一种既有建筑结构整体置换的施工方法
【专利摘要】本发明公开了一种既有建筑结构整体置换的施工方法，属于建筑施工【技术领域】，用于解决既有建筑进行内部结构整体置换时，新建筑与既有建筑外墙共存的抗震协调性问题。该施工方法，先对既有建筑基础结构进行托换构建新建筑基础结构；再在新建筑基础结构上方构筑新建筑第一层的梁柱结构，并与既有建筑外墙固定连接，然后拆除既有建筑第一层的梁板结构；接着在新建筑第一层的上方构筑新建筑第二层的梁柱结构，并与既有建筑外墙固定连接，然后拆除既有建筑第二层的梁板结构；接着重复第三步；最后，自新建筑的第n层逐层向下拆除既有建筑内部的结构柱。该施工方法，使新建筑既能满足抗震要求又能避免对既有建筑外墙的破坏，实现了既有建筑结构整体置换。
【专利说明】一种既有建筑结构整体置换的施工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于建筑施工领域，尤其涉及一种既有建筑结构整体置换的施工方法。
【背景技术】
[0002]当前我国建筑业已进入新建与维修改造并重的新时期，对于部分既有建筑来说，其内部空间、结构已不能适应新功能的要求，也不符合现行抗震设防等规范要求。然而，对其局部的加固改造已不能满足要求，需要进行结构整体置换。目前，由于建筑改造的工程实践开展时间不长，既有建筑本身各有特点，改造工程要求又各不相同，而且结构整体置换既不同于新建建筑，又不同于结构局部加固，在施工流程、节点处理和过程安全控制方面具有较大的特殊性，目前还没有成熟的施工技术体系和成套施工工艺。
[0003]既有建筑结构整体置换技术，是指在保留既有建筑外墙的情况下，对内部结构进行整体置换，从而实现既能保留既有建筑的历史风貌，又能满足结构安全与功能提升要求。对于保留外墙的既有建筑来说，其内部结构置换过程中要保证外墙的稳定，但是既有建筑的内部结构拆除后，该既有建筑就成了一个空壳。因此，如何提供一种安全的建筑结构整体置换的施工方法，使得新建筑的梁柱结构与既有建筑的外墙进行安全地连接，既满足抗震要求又能避免对既有建筑外墙的破坏，即如何实现新建筑的梁柱结构与既有建筑外墙共存的建筑整体抗震协调性是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种既有建筑结构整体置换的施工方法，以解决既有建筑改造时，在保留既有建筑外墙的情况下，对其内部结构进行整体置换，同时保证新建结构与既有建筑外墙共存的建筑抗震协调性的问题。本发明为保留外墙的既有建筑内部结构置换工程，提供了切实可行的施工方法。
[0005]为了实现上述目的，本发明的技术方案是:
[0006]一种既有建筑结构整体置换的施工方法，其特征在于，包括如下步骤:
[0007]第一步,对既有建筑的基础结构进行托换,构建新建筑的基础结构；
[0008]第二步，在所述新建筑的基础结构上方构筑所述新建筑第一层的结构柱和梁板结构，并与所述既有建筑的外墙固定连接，然后拆除所述既有建筑第一层的梁板结构；
[0009]第三步，在所述新建筑第一层的上方构筑所述新建筑第二层的结构柱和梁板结构，并与所述既有建筑的外墙固定连接，然后拆除所述既有建筑第二层的梁板结构；
[0010]第四步，重复所述第三步，自下而上逐层施工至所述新建筑的第η层的结构柱和梁板结构，并与所述既有建筑的外墙固定连接，同时自下而上逐层拆除至所述既有建筑第η层的梁板结构；
[0011]第五步，待η层所述新建筑中的结构柱和梁板结构施工完成后，自所述新建筑的第η层逐层向下拆除所述既有建筑内部的结构柱。
[0012]其中，η为大于或等于2的整数。[0013]进一步地，所述第二步和所述第三步中，所述既有建筑的外墙与所述新建筑的梁板结构之间设有连接钢筋，所述连接钢筋的一端与所述外墙连接，所述连接钢筋的另一端与所述梁板结构连接。
[0014]进一步地，所述连接钢筋呈“U”型。
[0015]进一步地，若干所述连接钢筋沿所述新建筑的梁板结构水平设置，相邻两个连接钢筋的间距小于或等于500mm。
[0016]进一步地，所述第二步和所述第三步中，所述既有建筑的外墙与所述新建筑的梁板结构之间设有锚固钢筋，所述锚固钢筋的一端与所述外墙连接，所述锚固钢筋的另一端与所述新建筑的梁板结构连接。
