改善现有的建筑构造的结构稳定性的方法
【专利摘要】当前认为，在提供了靠近节点的柱和梁的箍筋的增厚的目前地震规则下，足够保护新的建筑构造免受地震危害，现有的建筑构造主要由包裹物、环形物、硬化系统和其他在节点之外的进行干预。据信，这种安全对所有的、新的和已有的钢筋混凝土(下文中r.c.代表)构造是个巨大的错误，因为没有以合适的方式考虑到在由地震决定的其动态阶段的结构情况。一经地震推动开始和增加，和建筑物的相应振动，中心轴线开始进入截面，当构造的右侧有倾斜，截面的左侧被张紧而右侧被压缩。在随后的房屋建筑的左侧有倾斜时，情况反过来，截面的右侧被张紧，而左侧被压缩。如果水平地震推力仍然增加，中心轴线越来越多地向截面的边沿移动直到离开边界，引起张紧部分越来越大的裂缝和压缩部分越来越高的压缩。这因为，在这些随后的振动时，重力和因此的柱截面的重量没有消失而是继续作用。例如，如果考虑瞬时，在边为30cm载荷为75000(75千)kg的柱的截面的中心轴线所在的第二部分，分别从等于75?15?3平方厘米(即cmq)的压缩的混凝土的边，渐进地位于在2.5cm?0.5cm?1mm，cnr的压缩分别为1000kg/cmq.?5000kg/cmq.?25000kg/cmq.，无论采用什么系统增加抵抗力，即使是增强厚箍筋，这些压缩也是不可支撑的。截面被从外向内地毁坏。即从边沿到中心，由于其几何物理事实，中心是截面中最能抵抗的。因此，需要转变本领域的当前趋势，并加强截面中心，考虑恢复力概念。从外围到中心的后续的加强件，通过允许继续从主要性质收益，在其他事物之间大幅度地减少振动(30％?40％)并因此减小甚至是和植物有关的损坏。当前，只有竖直铁放在边沿附近以使这些在相对侧的铁有较大的距离(力臂)，然后它们能在其整个张力强度上被利用。这样做仅仅是一种对比，布置了认为比地震破坏能力更强的止挡结构。因此，没有例如树等的活的有机体的适应性，树在风推期间，除了最外圈，具有内圈，内圈合作并有助于降低最外圈的破坏行为，当这些逐渐地放弃，它们以其全部的抵抗能力接受风的推力。增加了中央加强件的情况下，能进一步防止结构倒塌，r.c.的持续时间得到了延长(与活的有机体外部的更新类似)，并有免于磁场的保护。本发明用不同的方法应用于已存在的和新的r.c.的建筑构造。
【专利说明】
改善现有的建筑构造的结构稳定性的方法
技术领域
[0001]当前认为，在现有的提供了靠近节点的柱和梁的箍筋的增厚的地震规则下，足够保护新的建筑构造免受地震危害，建筑构造主要由包裹，环形物，硬化系统和其他在节点之外的进行干预。据信，这种安全对所有的、新的和已有的钢筋混凝土 (下文中r.c.代表)构造是个巨大的错误，因为没有以合适的方式考虑到在由地震决定的其动态阶段的结构情况。
[0002]—经地震推动开始和增加，和建筑物的相应振动，中心轴线开始进入截面，当构造的右侧有倾斜，截面的左侧被张紧而右侧被压缩。在随后的房屋建筑的左侧有倾斜时，情况反过来，截面的右侧被张紧，而左侧被压缩。如果水平地震推力仍然增加，中心轴线越来越多地向截面的边沿移动直到离开边界，引起张紧部分越来越大的裂缝和压缩部分越来越高的压缩。这因为，在这些随后的振动时，重力和因此的柱截面的重量没有消失而是继续作用。例如，如果考虑瞬时，在边为30cm载荷为75000(75千)kg的柱的截面的中心轴线所在的第二部分，分别从等于75-15-3平方厘米(S卩cmq)的压缩的混凝土的边，渐进地位于在2.5cm_0.5cm-lmm，cnr的压缩分别为 1000kg/cmq.-5000kg/cmq.-25000kg/cmq.，无论米用什么系统增加抵抗力，即使是增强厚箍筋，这些压缩也是不可支撑的。截面被从外向内地毁坏。即从边沿到中心，由于其几何物理事实，中心是截面中最能抵抗的。因此，需要转变本领域的当前趋势，并加强截面中心，考虑恢复力概念。从外围到中心的后续的加强件，通过允许继续从主要性质收益，在其他事物之间大幅度地减少振动(30 % -40 % )并因此减小甚至是和植物有关的损坏。当前，只有竖直铁放在边沿附近以使这些在相对侧的铁有较大的距离(力臂)，然后它们能在其整个张力强度上被利用。这样做仅仅是一种对比，布置了认为比地震破坏能力更强的止挡结构。因此，没有例如树等的活的有机体的适应性，树在风推期间，除了最外圈，具有内圈，内圈合作并有助于降低最外圈的破坏行为，当这些逐渐地放弃，它们以其全部的抵抗能力(生态恢复力)接受风的推力。
[0003]改善已有的和新的钢筋混凝土建筑构造的结构稳定性的问题是非常迫切的。
【背景技术】
【发明内容】
[0004]根据权利要求1的方法解决如此问题。本发明的一个主题也是根据权利要求12的钢筋混凝土建筑构造。
[0005]本发明的第一个方面涉及相当地改善已经存在的钢筋混凝土建筑构造(例如房屋建筑，学校，医院，桥等等)的结构稳定性的方法，其中钢筋混凝土建筑构造具有一个或多个柱3和坚持在所述柱上的一个或多个梁4。
[0006]所述方法包括如下步骤。
[0007]a)按照一个或多个和各自柱3交叉的方向执行一个或多个水平钻孔中的第一个，以使梁4坚持在所述各自柱上。
[0008]b)将第一加强件5插入所述第一钻孔中。
[0009]c)将水泥的填料特别是流态化的膨胀砂浆浇铸在所述第一钻孔内部。
[0010]d)沿着所述一个或多个柱3的纵向轴线在大体中心位置执行第二竖直钻孔。
[0011]e)将第二加强件I，特别是金属笼或管状结构，插入所述竖直钻孔，所述第二加强件具有多个开口 2，所述开口易于将水泥的填料从所述第二加强件内部排到外部。
[0012]f)将所述水泥的填料，特别是流态化的膨胀砂浆，浇铸在所述第二加强件内部直到完全地填充所述第二钻孔。
