专利名称：一种既有建筑围套式加层结构及其施工方法
技术领域：
本发明涉及一种既有建筑围套式加层结构及其施工方法，属于抗震加固技术领域。
背景技术：
我国是一个人多地少的国家，这就使城市的发展受到限制。目前，由于国家经济状况的制约，还无法拆除大批量的旧房重新建设新房，来解决人们住房困难的局面。随着我国人口增长和经济建设的发展，这种现象越来越明显。因而采取在原建筑物上增加层数(也就是既有建筑加层)来满足人们住房的需求，是缓解目前住房紧张比较实用的一种方法，同时也节约了国家的土地资源，可以说是一举两得的好事情。既有建筑的加层改造，特别是住宅的加层长高将是近几年来的发展趋势。其中，围套式加层技术根据工程实际情况和需要可增加几层至十几层，甚至更多，但围套式加层中新、旧结构协同工作是围套式加层的关键技术之一，连接能否符合力学模型并可靠工作，对整个结构的合理受力及安全工作有着至关重要的作用。
发明内容
基于上述问题，本发明提出了一种既有建筑围套式加层结构及其施工方法，通过围套式加层技术可使新、旧结构间采取铰接或刚接等方式进行紧密连接，起到加大结构稳定的作用，整个结构受力体系合理，能保证整个结构的安全可靠。通过本发明的既有建筑围套式加层改造，可以解决目前人们住房困难的问题，同时也节约了国家大量的土地资源。本发明的技术方案如下:一种既有建筑围套式加层结构，所述既有建筑四周设置有围套式结构，所述围套式结构全部采用钢结构，所述围套式结构围绕既有建筑的外墙在平面上首尾相连，所述围套式结构包括若干个新加承重型钢柱、新加围套纵向型钢梁、新加围套横向型钢梁、外钢柱、承重大梁以及4根内角钢柱和4根外角钢柱；所述外钢柱与新加承重型钢柱之间以及外钢柱与内角钢柱之间连接设置有新加围套横向型钢梁，所述外钢柱之间以及外钢柱与外角钢柱之间连接设置有新加围套纵向型钢梁；所述新加承重型钢柱、新加围套纵向型钢梁以及内角钢柱连接构成所述围套式结构的内周，所述外钢柱、外角钢柱以及其余新加围套纵向型钢梁连接构成所述围套式结构的外周；在所述围套式结构新加承重型钢柱超过既有建筑顶部的部位，设置有承重大梁，所述承重大梁上增加有至少一层钢结构楼层，所述承重大梁与新加承重型钢柱连接，从而构成围套式加层结构，使新加承重大梁上部的所有荷载传递给新加承重型钢柱直至传给基础；根据承重大梁上所增加楼层数的不同，所述新加承重型钢柱与既有建筑外墙之间采用铰接或刚接，可以有效地增加整个结构的水平地震荷载。所述的既有 建筑围套式加层结构，对于承重大梁上增加层数较多的围套式加层结构，所述新加承重型钢柱与既有建筑外墙及对应的内横墙通过植筋、预埋铰接件进行铰接。所述承重大梁上增加的楼层数为大于等于3层。
所述的既有建筑围套式加层结构，对于承重大梁上增加层数较少的围套式加层结构，新加承重型钢柱与既有建筑外墙及对应的内横墙通过螺栓植筋进行连接，植入既有建筑内横墙的螺栓与新加承重型钢柱通过螺母紧固进行刚接。所述承重大梁上增加的楼层数为1_2层。所述的既有建筑围套式加层结构，所述既有建筑为砌体结构或钢筋混凝土结构。所述的既有建筑围套式加层结构，所述承重大梁上增加的钢结构楼层的屋顶采用坡屋顶。所述的既有建筑围套式加层结构，所述新加承重型钢柱为工字钢或组合结构。所述的既有建筑围套式加层结构，所述围套式加层结构上还设置有钢斜撑，用以与上、下层新加围套纵向型钢梁斜向连接起到加固作用。