一种附加式空间约束高延性砌体改造结构的制作方法

本实用新型涉及一种砌体加固体系，特别是一种附加式空间约束高延性加固体系。

背景技术：

现有的许多老旧房屋一般均为砌体结构房屋，通常存在以下参见问题：一、结构抗震问题，其抗震性能较差，存在重大安全隐患，必须进行加固改造。二、居住舒适性的问题，1.居民生活条件差，空间狭小；2.竖向交通无电梯，老人爬楼困难；3、绿化空间小。三、经济问题，居民收入有限，难以置换新房屋。

结构抗震问题中，目前的常用加固改造技术包括直接加固和间接加固两种，其中最常用的直接加固办法为钢筋混凝土外加层加固法、钢筋水泥砂浆外加层加固法和增设扶壁柱加固法，间接加固一般为无粘结外包型钢加固法和预应力撑杆加固法等方式。

钢筋混凝土外加层加固法存在湿作业多、对生产和生活有一定的影响、且加固后的建筑物净空有一定的减小等问题；钢筋水泥砂浆外加层加固法则存在承载力不高、无法满足抗震需求的问题；增设扶壁柱加固法与钢筋水泥砂浆外加层加固法的缺陷类似，也是承载力提高有限、无法满足抗震需求仅在非震区使用；间接加固法则现场质量难以控制、工人劳动强度大、对居民干扰比较大。

并且，生活空间狭小、竖向交通不便、绿化较少等相关问题即居住舒适性和经济问题则以往的加固改造方案并考虑到。

因此如何找到一种在现有房屋改造工程中，适当增加空间使用面积、提升空间使用品质、适当增加绿化面积，同时保证抗震性能、对居民干扰少的新型砌体加固改造结构体系成为新的研究方向。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种空间约束高延性砌体加固体系，要解决现有砌体结构房屋现有的加固方法中存在的抗震性能无法保证，对居民干扰大的技术问题，还要解决目前的加固改造方案没有考虑生活空间狭小、竖向交通不便、绿化较少等住宅舒适性的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种附加式空间约束高延性砌体改造结构，包括原基础、原屋面梁板、原砌体外墙、原标准层梁板、围绕原砌体外墙设置的附加基础、以及立于附加基础上、与原砌体外墙连接的附加空间框架，所述原基础与附加基础固定连接，所述附加空间框架包括内附加柱、外附加柱、各层内附加水平构件和各层附加梁板，所述附加空间框架内连接有至少一个抗侧力构件，使附加空间框架与抗侧力构件形成抗侧力结构；

所述内附加柱紧贴原砌体外墙的外侧表面设置、与原砌体外墙连接为一体；所述外附加柱位于内附加柱的外侧设置；所述内附加水平构件的两端连接在相邻的内附加柱的柱身之间；所述附加梁板连接于相邻的外附加柱之间；各层内附加水平构件以及各层附加梁板的设置位置均与各层原标准层梁板的位置在同一高度并与其外侧连接；

顶层附加水平构件以及顶层附加梁板的设置位置与原屋面梁板的位置相对应，顶层附加水平构件的内侧与原屋面梁板的四周外侧连接。

各层附加梁板均包括外附加梁、连接内附加柱与外附加柱的连梁以及铺设连接于外附加梁、连梁以及位于同一层的内附加水平构件上的附加板。

所述原屋面梁板为预制楼板，所述原屋面梁板的上侧连接附加钢筋混凝土楼板，附加钢筋混凝土楼板与原屋面梁板复合连接为一体，所述附加钢筋混凝土楼板的四周与内附加柱和/或内附加水平构件连接。

所述内附加柱和外附加柱的柱身均向上延伸，沿两者柱身延长部连接有至少一层新梁板，延长部的柱顶连接有至少一层新楼面或新屋面。

所述新屋面上施工有屋顶绿化层和/或太阳能热水系统。

原砌体房屋各层楼梯间休息平台处的外侧设有竖向的电梯，该电梯与附加空间框架连接。

所述内附加柱和外附加柱为钢筋混凝土柱、钢柱、钢管混凝土柱、钢管钢筋混凝土柱或钢骨钢筋混凝土柱，所述钢骨钢筋混凝土柱中的钢骨是焊接或轧制的工字钢、槽钢或角钢，所述钢筋混凝土柱为现浇柱或预制柱。

所述内附加水平构件为钢筋混凝土构件、钢构件、钢管混凝土构件、钢管钢筋混凝土构件、钢骨钢筋混凝土构件，所述钢骨钢筋混凝土构件中的钢骨是焊接或轧制的工字钢、槽钢或角钢，所述钢筋混凝土构件为现浇构件或预制构件。