[0013]在钢筋混泥土建筑物外面的，放置在结构节点的梁上的所述第一水平钻孔完成于将预加强的加强件插入每个梁，在柱的竖直钻孔期间，由于一些铁的后续剪切每个梁将经受弱化。这样每个预加强的梁会“进入行动”，即在上述竖直钻孔的同时解决并开始加载。
[0014]根据不同的实施例，本发明适用于现有的r.c.结构和新的构造中。
[0015]本发明的第二个主题为具有一个或多个柱和一个或多个坚持在柱上的梁的钢筋混凝土建筑构造，其中，所述一个或多个梁包括适于所述梁的整个纵向轴线的第一水平加强件，所述一个或多个柱包括在所述柱的大体中心位置的适于所述柱的整个纵向轴线的第二竖直加强件，其中所述第二竖直加强件具有多个开口，开口易于将水泥的填料，特别是膨胀砂浆，从所述第二加强件内部排到外部，其中所述第二加强件充满所述水泥的填料。
[0016]本发明的优选特征为从属权利要求的主题。
[0017]本发明的其他优点，连同特征和使用模式通过参考附图，将会从下面示例性的而非限制性的一些优选实施例的详细描述中变得明显。
【附图说明】
[0018]图1显示了由根据优选实施例的本发明的方法稳定的建筑构造的柱3和相关的梁4的纵截面；
[0019]图2显示了本发明的建筑构造中和方法中用到的所述第一加强件I的优选实施例；
[0020]图3A，3B和3C显示了由根据优选实施例的本发明的方法稳定的建筑构造的不同种类的柱3的平面图；
[0021]图4显示了其中有中间外围柱(A)，角外围柱(B)和内部柱(C)的建筑构造的平面图；
[0022]图5A和5B显示了由根据优选实施例的本发明的方法稳定的建筑构造的柱3和坚持在其上的梁4的平面图；
[0023]图6显示了由根据优选实施例的本发明的方法稳定的建筑构造的部分剖面透视图，该图还显示了和管状结构I可选择使用的金属笼的示意图；
[0024]图7显示了根据本发明实施例的具备加强件的柱的平面图，该图在下文报道的描述中进行了更加详细的描述；
[0025]图8a显示了地震前的传统柱的横截面；
[0026]图Sb显示了地震后的传统柱的横截面；
[0027]图Sc显示了地震前的根据本发明实施例的具备抗震系统的柱的横截面；
[0028]图Sd显示了地震后的根据本发明实施例的具备抗震系统的柱的横截面；
[0029]图9a, 9b, 9c和9d显示了“核心梁”(图9a和9b的角梁，图9c和9d的中间外围梁)的不同实施例的平面图；
[0030]图10显示了建筑物中的柱的可能位置的平面图，该图下文报道的描述中进行了更加详细的描述；
[0031]图11代表了“多层建筑物的框架的方案”，图中显示了基于几个楼层高度的加强的中央芯中的可能的可变加强件，该图在下文显示的描述中进行了更加详细的描述；
[0032]图12，12a，12b和12c显示了不同的实施例，该图在下文显示的描述中进行了更加详细的描述；
[0033]图13c,13d, 13e和14显示了在地震应力中，没有根据本发明的抗震结构的截面中的中性轴线的位置，相对具有抗震结构的截面中的中性轴线的位置更多的朝外边沿移动，该图在下文显示的描述中进行了更加详细的描述。
【具体实施方式】
[0034]通过参考上述提及的附图将在下文中详细描述本发明。如在摘要中所示，本发明的第一个主题涉及显著提高已经存在的钢筋混凝土建筑构造(例如建筑物，学校，医院，桥等)的结构稳定性的方法，钢筋混凝土建筑构造具有一个或多个柱3和坚持在所述柱上的一个或多个梁4。
[0035]根据一个实施例，第一钻孔可以在与柱3交叉的方向执行以使梁4坚持在所述柱上。例如，第一钻孔(水平孔)在支撑最后楼板的高粱的截面的中心位置处，和另一个孔在支撑倒数第二楼板的低梁处与面正交地执行，优选地，穿透梁4的深度为大约1.5m。两个孔都要与柱交叉，他们都要进入梁。因此，控制随后从柱的顶部开始执行的竖直孔(第二钻孔)的精度以及如果需要的话在竖直钻孔的持续中给予合适的利于精度的引导是可能的。在这层意义上，钻孔一层接一层的从上到下继续，首先是梁中的水平钻孔(第一钻孔)，然后是柱中的竖直钻孔(第二钻孔)，水平钻孔和竖直钻孔在柱和梁中按控制进行。角外围柱与中间外围柱以同样的方式被钻孔，外加仍在梁(图5B)的中心位置与另一面正交的进一步的第二水平钻孔。
[0036]根据一个实施例，在经受了在此描述的方法的钢筋混凝土建筑构造中，每个柱将有从其顶部到地基的铁的第二(竖直)钻孔。对于那些没有置于最适宜的土地上的柱来说(图1中的虚线部分)，所述第二竖直钻孔将被延长到超过地基，直到到达更合适的基底。除了全高竖直钻孔之外，中间柱将会有甚至一个或更多第一(水平)钻孔，第一(水平)钻孔在梁的中心部分与面正交(图5A);最后，除了第二全高竖直钻孔之外，角柱将会有甚至两个第一水平钻孔，每个都在被同样的角柱(图5B)支撑的两个梁的中心部分与两个角面中的一个正交。水平钻孔和竖直钻孔的直径优选为下文中描述的。
[0037]如已经描述的，加强件I或钢筋将会插入所述第二(竖直)钻孔，并关于第一加强件5或钢筋正交地布置。根据一个实施例，将在中间外围柱(图5A)上的结构的最脆弱和危险点中的一个实施“类交叉”结构，即在柱-梁的紧固处。根据另一个实施例，进一步地，第二水平加强件I可以被插入依靠在角外围柱(图5b)的梁4中，从而在最不稳点，即具有两个梁4的柱的角连接处，实施“双交叉”结构。
