低于MU10。施工过程中应先吹净粉灰，灌入结构胶，然后再植入钢筋7。步骤3:进行新加圈梁5的配筋，新加叠合层8的钢筋网11配筋，并将新加圈梁5的配筋、新加叠合层8的钢筋网11分别与屋顶构造柱10中的植入钢筋7进行连接，其中新加叠合层8中钢筋网11规格为06@200 300父200 300;步骤4:将柱脚下垫板3与M16预埋螺杆4和新加圈梁5的配筋、新加叠合层8的钢筋网11、屋顶构造柱10植入的钢筋7进行连接；步骤5:将屋顶构造柱10中植入的钢筋7、新加圈梁5的配筋、新加叠合层8的钢筋网11和M16预埋螺杆4进行混凝土整体浇筑；步骤6:当混凝土强度达到70%以上时，将加层钢柱的I的柱脚上垫板2的安装孔对应安装在柱脚下垫板3的M16预埋螺杆4上，通过螺母12进行紧固，紧固后将螺母12和M16预埋螺杆4进行焊接；其中柱脚上垫板2和柱脚下垫板3的外形尺寸为240mmX 240mm，厚度为IOmm ；步骤7:进行上部轻钢结构及屋顶的安装以上是本发明的一·典型实施方式，本发明的具体实施不限于此。
权利要求
1.一种采用轻钢结构直接加层技术的既有砌体结构，其特征在于:在拆除了女儿墙、挑檐及屋顶防水的既有砌体结构上部设置有轻钢结构，其中，在既有砌体结构屋顶构造柱(10)上设置有新加圈梁(5)，在拆除了既有砌体结构屋顶防水的原结构屋面板(9)上设置有新加叠合层(8)，同时，在新加圈梁(5)上设置有构成所述轻钢结构的加层钢柱(1)，所述加层钢柱(I)底部通过柱脚下垫板(3)、M16预埋螺杆(4)与既有砌体结构在构造柱(10)处进行连接；所述既有砌体结构屋顶构造柱(10)上设置有化学植筋，所述新加叠合层(8)中设置有钢筋网(11)，所述新加圈梁(5)中设置有配筋；所述M16预埋螺杆(4)分别和新加圈梁(5)的配筋、新加叠合层⑶的钢筋网(11)以及屋顶构造柱(10)的化学植筋连接，并整体采用混凝土浇注在一起。
2.根据权利要求1所述的一种采用轻钢结构直接加层技术的既有砌体结构，其特征在于:所述的加层钢柱(I)由钢柱、柱脚上垫板(2)、加劲肋(6)焊接而成。
3.根据权利要求2所述的一种采用轻钢结构直接加层技术的既有砌体结构，其特征在于:所述的钢柱为H型钢或工字钢或劲性钢柱。
4.根据权利要求3所述的一种采用轻钢结构直接加层技术的既有砌体结构，其特征在于:所述新加叠合层(8)的厚度为40mm，所述钢筋网(11)的规格为(200 300) X(200 300) mm，所述混凝土的强度等级不小于C30，所述新增圈梁(5)的尺寸为240mmX 240mm,所述M16预埋螺杆(4)深入新加圈梁(5)的长度不小于200mm,所述柱脚上垫板⑵和柱脚下垫板⑶的外形尺寸均为240mmX 240mm,厚度为10mm。
5.根据权利要求1所述的一种采用轻钢结构直接加层技术的既有砌体结构，其特征在于:所述的新加叠合层(8)是为了增强加层楼层的整体性，在既有砌体结构去除原屋顶防水后的原结构屋面板(9)上打一层水泥素灰，铺上钢筋网(11)，然后和新加圈梁(5) —起浇筑混凝土形成的整体楼板。
6.根据权利要求1所述的一种采用轻钢结构直接加层技术的既有砌体结构，其特征在于:所述化学植筋所用钢筋(7)采用HRB335级热轧带肋钢筋，钢筋(7)植入屋顶构造柱(10)的深度不小于200mm，钢筋(7)钻孔直径不小于25mm。
7.根据权利要求1所述的一种采用轻钢结构直接加层技术的既有砌体结构，其特征在于:所述轻钢结构顶部设置有轻型钢结构坡屋顶。
8.根据权利要求1-7任一所述的采用轻钢结构直接加层技术的既有砌体结构施工方法，其特征在于:具体步骤如下: 步骤1:拆除既有砌体结构上的女儿墙、挑檐及屋顶防水； 步骤2:在既有砌体结构屋顶构造柱(10)处进行化学植筋； 步骤3:进行新加圈梁(5)的配筋，新加叠合层(8)的钢筋网(11)配筋，并将新加圈梁(5)的配筋、新加叠合层⑶的钢筋网(11)分别与屋顶构造柱(10)中的植入钢筋(7)进行连接； 步骤4:将柱脚下垫板(3)与M16预埋螺杆(4)和新加圈梁(5)的配筋、新加叠合层(8)的钢筋网(11)、屋顶构造柱(10)植入的钢筋(7)进行连接； 步骤5:将屋顶构造柱(10)中植入的钢筋(7)、新加圈梁(5)的配筋、新加叠合层(8)的钢筋网(11)和M16预埋螺杆(4)进行混凝土整体浇筑；步骤6:当混凝土强度达到70%以上时，将加层钢柱的(I)的柱脚上垫板(2)的安装孔对应安装在柱脚下垫板(3)的M16预埋螺杆(4)上，通过螺母(12)进行紧固，紧固后将螺母(12)和M16预埋螺杆(4)进行焊接； 步骤7:进行上部轻 钢结构及屋顶的安装。
全文摘要
本发明涉及一种采用轻钢结构直接加层技术的既有砌体结构及其施工方法，属于结构抗震加固领域。在砌体结构采用轻钢结构直接加层之前，先拆除原砌体结构的女儿墙、挑檐及屋顶防水，然后在进行屋顶构造柱植筋，并增加圈梁、屋顶叠合层的配筋以及新加圈梁中的预埋螺杆，然后将屋顶构造柱中植入的钢筋、新加圈梁配筋、屋顶叠合层的配筋和预埋螺杆等进行整体浇筑，将新、老结构有效地衔接为一体。当混凝土强度达到70％以上时，进行上部轻钢结构的安装。本发明通过对既有砌体结构采用轻钢结构直接加层改造，可以缓解目前人们住房紧张的难题，同时也节约了国家大量的土地资源，具有显著的经济效益和社会效益。
文档编号E04G23/02GK103225422SQ20131012758
公开日2013年7月31日 申请日期2013年4月10日 优先权日2013年4月10日
发明者董有, 鞠树森, 谢建明, 万兆 申请人:北京筑福国际工程技术有限责任公司