上述既有建筑围套式加层结构的施工方法，具体步骤如下:步骤1:根据设计图纸，在既有建筑外部四个方位准备安装钢柱的位置预先做好新加承重型钢柱、外钢柱、内角钢柱和外角钢柱的钢柱基础；步骤2:在既有建筑外部四个方位安装新加承重型钢柱、外钢柱、内角钢柱、外角钢柱和新加围套纵向型钢梁、新加围套横向型钢梁以及钢斜撑进行连接构成围套式结构，并预留门、窗洞口 ；步骤3:将新加承重型钢柱与既 有建筑外墙相连:针对增加层数较多的围套式加层结构:将新加承重型钢柱与既有建筑外墙及对应的内横墙通过植筋、预埋铰接件进行铰接；针对增加层数较少的围套式加层结构:将新加承重型钢柱与既有建筑外墙及对应的内横墙通过螺栓植筋进行连接，植入既有建筑外墙内横墙的螺栓与新加承重型钢柱通过螺母紧固进行刚接；步骤4:在新加承重型钢柱超过既有建筑的顶部部位，设置承重大梁，将承重大梁与新加承重型钢柱进行连接，使新加承重大梁与既有建筑顶部留有一定的缝隙；步骤5:在承重大梁上部，根据设计图纸继续装配钢结构楼层直至屋顶。有益效果:采用本发明的结构，当地震来临时，既有建筑和新加围套式结构共同抵抗地震波的侵袭，即使既有建筑产生较大的裂缝，甚至局部破损、脱落，新加围套式加层结构由于钢结构的延性好，局部可能发生变形，但是整个围套式加层结构完整性不会被破坏，能保证整个结构不会坍塌，可以避免强震时造成巨大的人员伤亡和避免财产损失。通过既有建筑围套式加层改造，可以解决目前人们住房困难的问题，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。
图1为既有建筑(砌体结构)围套式加层平面示意图；图2为图1的A-A剖视图(砌体结构围套式加层立面图)；图3为新加承重型钢柱通过铰接件与墙体进行连接示意图；图4为新加承重型钢柱通过刚接件与墙体进行连接示意图；图中，1:新加承重型钢柱；2:新加围套纵向型钢梁；3:既有建筑外墙；4:承重大梁；5:铰接件；6:屋顶；7、螺栓；8:螺母；9:内横墙；10:新加围套横向型钢梁；11:楼板；12:内角钢柱；；13:外角钢柱；；14:外钢柱。
具体实施例方式本发明的一种既有建筑围套式加层结构，具体实施方式
如图1-4所示，既有建筑四周设置有围套式结构，围套式结构全部采用钢结构，所述围套式结构围绕既有建筑的外墙3在平面上首尾相连，围套式结构包括若干个新加承重型钢柱1、新加围套纵向型钢梁2、新加围套横向型钢梁10、外钢柱14、承重大梁4以及4根内角钢柱12和4根外角钢柱13 ；外钢柱14与新加承重型钢柱I之间以及外钢柱14与内角钢柱12之间连接设置有新加围套横向型钢梁10，外钢柱14之间以及外钢柱14与外角钢柱13之间连接设置有新加围套纵向型钢梁2 ;新加承重型钢柱1、新加围套纵向型钢梁2以及内角钢柱12连接构成所述围套式结构的内周，外钢柱14、外角钢柱13以及其余新加围套纵向型钢梁2连接构成所述围套式结构的外周；在围套式结构新加承重型钢柱I超过既有建筑顶部的部位，设置有承重大梁4，承重大梁4上增加有至少一层钢结构楼层，承重大梁4与新加承重型钢柱I连接，从而构成围套式加层结构；根据承重大梁4上所增加楼层数的不同，新加承重型钢柱I与既有建筑外墙3之间采用铰接或刚接。本实施例的既有建筑采用砌体结构，如图1所示。其承重大梁4上增加的钢结构楼层的屋顶6采用坡屋顶，如图2所示，其新加承重型钢柱I为工字钢或组合结构，围套式加层结构上还设置有钢斜撑，用以与上、下层新加围套纵向型钢梁2斜向连接起到加固作用。