[0038]根据一个实施例，第一加强件5将插入在所述第一钻孔中获得的水平孔中，第一加强件包括铁棒或螺纹棒或金属管，优选具备改善的附着性。优选地，铁棒或螺纹棒的直径至少为20mm。每个棒将具有工具，例如拧靠在金属板的“头”螺母，例如具有12mm的厚度，在柱的两个外侧上布置成像“L”。一旦将放置在两个棒“头”上的螺母拧靠在柱的两个外侧的“L”形金属板上，梁4就被牵引至柱，由此通过进行预压紧，梁内的一些铁剪切后，第二竖直钻孔一将被执行，开始的被动型就将变成主动型。梁4到柱3的牵引对避免由于柱和梁之间缺少足够的连接而导致的地震期间柱(特别是角柱)从其原始位置的移动非常重要。“L”形板甚至可以有两个靠近其两个外侧的每一个的板紧固螺栓。所述金属板可以通过在其上覆盖金属网格布置在填充物下面，然后在金属网格上放置填充物。强调的是，在可能的地震后，在预压缩中产生“释放”，其能被“记录”并在运转中回到初始状态。
[0039]图5B的实施例显示了用于连接两个梁4至角柱3的两个水平螺纹棒。布置在柱的最长侧的棒优选地放置为将第二加强件5留到外面，并且棒轻微地倾斜以使长部分进入梁4和更好的穿透梁的中心部分。
[0040]在一些现有建筑物中，存在特别是在加强件中恶化的梁4;在一些情况中，建筑构造的所有梁可能都恶化了，因此有必要通过插入多个加强件实施更根本的干预;在这种情况下，一些或所有具备第一水平加强件I的梁4将被干预，其中第一水平加强件I从建筑构造的一面到另一面穿过钢筋混凝土梁的整个长度，矩形或类“L”形形状的金属板通过“头螺母”紧固在面上。根据情况需要，所述第一水平加强件I可以是最小直径为20mm的铁，或直径和厚度合适的金属管。例如，在梁4的截面为30 X50cm的情况下，可使用四个直径为40mm的金属管，一对管对称地布置在梁的高部，另一对管以同样的方式布置在梁的低部。每个上述管都插入预先布置的直径为80mm的孔中，以使金属管周围有厚度为2cm的膨胀砂浆。水平金属管可以距管或竖直金属加强件非常近(直到掠过)的插入，甚至获得包裹着管或竖直加强件的膨胀砂浆与包裹着水平管的砂浆均匀混合的优势。
[0041]根据优选实施例的本发明的方法在下文中描述，其中对不同柱的干预是逐步实施的。一旦完成了对某个柱的干预(通过插入例如管或金属笼5，优选地插入其整个高度，并将第一加强件I插入所有楼板的梁4中，最后在整个高度上浇注膨胀砂浆)，需要等待大约24小时的时间以使得在干预随后的柱之前所处理的柱开始其完全的静态功能。使用膨胀流态快凝砂浆后，等待时间可以很短，约24-48小时。通过这样工作，在全面处理建筑构造期间，处理(然而在整体安全性上，根据规则，r.c.以其总能力的约1/3“工作”)期间，只有处理的柱有下降的静态功能，而处理的柱在24-48小时后获得几乎其完全的静态功能以及被经受的处理增强的功能。
[0042]所述管状形式或金属笼形式的第二加强件可以在随后管道处插入竖直孔(始于建筑构造的顶端)，通常3m长，根据随后进程旋拧或焊接。通过用嵌接物止挡上端，下放第一管道进入孔中；管或笼的第一管道的上端与加强件的第二管道的下端旋拧或焊接，因此也能通过用嵌接物止挡上端，下放第二管道;管或笼的第三管道旋拧或焊接到第二管道的上端，以这种方式继续直到在柱的整个长度上插入金属加强件(直到到达或超越地基的下加强件)。
[0043]连接柱至一个梁(在中间外围柱的情形下)或多个梁(在角柱情形下)的水平棒从最后一层开始插入直到第一层，并进行预压缩。然后以同样的方式通过从上层到下层下降直到第一层其继续。
[0044]然后其通到第二竖直钻孔，金属加强件和膨胀水泥砂浆插入。
[0045]通过这种方式进行，因为预先加强和预先压缩，梁的铁对柱的剪切不会引起对结构的任何损害，柱具有第二竖直钻孔以在整个高度上在柱的中心插入第二加强件I，然而第二加强件I的插入使其获得除此之外不能达到的水平的抗震和抗倒塌的特征。
[0046]根据实施例以及通过参照图6的主图，第二加强件I可以以厚度和直径合适的金属管5b或金属笼的形式实施为已执行的钻孔内的插入物，且沿着柱3的纵向轴线在大体上的中心位置插入。举例来说，如果柱中已执行的第二竖直钻孔I的直径为12cm，管或金属笼I的直径最大为8cm，以便放入从柱的钻孔得到的孔中，管或金属笼周围可以有形状为厚度为2cm的圆冠状的空的空间。加强件里面的和外围的空的空间将会被水泥的材料全部填满，优选的是膨胀砂浆。
[0047]根据实施例，建筑构造的金属加强件I的下部，例如地基以上70cm高的部分的厚度较大。对于相当高的建筑构造，在高度上，金属加强件I的几个管道具有不同的厚度和直径。例如，最下部的厚度为5mm，中间部的厚度为3mm，具有伸缩插入物的最高部的厚度为2mm。
[0048]根据实施例，通过在建筑物高度上从上到下旋拧或焊接几个管道，和通过注意使得旋拧的或焊接的部分到达两层间的中间高度，即力矩等于零的地方，在柱3的整个长度上插入第二加强件I，管或笼。
[0049]根据实施例，所述第二加强件I沿其周向包括一个或多个开口2，优选地在每个中间层，例如四个直径为大约4cm的孔。所述开口有将加强件内部水泥的材料排出到加强件外的功能。
[0050]将加强件内水泥的材料排出到加强件外的目的是使水泥的材料通过管和已执行钻孔之间的圆柱形空隙中的一个渗透在管状加强件内，因此甚至是渗透内表面。优选地，沿着周长的开口 2在高度上一个相对另一个错列布置。
[0051]举例来说，如果柱内的钻孔是12cm，并且其内部金属管形式的所述第二加强件5b是8cm，四个开口 2中的两个将以直径(AB)放置，另外两个以正交于第一个直径的直径(CD)放置但在高度上相对于中间层的高度高或低20cm。直径AB(相对于于看图者水平)上的两个开口必须相对于楼层的中间高度高(或低)10cm。在正交于第一个直径的直径(CD)上的两个开口必须相对于楼层的中间高度低(或高)1 cm。因此，例如如果楼层高约3m，直径AB上的两个开口将会在高度mt.1.5+0.10 = 1.60mt，然而，在直径CD上的两个开口将会在高度mt.1.5-0.10，需要的抵抗力=1.40mt。