所述内附加柱与原砌体外墙通过水泥浆层、水泥砂浆层、混凝土层、粘结剂、栓钉、植筋或膨胀螺栓连接为一体。

所述内附加水平构件与内附加柱之间、外梁与外附加柱之间、连梁与内附加柱以及连梁与外内附加柱之间的节点连接为钢结构连接时采用栓接或焊接的形式，节点连接为混凝土连接时采用节点处填充有现浇钢筋混凝土或现浇钢筋水泥砂浆连接的形式。

所述内附加水平构件与原屋面梁板、原标准层梁板之间通过垫片、胶剂、栓钉、植筋或膨胀螺栓连接为一体。

所述原标准层梁板为预制板，在原砌体外墙内增设钢拉杆，该钢拉杆的两端与内附加柱连接为一体。

所述抗侧力构件为抗侧力斜撑或抗侧力墙，所述抗侧力斜撑与原砌体结构无连接，其两端分别栓接或者焊接在斜向相对的两个附加空间框架的连接节点之间，所述抗侧力斜撑为为普通钢支撑或耗能支撑，所述普通钢支撑为劲性钢支撑、内填充混凝土或者钢筋混凝土的钢管支撑，所述劲性钢支撑包括钢芯和外包层，所述钢芯是焊接或轧制的工字钢、槽钢或角钢，所述外包层是预制钢筋混凝土层、预制混凝土层或预制水泥砂浆层，，所述抗侧力墙与原砌体结构无连接，其四周连接在柱间和/或梁间，所述抗侧力墙为预制钢筋混凝土墙、现浇钢筋混凝土墙、钢板墙、约束钢板墙或者上述的组合。

所述附加基础为砌体基础、钢筋混凝土基础或桩基础，其中钢筋混凝土基础为独立基础、筏板基础、或者梁式基础，相邻的基础之间可以设有基础拉梁。

与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果：

本实用新型中，内附加钢柱和外附加钢柱可以有效承担新增加的自重荷载和地震引起的荷载，提升了原砌体的竖向承载力；内附加钢柱、外附加钢柱、附加水平钢构件和附加梁板形成附加钢框架，附加钢框架与原砌体墙和楼板连接为一体，附加钢框架与抗侧力构件组成附加的支撑框架，提升原砌体结构的整体性；抗侧力构件与附加钢框架连接但是不连接原砌体外墙，刚度较大，同时可以独立变形，可以起到第一道耗能的作用。原标准层楼板处的内附加水平钢构件把楼板及其邻近的砌体墙宛如木桶的铁箍一样约束为整体，进一步提高提升原砌体结构的整体性。原屋面梁板处的顶层内附加水平钢构件和钢拉杆则可进一步提升原砌体结构的整体性。

本实用新型的附加钢框架施工时在原砌体结构的外侧进行，可提升施工质量，不影响居民的正常生活。

本实用新型解决了现有的旧屋改造中无法解决的居住舒适性的问题，外附加钢柱和附加梁板处增设附加板增大了阳台的面积；同时还可以在原屋顶的上方增加至少一层新梁板以及新屋面，提升了生活品质，屋顶可以设置为屋顶花园，增加绿化空间；还可以在附加钢框架上、对抗震性能提升、减少对居民的干扰、增加使用面积和空间品质有特殊的效果。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

图1是实施例一的标准层平面结构示意图。

图2是实施例一的立面结构示意图。

图3是实施例二的屋顶平面分层结构示意图。

图4是实施例二的立面结构示意图。

图5是钢拉杆的结构示意图。

图6是抗侧力构件焊接结构示意图。

图7是抗侧力构件栓接结构示意图。

图8是原砌体外墙和内附加柱之间通过胶剂连接的结构示意图。

图9是原砌体外墙和内附加柱之间通过栓钉连接的结构示意图。

图10是原砌体外墙和内附加柱之间通过胶剂和栓钉同时连接的结构示意图。

图11是内附加水平钢件与内附加柱之间焊接连接的结构示意图。

图12是内附加水平钢件与内附加柱之间栓接连接的结构示意图。

图13是附加钢筋混凝土楼板与原屋面板通过胶剂连接。

图14是附加钢筋混凝土楼板与原屋面板通过栓钉连接。

图15是附加基础与原基础连接的结构示意图。

图16是另一种附加基础与原基础连接的结构示意图。

附图标记：1－原屋面梁板、2－原砌体外墙、3－原标准层梁板、4－附加基础、5－内附加柱、6－内附加水平构件、6.1－顶层内附加水平构件、7－抗侧力构件、8－构造柱、9－附加钢筋混凝土楼板、10－外附加柱、11－外附加梁、12－连梁、13－附加板、14－砂浆、15－新屋面、16－电梯、17－原基础、18－钢拉杆、19－胶剂、20－栓钉、21－连接板、22－螺栓、23－屋顶绿化层、24－太阳能热水系统。