[0017]进一步地，所述既有建筑的外墙与所述新建筑的结构柱之间还设有所述锚固钢筋，所述锚固钢筋的一端与所述外墙连接，所述锚固钢筋的另一端与所述新建筑的结构柱连接。
[0018]进一步地，所述锚固钢筋沿所述外墙纵向排布，相邻两个所述锚固钢筋的间距小于或等于500mm。
[0019]进一步地，所述新建筑的基础结构由钢筋混凝土浇筑而成，或者由型钢制成。
[0020]进一步地，所述新建筑的结构柱与所述既有建筑的外墙之间具有一伸缩缝，所述伸缩缝的宽度d为20mm-30mm。
[0021]本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果:
[0022]1、本发明的既有建筑结构整体置换的施工方法，在保留既有建筑外墙的前提下，逐层施工新建筑的竖向结构和水平结构，以逐层实现受力体系的转换，这一过程中对既有建筑结构的水平结构进行拆除，同时保留既有建筑结构的竖向结构。新建筑的结构施工完成形成新的受力体系后，再对既有建筑结构的竖向传力体系——旧结构柱进行拆除，最终完成既有建筑结构全部置换。采用这样的施工方法，还能实现新建筑梁柱结构与既有建筑外墙共存的建筑抗震协调性。此外，该方法既保留了既有建筑的历史风貌，又满足了其结构安全与功能提升要求。
[0023]2、本发明的既有建筑结构整体置换的施工方法，为了保护既有建筑的外墙，通常采用植筋技术进行新建筑的梁柱结构与既有建筑外墙的连接，例如，既有建筑的外墙与新建筑的梁板结构之间设有锚固钢筋，锚固钢筋的一端与外墙连接，锚固钢筋的另一端与新建筑的梁板结构连接，同时在既有建筑的外墙与新建筑的结构柱之间也设有锚固钢筋连接。采用这样的连接方式，使得既有建筑在进行内部结构置换时，其外墙与新建筑的梁柱结构进行柔性连接，这样既保证了既有建筑外墙的稳定性，又满足了两者间的抗震协调性。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]本发明的既有建筑结构整体置换的施工方法由以下的实施例及附图给出。
[0025]图1至图6是本发明一实施例的既有建筑结构整体置换的施工方法的各步结构示意图；
[0026]图7是本发明一实施例的既有建筑外墙同新建筑的梁板结构连接方案一的俯视图；
[0027]图8是图7的A-A剖视图；[0028]图9是本发明一实施例的既有建筑外墙同新建筑的梁柱结构连接方案二的俯视图；
[0029]图10是图9的B-B剖视图。
【具体实施方式】
[0030]以下结合附图和具体实施例对本发明既有建筑结构整体置换的施工方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0031]某既有建筑需要在保留外墙的条件下进行内部结构整体维修改造，根据设计需要采取结构整体置换方法进行施工。图1至图6是本发明一实施例的既有建筑结构整体置换的施工方法的各步结构示意图。
[0032]本实施例公开了一种既有建筑结构整体置换的施工方法，包括如下步骤:
[0033]第一步，如图1所示，对既有建筑的基础结构进行托换，构建新建筑的基础结构I。基础托换是对既有建筑基础进行加固和更换，以改善基础工作状态的技术措施。托换基础施工要保证既有建筑基础与托换部分的连接，使荷载能有效传递。同时，基础托换施工需分段进行，以避免既有建筑结构的应力变化过大，使安全得到确实保证。目前对于地下水位以上的基础来说，常用的基础托换技术包括两种:一是将拟托换的基础上的荷载传递到桩(或沉井)上。设置桩的方法有:千斤顶压入法、打入法及钻孔灌注法等。所述桩可以是粗直径的，定向排列的群桩，也可以是细直径的、不定向排列的树根桩。二是从既有建筑基底向下挖坑达到合适的地基持力层，然后用混凝土填充形成墩，使荷载传给墩；或者将基础扩大，以减小基底压力。该新建筑的基础结构I与既有建筑外墙2形成固定连接，使得既有建筑的底层形成新的水平方向的受力体系。
[0034]第二步，如图2和图3所示，在第一步施工完成的新建筑的基础结构I上方构筑新建筑第一层的结构柱5和梁板结构6,并使得新建筑第一层的结构柱5和梁板结构6与既有建筑的外墙形成固定连接；然后拆除既有建筑第一层的梁板结构3。所述梁板结构6与既有建筑外墙2形成固定连接，形成新的水平方向的受力体系。特别地，在拆除既有建筑第一层的梁板结构3的同时保留既有建筑第一层内部的结构柱4。采用这样的施工方式，保留竖直方向的受力体系，能够使得既有建筑内部结构置换过程中其整体的稳定性。