[0052]水平和竖直钻孔必须在梁和柱内在其截面的中心处以连续的芯镗孔专门执行，因为这样的钻孔技术与其它例如回转敲击的技术相反，不会损害结构，特别是危险的结构。柱内的竖直钻孔始于顶部继续到地基底以在其内插入所述第二加强件5。如果紧靠建筑构造地基下方的土地没有足够的一致性，钻孔(以及由此的图1中加强件的插入)可以继续到地基梁以下直到到达具有认为必要的抵抗力的土地层(图1中虚线指的部分)，通过该方式获得在地震中地面结构系统的更好响应。根据实施例，根据建筑构造的高度和柱的尺寸，竖直钻孔的直径从8cm开始到10，12,14和16cm等等，然而水平钻孔(适于“十字形”和/或“双十字形”螺纹棒的插入)的直径从4cm和/或以上开始。
[0053]其上将执行竖直钻孔，其内插入所述第二加强件的钢筋混凝土构造的柱可以是内部柱或是外围柱。外围柱依次可以是角柱或中间柱。图4中不同类型的柱分别指示:A中间柱，B角外围柱，C内外围柱。根据柱的不同位置钻孔以部分不同的方式执行。内部柱将从顶部开始钻孔，以连续的方式持续整个高度，直到到达或超越地基的下部铁。柱(甚至梁内)内加强件的铁的位置将会甚至以皮米控制，并因此获得柱内和梁内竖直和水平钻孔的必要的精度。因为在经受过干预的建筑构造中，柱可能是旧的并具有很差的箍筋，为了不损害它们，不会应用砂浆膨胀。并且，制造特别粗糙的管壁对提高混凝土和管状加强件之间的依附是很有利的，特别是在柱的重建的情况下。内部柱在地震应力期间遭受给节点的较低损害。
[0054]在当前的工艺水平下，新的r.c.建筑构造在地震中的抵抗力由传统的加强件甚至由高度和位置总相同的“柱和梁间的交叉点处的中央结构加强件”给予。因此，在r.c.柱和梁中没有随它们在建筑构造体的位置，在几层中的高度和相应的应力而变化的加强中央芯。
[0055]因此不可能同时具有图7所指示的所有可能的加强件:传统外加强件，中央芯加强件一一可以在柱的整个高度上、有限的高度上、头部、脚部、和梁交叉处(结构节点)，铁或重心加强件。所有的加强件使正在建造的r.c.结构能以自然演进的方式胜任不同的可能的水平应力。
[0056]具有“可变的加强中央芯”的柱有在图7中报道的如下加强件:
[0057]-外加强件:传统加强件；
[0058]-中央芯加强件；
[0059]-铁或重心加强件。
[0060]中央芯加强件可以有减少的高度，楼板以下约70cm(柱的头部)和楼板以上或地基梁以上约70cm(柱的脚部)；或可以在整个高度。
[0061 ]第一种情况对应现有技术(“小柱-核心(kernel)”)中已存在的以上报道过的抗震系统，第二种情况对应本工业发明所提供的。
[0062]以上报道过的抗震系统中没有提供重心加强件或重心铁，而本工业发明提供了可能的重心加强件或重心铁。
[0063]柱中的中央芯加强件随柱自身在建筑构造体中的位置，在几层中的高度和相应的应力而变化。
[0064]建筑构造体中柱的可能位置在图10中指定出:
[0065]-角外围柱(1，3，7，9);
[0066]-非角外围柱(2，4，6，8);
[0067]-(中央)内部柱(5)。
[0068]基于建筑构造中的柱的上述位置，如下是水平力下的不同应力:
[0069]-角外围柱更多地由水平力施压；
[0070]-非角外围柱受到比角外围柱更少的压力；
[0071]-内部(中央)柱受压力更少。
[0072]因此，与本工业发明相符合，具备可变加强中央芯时，角外围柱将被更多地加强，非角外围柱将被与先前相比较少地加强，中央柱将被更少地加强。
[0073]加强中央芯的加强件随在几层的高度，以及相应的明显在低楼层较高而在高楼较低的应力而变化，即它们从低楼层到高楼层减少。图11表示了“多层建筑构造的框架方案”。在图中，基于高度，指定了柱的可能的不同厚度，其中在加强中央芯的可变的加强件将基于在几层的高度插入。低楼层可以由如下加强:
[0074]-传统加强件;在整个高度的加强中央芯;在中央芯重心的加强件。
[0075]中间楼层可以如下加强:
[0076]-传统加强件;在整个高度的加强中央芯;在重心位置的铁。
[0077]高楼层可以如下加强:
[0078]-传统加强件;不在整个高度，而只在柱的头部和脚部(高于或低于楼板大约70cm)的加强中央芯;例如重心铁。
[0079]具备数个加强中央核的柱和其它r.c.建筑物
[0080]像上文描述地，可变的加强中央芯是本工业发明的基本元件，但是它可以根据r.c.建筑物本身的尺寸和形状成比例地复制。
[0081]图12显示了在重心区具有圆形的由连续线圈包裹的竖直铁构成加强件的加强中央芯，可以有:
[0082]-具备两个加强中央芯(图12a)的r.c.柱；具备三个或更多加强中央芯(图12b)的r.c.柱或墙。图12c显示了具备数个加强中央核的适于桥或类似结构的栓柱。加强中央芯主要放置在角落并具有类L构型。
[0083]显示的实施例是指示性的而非详尽的，因为适宜地放置在r.c.结构中的加强中央核取决于r.c.建筑物本身的尺寸和形状。
[0084]可变的加强中央芯接近截面的重心的几何中心的中心轴线
[0085]请参考无地震应力的图13a和13b。图13a显示了根据当前地震规律(中央芯无加强件)加强的30X30cm的加强柱的截面；图13b显示了同样装备有抗震装置(中央芯有加强件)的30 X 30cm柱的截面。两者都受到了理论终止力矩和以上报道的理论终止力:
[0086]-无抗震系统的30X 30cm的柱具有理论终止力矩Mu = 1lOOkN和Fu = 6733kN;
[0087]-装备抗震装置的30X 30cm柱具有理论终止力矩Mu = 1361ON和Fu = 9073kN.