对于承重大梁4上增加层数较多的围套式加层结构，如大于等于3层，新加承重型钢柱I与既有建筑外墙3及对应的内横墙9通过植筋、预埋铰接件5进行铰接，如图3所示。对于承重大梁4上增加层数较少的围套式加层结构，如1-2层，新加承重型钢柱I与既有建筑外墙3及对应的内横墙9通过螺栓7植筋进行连接，植入既有建筑内横墙9的螺栓7与新加承重型钢柱I通过螺母8紧固进行刚接，如图4所示。上述既有建筑围套式加层结构的具体施工方法，具体步骤如下:步骤1:根据设计图纸，在既有建筑外部四个方位准备安装钢柱的位置预先做好新加承重型钢柱1、外钢柱14、内角钢柱12和外角钢柱13的钢柱基础；步骤2:在既有建筑外部四个方位安装新加承重型钢柱1、外钢柱14、内角钢柱12、外角钢柱13和新加围套纵向型钢梁2、新加围套横向型钢梁10以及钢斜撑进行连接构成围套式结构，并预留门、窗洞口 ；步骤3:将新加承重型钢柱I与既有建筑外墙相连:针对增加层数较多的围套式加层结构:将新加承重型钢柱I与既有建筑外墙3及对应的内横墙9通过植筋、预埋铰接件5进行铰接；针对增加层数较少的围套式加层结构:将新加承重型钢柱I与既有建筑外墙3及对应的内横墙9通过螺栓7植筋进行连接，植入既有建筑外墙内横墙9的螺栓7与新加承重型钢柱I通过螺母8紧固进行刚接；步骤4: 在新加承重型钢柱I超过既有建筑的顶部部位，设置承重大梁4，将承重大梁4与新加承重型钢柱I进行连接，使新加承重大梁4与既有建筑顶部留有一定的缝隙；步骤5:在承重大梁4上部，根据设计图纸继续装配钢结构楼层直至屋顶6。
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
1.一种既有建筑围套式加层结构，所述既有建筑四周设置有围套式结构，所述围套式结构全部采用钢结构，所述围套式结构围绕既有建筑的外墙(3)在平面上首尾相连，其特征在于:所述围套式结构包括若干个新加承重型钢柱(I)、新加围套纵向型钢梁(2)、新加围套横向型钢梁(10)、外钢柱(14)、承重大梁(4)以及4根内角钢柱(12)和4根外角钢柱(13)； 所述外钢柱(14)与新加承重型钢柱(I)之间以及外钢柱(14)与内角钢柱(12)之间连接设置有新加围套横向型钢梁(10)，所述外钢柱(14)之间以及外钢柱(14)与外角钢柱(13)之间连接设置有新加围套纵向型钢梁(2); 所述新加承重型钢柱(I)、新加围套纵向型钢梁(2)以及内角钢柱(12)连接构成所述围套式结构的内周，所述外钢柱(14)、外角钢柱(13)以及其余新加围套纵向型钢梁(2)连接构成所述围套式结构的外周； 在所述围套式结构新加承重型钢柱(I)超过既有建筑顶部的部位，设置有承重大梁(4)，所述承重大梁(4)上增加有至少一层钢结构楼层，所述承重大梁(4)与新加承重型钢柱(I)连接，从而构成围套式加层结构； 根据承重大梁(4)上所增加楼层数的不同，所述新加承重型钢柱(I)与既有建筑外墙(3)之间采用铰接或刚接。
2.根据权利要求1所述的既有建筑围套式加层结构，其特征在于:对于承重大梁(4)上增加层数较多的围套式加层结构，所述新加承重型钢柱(I)与既有建筑外墙(3)及对应的内横墙(9)通过植筋、预埋铰接件(5)进行铰接。
3.根据权利要求2所述的既有建筑围套式加层结构，其特征在于:所述承重大梁(4)上增加的楼层数为大于等于3层。