[0035]第三步，如图4所示，在新建筑第一层的上方施工第二层的结构柱5和梁板结构6，并使得新建筑第二层的结构柱5和梁板结构6与既有建筑的外墙形成固定连接；然后拆除既有建筑第二层的梁板结构3，同时保留既有建筑第二层内部的结构柱4。
[0036]第四步，如图5所示，重复所述第三步，自下而上逐层施工至新建筑的第η层的结构柱5和梁板结构6，并使得新建筑各层的结构柱5和梁板结构6与既有建筑的外墙形成固定连接；同时自下而上逐层拆除至既有建筑第η层的梁板结构3。其中，η为大于或等于2的整数。至此，既有建筑的改造工程中，其新建筑的结构柱5和梁板结构6全部建设完成，既有建筑的各层梁板结构3也相应地在相应层的新建筑的结构柱5和梁板结构6施工完成后被拆除。本实施例中既有建筑改造时，既有建筑梁板结构3采用“做一层，拆一层”的施工方法，减少了既有建筑竖向的荷载，保证了既有建筑结构整体置换过程中整个系统的受力平衡。此时，既有建筑结构整体的水平方向和竖直方向的新的受力体系构建完成。
[0037]第五步，如图6所示，待η层新建筑中的结构柱5和梁板结构6全部施工完成后，自新建筑的第η层逐层向下拆除既有建筑内部的结构柱4。至此，既有建筑结构整体置换施工完成。
[0038]具体来说，对于保留外墙的既有建筑来说，进行内部结构置换时，需要重点考虑新建筑结构与既有建筑外墙的连接。通常采用植筋技术，使得既有外墙与新建筑的梁柱结构进行柔性连接。采用这样的连接方式，既保证了既有建筑外墙的稳定性，又满足了两者间的抗震协调性。通常既有建筑外墙与新建梁柱结构的连接方式有两种。下面将阐述该两种连接方式:
[0039]方案一，参考图7和图8，既有建筑的外墙2与新建筑的梁板结构6之间设有连接钢筋7，连接钢筋7的一端与该外墙2连接，连接钢筋7的另一端与该梁板结构6连接。具体地，可以沿着所述外墙2从外向里设置一圈“ U ”型钢筋7，例如可以选择型号为Φ 100500的“ U ”型钢筋7，若干所述连接钢筋7沿新建筑的梁板结构6水平设置，相邻两个连接钢筋2的间距小于或等于500mm。当然，采用这样的连接方式，使得外墙线脚8与外墙2之间有一个凿除部位9，在一定程度上破坏了既有建筑的外墙2，尤其是破坏了既有建筑的外墙2在楼层处的一圈外墙线脚8。当需要改造的既有建筑是重点保护的历史文物时，需要谨慎选择此种连接方式。
[0040]方案二，参考图9和图10，既有建筑的外墙2与新建筑的梁板结构6之间设有锚固钢筋10，锚固钢筋10的一端与该外墙2连接，锚固钢筋10的另一端与新建筑的梁板结构6连接。当然，为了增强新建筑与既有建筑外墙2的连接牢固性，保护既有建筑的外墙，除了在新建筑的外墙2与新建筑的梁板结构6之间设置锚固钢筋10，还在既有建筑的外墙2与新建筑的结构柱5之间设有锚固钢筋10。该锚固钢筋10的一端与该外墙2连接，该锚固钢筋10的另一端与新建筑的结构柱5连接。该锚固钢筋10可以选择Φ 120500的竖向钢筋，相邻两个锚固钢筋10的垂直间距小于或等于500mm，其埋设深度以不穿透外墙2为准。为了保证既有建筑外墙2的稳定性，通常将新建筑的结构柱5通过锚固钢筋10与外墙2连接。因此，新建筑的楼板11设置于新建筑梁板结构6的上方，该梁板结构6架设于新建筑结构柱5的上方，如此，使得整个新建筑结构形成完整的受力体系。采用方案二的连接方式，使得既有建筑的外墙2与新建筑的梁柱结构形成柔性连接，既满足了抗震要求，又避免了既有建筑外墙2及外墙线脚8遭受大面积的损坏，尤其适合用于需要重点保护的历史建筑的结构整体置换施工。
[0041]进一步地，新建筑的基础结构I可以由钢筋混凝土浇筑而成，也可以由型钢制成，只要满足既有建筑结构整体置换的受力要求即可。
[0042]具体来说，继续参考图7、图9和图10，在进行既有建筑结构整体置换施工时，为避免新建筑结构因热胀冷缩较大而产生结构裂缝，新建筑的结构柱5与既有建筑的外墙2之间具有一伸缩缝，该伸缩缝的宽度d为20mm-30mm。