[0088]从图13c和13d中可以看出，在地震应力下，在没有抗震装置的截面中的中心轴线相对于有抗震装置的截面中的中心轴线更多地向外边沿移动。
[0089]更确切地说，在第一截面它离边沿6.9cm;在第二截面它离边沿9.lcm，它更多的向中心移动了2.2。
[0090]通过计算两个区域和通过对比它们，事实上，这涉及经受压缩的交叉部分31%的增长，即具备抗震装置情况下，每平方厘米的混凝土的压缩获得了下降。这具有很重要的结果:较大应力情况下的混凝土保护层的裂纹以及脱落，归咎于较大应力下的峰值载荷的铁的弯曲，也就是说抵抗力有31%的增长。
[0091]明显的，伴随压缩区域的进一步的增加，重力的中心(图7)存在的附加的铁(或加强件)会使中心轴线更多地向重力的几何中心移动。
[0092]图13c也对比了两幅图:一个是关于无抗震装置的柱，另一个是关于装备抗震系统的柱。
[0093]两幅图之间的对比结果非常清楚，加强中央芯的存在降低了压缩，尤其是在更危险的边缘，因为混凝土保护层可能的摧毁会给加强棒带来峰值载荷。
[0094]中央芯加强件通过以一种非破坏性的分散方法降低外围铁张力。
[0095]传统的在截面的外围具有铁的加强件已经以这种方式提供，因为铁抵挡牵引力的能力能在边缘上被最大利用，布置在相对侧的铁之间有较大距离，即截面的张力区域和压缩区域的抵抗力矩具有较大力臂。
[0096]然而在这种方式下，可以相信，没有获得对水平应力最好的适应。
[0097]如果有人观察树干和树枝的形状，会发现在树干或树枝的圆形截面有多个始于外树皮终于中央芯即最里面部分的同心环。
[0098]如果树在最外部的环上集中它自身全部的抵抗力，在风的更猛烈的应力情况下将发生:碰撞中，树枝的最外圈加强到最大(和本领域的当前状态下发生的类似)的情况下树枝会取胜，或风通过克服其抵抗力并破坏它而取胜。
[0099]相反的，树在地球上的百万年的适应下，由几个随后的防御线:同心环成形和构成。
[0100]因此，在风的最强推力下，最外环吸收最多部分的应力，而剩下的应力被随后的环例如第二个，第三个防御线吸收，直到最重心的环(生态恢复力)。
[0101]如此最外环受力较少。
[0102]可以相信具备“可变的加强中央芯”，r.c.结构可以装备有对水平应力的类似的适应性，水平应力使树被风推。发明人的经验确认如此。通过参照图7和图14，35cm长的坚硬的杆已经放在图13b和图13d的中心轴线的金属板上。通过紧固相对端至杆和支撑基底，同样的弹簧已经放在图7所指定的在传统的外加强件，在中央芯加强件和在重心铁的铁的一部分。
[0103]然后，放置增长的重量，即插入放在中心轴线之外的平衡杆的竖直铁的金属垫圈。如下情况多次发生，如果重量低的平衡杆的抵抗力留给仅在传统外加强件处的弹簧决定，下降以及随后对应的旋转被更多的标记;如果抵抗下降的倾斜，即使在中央芯加强件和重心铁的弹簧被用于干预，下降和旋转降低超过40%。
[0104]因此最外圆(即传统加强件的外铁)最少减轻总应力的40%，40%被中央芯加强件和重心铁的弹簧吸收。该情况同样的发生在吸收一部分风推力的树枝的最外圆的随后圆中。
[0105]可以在具备截面的张力部分和压缩部分的图14中生动地看见。甚至对应于张力区域(传统加强件的外围铁，中央芯和重心铁的铁)的多个加强件铁的图自己的张力区域的部分区域也在此显示。它们吸收图示的张力。通过计算多个区域和对比它们可以看出:
[0106]-从中央芯的铁向上移到截面(认为被传统加强件的铁吸收的张紧区域)的外边界的区域是张紧的部分总张紧区域的约60%。
[0107]-从中央芯铁向上移到中心轴线(认为被中央芯和重心铁的铁吸收的张紧区域)的张紧区域是张紧的部分的总张紧区域的约40%。
[0108]该计算已经默认得到，因为认为从中央芯的铁向上移到截面外边界一一精确地说非常靠近中央芯的铁的张紧区域的一部分被这些铁自己吸收，然而在上面的计算中，它已经分配给外面的铁。
[0109]这意味着具备中央芯加强件和重心铁，通过从外铁将应力带走，至少40%的总张紧应力被吸收，外铁张紧应力减少相同的百分比。
[0110]总张应力40%的消散是以非破坏的方式进行的，比允许的要低很多。
[0111]另一方面，
【申请人】做的实验已经演示了中央芯一直保持完整，竖直铁和箍筋都在它们的位置，碰撞期间混凝土与金属声音反应以说明内部紧密度。
[0112]在下文中详细描述了根据本发明一些实施例的r.c.建筑物的持续时间的延长。
[0113]在本领域现在的状态，没有系统能完全彻底地延长r.c.建筑物的持续时间(正常寿命)，但是在大部分情况下，会进行局部干预以阻止已经发生的最表面的破坏，例如用防锈漆干预，或更深的，例如用绷带和/或破坏或恶化部分的包围干预，或其它。
[0114]根据本发明的系统，铁和混凝土(下文中cnr)中破坏或恶化部分可以被替代，以使r.c.结构能返回到最初的抵抗力水平甚至更高的水平。
[0115]为此，在柱和梁中加强中央芯的存在是需要的，保证在缺乏外加强件时暂时的抵抗力。因此，外部具有像所有活的有机体中发生的更新。
[0116]活的有机体能够根据外部环境的刺激、压力和侵蚀更新最外面的与外环境直接接触的部分，中央芯通过保持更受保护和更完整来允许它们更新。