具体实施方式

实施例一参见图1-2所示，一种附加式空间约束高延性砌体改造结构，包括原屋面梁板1、原砌体外墙2、原标准层梁板3、围绕原砌体外墙2设置的附加基础4、以及立于附加基础4上、与原砌体外墙连接的附加空间框架，所述附加空间框架包括内附加柱5、外附加柱10、各层内附加水平构件6和各层附加梁板，所述附加空间框架内连接有至少一个抗侧力构件7，所述抗侧力构件7为抗侧力斜撑，抗侧力斜撑的两端分别连接在斜向相对的两个附加空间框架的连接节点之间；

所述内附加柱5紧贴原砌体外墙2的外侧表面设置、与原砌体外墙2连接为一体；所述外附加柱10位于内附加柱5的外侧设置；所述内附加水平构件6的两端连接在相邻的内附加柱5的柱身之间；所述附加梁板连接于相邻的外附加柱10之间；各层内附加水平构件6以及各层附加梁板的设置位置均与各层原标准层梁板3的位置在同一高度并与其外侧连接。

参见图1所示，若原砌体外墙2内设有构造柱8，则所述附加钢柱5的位置与构造柱的位置相对应设置。

顶层附加水平构件6.1以及顶层附加梁板的设置位置与原屋面梁板1的位置相对应，顶层附加水平构件6.1的内侧与原屋面梁板1的四周外侧连接。

各层附加梁板均包括外附加梁11、连接内附加柱5与外附加柱10的连梁12以及铺设连接于外附加梁11、连梁12以及位于同一层的内附加水平构件6上的附加板13。外附加梁11的两端搭在外附加柱10上。

所述内附加柱和外附加柱为钢筋混凝土柱、钢柱、钢管混凝土柱、钢管钢筋混凝土柱或钢骨钢筋混凝土柱，所述钢骨钢筋混凝土柱中的钢骨是焊接或轧制的工字钢、槽钢或角钢，所述钢筋混凝土柱为现浇柱或预制柱。所述内附加水平构件为钢筋混凝土构件、钢构件、钢管混凝土构件、钢管钢筋混凝土构件、钢骨钢筋混凝土构件，所述钢骨钢筋混凝土构件中的钢骨是焊接或轧制的工字钢、槽钢或角钢，所述钢筋混凝土构件为现浇构件或预制构件。

所述内附加柱与原砌体外墙通过水泥浆层、水泥砂浆层、混凝土层、粘结剂、栓钉、植筋或膨胀螺栓连接为一体。

参见图8-10所示，图8为通过胶剂19连接，图9为通过栓钉20连接，图10为同时通过胶剂和栓钉连接。

所述内附加水平构件与内附加柱之间、外梁与外附加柱之间、连梁与内附加柱以及连梁与外内附加柱之间的节点连接为钢结构连接时采用栓接或焊接的形式，节点连接为混凝土连接时采用节点处填充有现浇钢筋混凝土或现浇钢筋水泥砂浆连接的形式。

参见图11-12所示，图11为内附加水平构件6与内附加柱5之间焊接连接，图12为附加水平构件6与附加柱5之间通过连接板21和螺栓22的栓接。

所述内附加水平构件与原屋面梁板、原标准层梁板之间通过垫片、胶剂、栓钉、植筋或膨胀螺栓连接为一体。

所述抗侧力构件7为抗侧力斜撑或抗侧力墙，所述抗侧力斜撑与原砌体结构无连接，其两端分别栓接或者焊接在斜向相对的两个附加空间框架的连接节点之间，所述抗侧力斜撑为普通钢支撑或耗能支撑，所述普通钢支撑为劲性钢支撑、内填充混凝土或者钢筋混凝土的钢管支撑，所述劲性钢支撑包括钢芯和外包层，所述钢芯是焊接或轧制的工字钢、槽钢或角钢，所述外包层是预制钢筋混凝土层、预制混凝土层或预制水泥砂浆层，所述抗侧力墙与原砌体结构无连接，其四周连接在柱间和/或梁间，所述抗侧力墙为预制钢筋混凝土墙、现浇钢筋混凝土墙、钢板墙、约束钢板墙或者上述的组合。本实施例中设置两层抗侧力斜撑，采取耗能支撑，参见图6-7所示，图6为焊接，图7为栓接。