[0043]综上所述，本实施例提供的既有建筑结构整体置换的施工方法，在保留外墙的前提下，逐层施工新建筑的竖向结构和水平结构，以逐层实现受力体系的转换，这一过程中对既有建筑的水平结构进行拆除，但要保留既有建筑的竖向结构。新建筑的水平结构和竖向结构最终完成并形成新的受力体系后，再对既有建筑的竖向传力体系——结构柱进行拆除。本实施例既有建筑改造时，新建筑的梁板结构采用“做一层，拆一层”施工方法，而其结构柱则采用先施工完成形成新的受力体系后，再一次性完成既有建筑结构柱的拆除，从而实现既有建筑结构整体置换。具体来说，首先从下到上逐层施工的新建筑的竖向结构和水平结构，每完成一层新建筑的竖向结构和水平结构，就拆除一层既有建筑的水平结构，然后，待新建筑的竖向结构和水平结构全部完成之后，再从上到下逐层拆除既有建筑的竖向结构。采用这样的施工方法，使得新建筑的梁柱结构与既有建筑的外墙进行安全地连接，既满足新建筑结构抗震要求又能避免对既有建筑外墙的破坏，从而实现既有建筑结构整体置换，还有效节约了工期，提高了施工效率，具有显著的经济效益。
[0044]上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定。本领域的技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种既有建筑结构整体置换的施工方法，其特征在于，包括如下步骤: 第一步，对既有建筑的基础结构进行托换，构建新建筑的基础结构； 第二步，在所述新建筑的基础结构上方构筑所述新建筑第一层的结构柱和梁板结构，并与所述既有建筑的外墙固定连接，然后拆除所述既有建筑第一层的梁板结构； 第三步，在所述新建筑第一层的上方构筑所述新建筑第二层的结构柱和梁板结构，并与所述既有建筑的外墙固定连接，然后拆除所述既有建筑第二层的梁板结构； 第四步，重复所述第三步，自下而上逐层施工至所述新建筑的第η层的结构柱和梁板结构，并与所述既有建筑的外墙固定连接，同时自下而上逐层拆除至所述既有建筑第η层的梁板结构； 第五步，待η层所述新建筑中的结构柱和梁板结构施工完成后，自所述新建筑的第η层逐层向下拆除所述既有建筑内部的结构柱。 其中，η为大于或等于2的整数。
2.如权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述第二步和所述第三步中，所述既有建筑的外墙与所述新建筑的梁板结构之间设有连接钢筋，所述连接钢筋的一端与所述外墙连接，所述连接钢筋的另一端与所述梁板结构连接。
3.如权利要求2所述的施工方法，其特征在于，所述连接钢筋呈“U”型。
4.如权利要求2或3所述的施工方法，其特征在于，若干所述连接钢筋沿所述新建筑的梁板结构水平设置，相邻两个连接钢筋的间距小于或等于500mm。
5.如权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述第二步和所述第三步中，所述既有建筑的外墙与所述新建筑的梁板结构之间设有锚固钢筋，所述锚固钢筋的一端与所述外墙连接，所述锚固钢筋的另一端与所述新建筑的梁板结构连接。
6.如权利要求5所述的施工方法，其特征在于，所述既有建筑的外墙与所述新建筑的结构柱之间还设有所述锚固钢筋，所述锚固钢筋的一端与所述外墙连接，所述锚固钢筋的另一端与所述新建筑的结构柱连接。
7.如权利要求5或6所述的施工方法，其特征在于，所述锚固钢筋沿所述外墙纵向排布，相邻两个所述锚固钢筋的间距小于或等于500mm。
8.如权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述新建筑的基础结构由钢筋混凝土浇筑而成，或者由型钢制成。
9.如权利要求1所述的施工方法，其特征在于，所述新建筑的结构柱与所述既有建筑的外墙之间具有一伸缩缝，所述伸缩缝的宽度d为20mm-30mm。
【文档编号】E04G23/02GK103790393SQ201410020992
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月17日 优先权日:2014年1月17日
【发明者】张铭, 谷志旺, 邢文杰 申请人:上海建工四建集团有限公司