[0117]在大多数情况下损害的和恶化部分的替换发生在地基水平处的r.c.柱的脚处;在几个楼层的柱的头部和脚部，在遮盖楼板水平处的柱的头部，在梁和柱间交叉点(结构节点)的梁中。
[0118]钢筋混凝土的持续时间
[0119]具有本发明提出的用于r.c.更新的系统，钢筋混凝土的持续时间会非常地延长。由于水成功到达柱和梁的加强件铁，一旦具有当前规则下提供的厚度的混凝土保护层恶化，锈使r.c.的持续时间缩短。在现有技术中，特别是在现有存在的专利装置中(小柱-核心)，有比通常混凝土保护层大3到5倍的混凝土保护层，因此r.c.结构的持续时间会有相应的延长。而且，小柱-核心的存在干预以解决并保证规划和/或制造错误。通过重建柱和梁，具有能够替换(在局部干预情况下，没有任何损害，因为r.c.的柱和梁的抵抗力由能完全完整地保持的加强中央部分保证)恶化的外围铁的管道的进一步优势。因此通过重建建筑构造的所有恶化的柱和梁，恢复建筑构造自身至回到最初甚至更好的抵抗状态是可能的。
[0120]威胁r.c.的持续时间的主要因素
[0121]威胁r.c.的持续时间的是如下的主要因素:
[0122]I)环境的侵蚀；
[0123]2)决定承载结构中的组成为未来地震的抵抗力中弱点的不可见，和小的可见裂纹和微损伤的小强烈地震；
[0124]3)强烈地震；
[0125]4)电磁场的作用。
[0126]I)环境的侵蚀。
[0127]理想条件下的正确地包装和铺设的cnr必须有包含在13和14之间的Ph(Ph测量酸度)，必须不是多孔的必须具有不渗透性。如此制造的cnr在一段没有限定即没有限制的时间内能够保持加强钢筋不变。这些理想的情况能够在加强中央芯存在的情况下在柱和梁的中心部分中获得，加强中央芯周围的情况将在下文描述。在当前的现实中，混凝土遭受环境的侵蚀。
[0128]有助于创造对于r.c.结构的加强铁的侵蚀性环境的主要原因如下:
[0129]a)湿度，由毛细现象升高，尤其是在地下和地下室层；
[0130]b)裂纹，加强件与空气中的氧气和水直接接触带来；
[0131]c)受限环境的热，例如在内部温度高于建构构造外的温度的地下室中，通过蒸发在最冷区域即柱的最低部分的沉淀物同时具有湿度和水；
[0132]d)建筑构造的柱和外围梁，或拱廊的柱和梁在大气媒介中的暴露。
[0133]强调混凝土的碳酸化现象是重要的。浸泡在Ph高于11.5的碱性溶液(混凝土轻微碱性)的钢被氧化物所遮盖。随后，在适度的侵蚀性环境中，例如地下室层的热-潮湿环境中，始于表面层微裂纹的腐蚀性过程开始，它在整个表面延展并甚至以大约0.6mm/年的速度持续深入。建筑构造的外围柱和梁和拱廊的柱和梁变得更容易接触雨水，雨水携带多种对混凝土而言的致病媒介:氧气(02)，二氧化碳(C02)，氯(Cl)等等。
[0134]这些由水引入溶液的媒介特别是二氧化碳能改变Ph，通过降低Ph至大约9和引起碳酸化现象，形成碳酸钙。水在氧气的存在下攻击和破坏表面绿锈，绿锈开始腐蚀过程:钢脱皮，截面减少和依附能力降低，绿锈体积增大，驱逐混凝土保护层，因此甚至更多地增大其钢与空气和水的接触，退化过程以此方式继续。
[0135]2)小强烈地震
[0136]小强烈地震(乃至只能由仪器探测到的频繁地颤)可以决定在r.c.承载结构中可见，小的可见或不可见的构成为进一步地震弱点的微裂纹。并且，这些微裂纹使环境侵蚀即与水和二氧化碳接触等变得容易。
[0137]3)强烈地震
[0138]可知，当强地震严重地破坏或甚至毁坏r.c.结构时，可以看到首先是柱的头部和脚部(即在柱的与楼板和地基梁接触或靠近的部分)被破坏。当高强度地震发生时，首先是柱的“头”和“脚”(即与楼板靠近的部分)被破坏，然而它们在中心部分几乎保持完整。在建筑构造的被地震决定的应力期间，在每个楼板下面的每个柱的“头”，和在地基上的以及楼板上的每个柱的“脚”是这样破坏的:混凝土保护层由于边沿上的过度的压力而破坏;暴露的铁变成“负载峰值载荷”并假定特征起伏方面(由当前规则提供的箍筋的增厚改善了抵抗力但是不能根本地解决问题)。梁的铁不再与柱的铁相连，因为它们已经从它们的支撑中出来，且梁以一种危险的方式保持，仅好像它们还停留在边沿已经毁坏的柱上。随着地震振动继续，梁从柱中分离，楼板落下来。问题没有解决，因为下文强调的内容而不能解决。让我们分析在静止状态(没有地震应力)下和由水平地震推力决定的动态状态下的柱，更精确地，让我们考虑紧固到地基梁的柱的脚部的截面。在静止状态，没有水平地震应力，截面都被压缩，中心轴线是没有限定的。当地震推动并且建筑构造的相应振动开始并从一侧到另一侧增加，中心轴线开始进入截面并因此，当建筑构造在右边倾斜时，截面的左侧相对于中心轴线被张紧，而右侧被压缩。接下来建筑构造在左边倾斜，情况颠倒过来，因此现在截面右部分相对中心轴线被张紧而左部分被压缩。如果水平地震推力继续增加，中心轴线越来越多地移动，可选择地，首先向截面的右边沿(通过增加相对于中心轴线的左边张紧的部分和降低右边压缩的部分)，然后向截面的左边沿(通过增加相对于中心轴线的右边张紧的部分和降低左边压缩的部分)。