所述附加基础为砌体基础、钢筋混凝土基础或桩基础，其中钢筋混凝土基础为独立基础、筏板基础、或者梁式基础，相邻的基础之间设有基础拉梁。

参见图15-16所述，内附加柱5的底部通过底板和锚栓与附加基础4连接，附加基础4与原基础17之间通过砂、砂浆或混凝土填实。其中图15中附加基础4为钢筋混凝土独立基础，图16附加基础4为桩基础，填实均采用砂浆14。

原砌体房屋各层楼梯间休息平台处的外侧设有竖向的电梯16，该电梯与附加空间框架连接。

实施例二参见图3-4所示，实施例二是在实施例一的基础上，当所述原屋面梁板1为预制楼板时，所述原屋面梁板的上侧增加连接附加钢筋混凝土楼板9，附加钢筋混凝土楼板9与原屋面梁板1复合连接为一体，所述附加钢筋混凝土楼板9的四周与内附加柱5和内附加水平构件6连接。

例如附加钢筋混凝土楼板9的四周边部盖于内附加柱5的柱顶并与其固定连接，内附加水平钢构件6的上侧也与附加钢筋混凝土楼板9的四周边部固定连接。

参见图13-14所示，图13为附加钢筋混凝土楼板9与原屋面梁板1通过胶剂19连接，图14为附加钢筋混凝土楼板9与原屋面梁板1通过栓钉20连接。

同时，所述内附加柱5和外附加柱10的柱身还均向上延伸，延长部的柱顶连接有至少一层新楼面或新屋面15。本实施例中，延长部的柱顶连接有新屋面15，所述新屋面15上施工有屋顶绿化层23和太阳能热水系统24。还可以在附加钢筋混凝土楼板9之上再增设至少一层梁板结构，使该梁板结构与内附加柱5和外附加柱10的柱身延长部形成框架结构。

图3中，新屋面15只示意了内附加柱5以内的部分，覆盖顶层的附加板13的部分并未显示。

参见图5所示，在其它实施例中，若原标准层梁板为预制板，则需要在原砌体外墙内增设钢拉杆10，该钢拉杆的两端与内附加柱连接为一体。

以实施例二的附加式空间约束高延性砌体改造结构的施工方法为例，施工步骤如下：

步骤一，在原砌体结构房屋的外围施工附加基础4，并将附加基础4与原基础17连接。

步骤二，所述内附加柱5包括首层内附加柱和标准节内柱，在附加基础4上固定首层内附加柱和首层外附加柱的柱底，将首层内附加柱的柱身紧贴原砌体外墙2并与其固定连接；

步骤三，在首层内附加柱的顶部之间连接内附加水平构件6，并把内附加水平构件6与原标准层梁板3或者外圈梁固定连接，所述外附加柱10包括首层外附加柱和标准节外柱，在首层外附加柱的顶部之间连接附加梁板；

步骤四，在首层内附加柱上连接标准节内柱，并将标准节内柱的柱身紧贴原砌体外墙2与其固定连接，在首层外附加柱上连接标准节外柱；

步骤五，在标准节内柱顶部之间连接内附加水平构件6，并把内附加水平构件6与原标准层楼板3或者外圈梁固定连接，在标准节外柱的顶部继续连接附加梁板；

步骤六，循环上述施工步骤，直至施工到顶层附加水平构件6.1和顶层附加梁板，并把顶层附加水平构件6.1与原屋面板1固定连接；

步骤七，在各层楼梯间休息平台处的外侧、附加空间框架上连接电梯16；

步骤八，在原屋面梁板1的上侧浇筑附加钢筋混凝土楼板9，覆盖并养护至预定强度，附加钢筋混凝土楼板9的四周边部盖于内附加柱5的柱顶并与其固定连接，或者与内附加水平构件6的内侧固定连接。

步骤九，将附加柱5和外附加柱10的柱身均向上延伸，沿两者柱身延长部连接至少一层新梁板，延长部的柱顶连接新屋面，并在新屋面上施工屋顶绿化层和/或太阳能热水系统。

步骤十，在斜向相对的两个附加空间框架的连接节点之间施工抗侧力斜撑，将三者连接为一体；

所述步骤一中，还可以在相邻的附加基础4之间施工基础拉梁。

所述步骤五之后，还可以在原砌体外墙内增设钢拉杆，该钢拉杆的两端与内附加柱连接为一体。

本实用新型中，内附加柱5、内附加水平构件6、顶层附加水平构件6.1、外附加柱10、附加梁板、顶层附加梁板和抗侧力构件为预制构件时，在步骤一前把所有预制构件在工厂加工后运送至现场，所述内附加柱5、内附加水平构件6、顶层附加水平构件6.1、外附加柱10、附加梁板和顶层附加梁板为现浇构件时，在各个步骤中随层现场浇筑施工。