4.根据权利要求1所述的既有建筑围套式加层结构，其特征在于:对于承重大梁(4)上增加层数较少的围套式加层结构，新加承重型钢柱(I)与既有建筑外墙(3)及对应的内横墙(9)通过螺栓(7)植筋进行连接，植入既有建筑内横墙(9)的螺栓(7)与新加承重型钢柱⑴通过螺母⑶紧固进行刚接。
5.根据权利要求4所述的既有建筑围套式加层结构，其特征在于:所述承重大梁(4)上增加的楼层数为1-2层。
6.根据权利要求1所述的既有建筑围套式加层结构，其特征在于:所述既有建筑为砌体结构或钢筋混凝土结构。
7.根据权利要求1所述的既有建筑围套式加层结构，其特征在于:所述承重大梁(4)上增加的钢结构楼层的屋顶(6)采用坡屋顶。
8.根据权利要求1所述的既有建筑围套式加层结构，其特征在于:所述新加承重型钢柱(I)为工字钢或组合结构。
9.根据权利要求1所述的既有建筑围套式加层结构，其特征在于:所述围套式加层结构上还设置有钢斜撑，用以与上、下层新加围套纵向型钢梁(2)斜向连接起到加固作用。
10.根据权利要求1-9任一所述既有建筑围套式加层结构的施工方法，其特征在于:具体步骤如下: 步骤1:根据设计图纸 ，在既有建筑外部四个方位准备安装钢柱的位置预先做好新加承重型钢柱(I)、外钢柱(14)、内角钢柱(12)和外角钢柱(13)的钢柱基础；步骤2:在既有建筑外部四个方位安装新加承重型钢柱(I)、外钢柱(14)、内角钢柱(12)、外角钢柱(13)和新加围套纵向型钢梁(2)、新加围套横向型钢梁(10)以及钢斜撑进行连接构成围套式结构，并预留门、窗洞口 ； 步骤3:将新加承重型钢柱⑴与既有建筑外墙相连: 针对增加层数较多的围套式加层结构:将新加承重型钢柱(I)与既有建筑外墙(3)及对应的内横墙(9)通过植筋、预埋铰接件(5)进行铰接； 针对增加层数较少的围套式加层结构:将新加承重型钢柱(I)与既有建筑外墙(3)及对应的内横墙(9)通过螺栓(7)植筋进行连接，植入既有建筑外墙内横墙(9)的螺栓(7)与新加承重型钢柱(1)通过螺母(8)紧固进行刚接； 步骤4:在新加承重型钢柱(1)超过既有建筑的顶部部位，设置承重大梁(4)，将承重大梁(4)与新加承重型钢柱(1)进行连接，使新加承重大梁(4)与既有建筑顶部留有一定的缝隙； 步骤5:在承重大梁(4)上部，根据设计图纸继续装配钢结构楼层直至屋顶(6)。
全文摘要
本发明涉及一种既有建筑围套式加层结构及其施工方法，属于结构抗震加固领域。本发明是在既有建筑四周增加外套式钢结构，该钢结构围绕既有建筑在平面上首尾相连，可以有效的增加整个结构的水平地震荷载。本发明在围套式结构新加承重型钢柱超过既有建筑的顶部时，设置承重大梁，该承重大梁与新加承重型钢柱连接。使新加承重大梁上部的所有荷载传递给新加承重型钢柱直至传给基础。围套式加层技术可使新、旧结构间采取铰接或刚接等方式进行紧密连接，起到加大结构稳定的作用，整个结构受力体系合理，能保证整个结构的安全可靠。通过既有建筑围套式加层改造，可以解决目前人们住房困难的问题，同时也节约了国家大量的土地资源。
文档编号E04G23/02GK103225423SQ201310127600
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, 万兆, 谢建明 申请人:北京筑福国际工程技术有限责任公司