在考虑瞬时时，在边为30cm载荷为75000(75千)kg的柱的截面的中心轴线所在的第二部分，分别从等于75-15-3平方厘米(S卩cmq)的压缩的混凝土的边，渐进地是2.5cm-0.5cm-lmm，混凝土的压缩分别为1000kg/cmq.-5000kg/cmq.-25000kg/cmq.，无论采用什么抵抗力-增加系统，这些压缩也不能被支持。截面被从外向内地毁坏，即从边沿到中心，由于其几何物理事实，中心是截面中最能抵抗的。因此，将有如下事实，混凝土保护层破坏并因此在应力期间，同样的载荷将装承担与包裹有箍筋的竖直铁厚度相应的区域上的第二部分。不管可以布置多厚的箍筋，这些载荷的高本质将移动箍筋，由于峰值载荷铁将会弯曲。破坏过程将从截面边沿向内侧移动。在那不勒斯费德里克二世大学的建筑工程与建筑学系的单一和循环实验测试的表现期间观察到的破坏模式已经说明了此点，该测试是关于根据在意大利现有的建筑规则实施的模式对比，其中一个装备有本专利装置。
[0139]首先在到处的水平推动过程中，由于提到的一个牵引力:
[0140]-在根据当前地震规律的模型中，相对于中心和下面，在边沿会有大的平行水平裂纹，划界条带；
[0141]-在装配有本专利装置的模型中，由于加强中央芯的存在，平行水平裂纹更少和更高地标记出。
[0142]在下面的振动情况下，载荷压缩这些随后已经在高度上开裂的条带，边沿上的压力开始使一些在外面的混凝土的鳞肩因为压力而脱离，压力一旦移动到中心轴线的外面，只负担于混凝土保护层的部分。最后，结果根据当前地震规律的模型通过失去其抵抗能力而在边沿上被毁坏，然而装配有本专利系统的模型，即使经受了同样的外围破坏，但是会有约30%应力的增长，也会完美地保持完整，中央芯提供重建破坏的部分和恢复结构的可能性。总之，箍筋的增厚改善了现状，但它决不能彻底地解决问题。相反的，本专利装置的存在解决了如此的缺点，因为具有3到5倍大的混凝土保护层，即混凝土保护层从7.5cm到12.5cm0
[0143]因此，具有分别为7.5cm和12.5cm的混凝土保护层，在提到的30cm X 50cm的柱的例子中的其附近的提及的压缩区域，在有“小柱-核心”时，它将仍然是30cm X 7.5cm = 225cm2，30cm X 12.5011=3750112，因此比上面提到的例子的30011\2.5011=750112要大很多。在地震区域的对混凝土压缩的抵抗力通常限制在实际插入尺寸结构计算(通常混凝土小立方体的压碎的结果显示并附在结构试验证明)的三分之一。因此本专利装置能够在靠柱维持之前靠它自己维持总重量，即使它经受了接近压碎界限的压缩。然后，在有本专利装置的情况下，换言之，也有下面的优点:
[0144]-阻止梁从柱中出来及从楼板落下(避免了对人的危险等等)；
[0145]-安全性因此得到保证，即使在由于地震的侵犯，结构已经失去了其弹性状态而已经进入塑性状态；
[0146]-结构进一步保证不会规划和制造缺陷；
[0147]-地震(在加强中央芯保持梁仍然在柱上)后，柱的破坏部分即它自己的脚部和头部可以重建，除了挽救人类生命外，通过该方式获得恢复建筑构造的优点。
[ΟΙ48] 4)磁场的作用
[0149]磁场有助于制造对抗r.c.结构的环境的侵略性。但是提议的具有加强中央结构的抗震系统的优点是，由纵向铁和包裹铁的箍筋组成的外围外加强件(由规则提供的)能像包裹中央加强件并保护它/它们免受磁场作用的法拉第笼一样行动。
[0150]附加的作用在r.c.的延长的优点:除了对抗地震外，中央加强件的另一个较大的优点是r.c.对抗环境侵蚀的持续时间的延长。其提供了外加强件无限期地更新而中央芯在地震和环境侵蚀中都保持完整的可能性:然后其允许r.c.的更新。当前被问到的问题之一是r.c.本身的持续时间，在r.c.出现大约150年后。通常普遍的建筑物指定有约50年的正常寿命，而公共和战略性民用建筑物的正常寿命指定为约100年。
[0151]具有本发明的情况下，将r.c.的持续时间延长至不确定的一段时间是可能的，就像下文中描述的一样。如上所述:
[0152]a)r.c.建筑物的持续时间受到剧烈的地震，少数剧烈地震和地颤(引发弱点)，环境侵蚀和磁场作用的威胁。
[0153]b)理想条件下的混凝土能在不确定的一段时间保持钢筋不变。
[0154]c)加强中央芯在这些理想条件下，因为其对混凝土保护层的保护有3到5倍大。
[0155]除了能保持完整外，加强中央芯确定尺寸以能够临时维持整个柱的总重量，然后其允许能够修复被地震损害或破坏的，或在时光中被环境的侵蚀作用破坏的，甚至由磁场作用产生的消极作用破坏的外加强件。
[0156]重建(更新)的作用由模仿在自然中发生的而获得，例如在树干中或在活的有机体中，其中最外面的与环境更多接触的部分更新直到它们的中央芯保持完整并被外壳保护。使更新发生的先决条件是r.c.建筑物中的柱和梁中存在加强中央芯。
[0157]这些r.c.建筑物可以是:
[0158]a)要实施的新建筑物，其中加强中央芯在建筑物自身的实施过程中被插入。
[0159]b)已经存在的最近或很早实施的r.c.建筑物，其中加强中央芯可以被插入。
[0160]c))已经存在的经受了强烈地颤的，然后已经非常受损的，但是即使再被破坏也不会倒落的，可以被修复并恢复的，且在修复了破坏部分后装配有强制插入的加强中央芯的r.c.建筑物。
[0161]被地震破坏的部分在柱的脚部到地基的修复是下文中要描述的，和图中被外媒介的攻击性和磁场产生的消极作用破坏的要被替换的外围加强件的铁一样。
[0162]损坏部分的修复
[0163]正常修复与基于本专利获得的修复的本质区别在于，正常修复只能在表面，因为其不能影响并进一步降低已经受损的和妥协的建筑物的抵抗力，图20a和图20b。相反的，根据本发明的修复从建筑物里面开始，有保持完整的并能在整体上临时替换建筑物的中央芯，因此修复是可以获得的，直到到达认为能够使破坏的部分回到初始的抵抗力状态然后彻底的更新至其“复活”的深度。
[0164]修复损坏部分的干预可以按如下情况执行:
[0165]I)柱到地基梁的紧固。图15a(现状)和图15b(修复)。
[0166]2)中间楼楼板水平处的柱到梁的紧固。图16a(现状)和图16b(修复)。
[0167]3)遮盖楼板水平处的柱到梁的紧固。图17a(现状)和图17b(修复)。
[0168]4)梁到柱的紧固。图18a(现状)和图18b(修复)。
[0169]5)没有装配小柱-核心的建筑物被地震受损的情况下，柱到地基梁的紧固。图19a(现状)，图19b (修复)和图19c (小柱-核心的插入)。
[0170]根据一个实施例，其中建筑构造有由结构加强件(梁和柱)腐蚀造成的不可修复的损坏，然后本发明系统将是如下的:如上所述的中央建筑加强件被插入柱内；在先的合适的钻孔，充分预张的绞线取代螺纹棒被插入梁中，通过位于金属板上的从一面到另一面，将合适的差别具有的自紧“头”的外建筑包入球中。膨胀砂浆将会注入孔中使预拉伸在梁的整个长度上均匀。一对适当尺寸的预拉伸绞线将插入中央建筑加强件的侧面。它们将会用于甚至改善楼层的刚度。如此实施的绞线适合于完全地吸收地震产生的水平力。在本描述中和一些图中，竖直加强件I或第二加强件被指定为术语加强中央芯或小柱-核心。
【主权项】
1.一种提高具有一个或多个柱(3)和一个或多个梁(4)的钢筋混凝土的现存的建筑构造的结构稳定性的方法，包括下列步骤: a)根据相对于所述柱(3)的交叉方向执行第一水平钻孔，以使所述梁(4)坚持在所述各柱⑶上； b)将第一加强件(5)插入所述第一钻孔中； c)将水泥的填料特别是流态化的膨胀砂浆浇铸在所述第一钻孔内部； d)沿着所述一个或多个柱(3)的纵向轴线在大体中心位置执行第二竖直钻孔； e)将第二加强件(I)插入所述竖直钻孔中，所述第二加强件具有多个开口(2)，开口易于使水泥的填料从所述第二加强件的内部向其外部流动； f)在所述第二加强件(I)内浇铸所述水泥的填料，特别是流态化的膨胀砂浆，直到完全填满所述第二钻孔。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二加强件(I)包括金属管或金属笼。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述水平钻孔和竖直钻孔在所述一个或多个柱(3)和所述一个或多个梁(4)的截面的中心处以连续芯镗孔执行。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述第二钻孔在所述一个或多个柱(3)的整个纵向尺寸上执行。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述第二加强件(I)在所述第一钻孔的整个纵向尺寸上插入。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述开口(2)沿着整个第一加强件(I)分布，优选地彼此错列布置。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述第一加强件(5)包括螺纹棒，铁棒或金属管。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述第一加强件(5)在所述梁(4)的整个纵向尺寸上插入。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述梁(4)到所述柱(3)的牵引由放置在所述梁(4)的头部处的紧固工件(6)执行。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述一个或多个柱(3)是中间外围柱和/或角外围柱和/或内部柱。11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，在步骤a)中执行一个或多个水平钻孔，以使所述梁(4)位于所述构造的结构节点处。12.—种具有一个或多个柱(3)和坚持在各自柱(3)上的一个或多个梁(4)的钢筋混凝土建筑构造，其中所述一个或多个梁包括在所述梁(4)的整个纵向轴线上的第一水平加强件(5)，其中所述一个或多个柱(3)包括在大体中心位置且在所述柱(3)的整个纵向轴线的第二竖直加强件(I)，其中所述第二竖直加强件(I)有多个开口(2)，开口易于使水泥的填料，特别是膨胀砂浆，从所述加强件(I)内部排出到所述加强件(I)外部，其中所述第二加强件(I)填有所述水泥的材料。13.根据前述权利要求所述的建筑构造，其中，所述第一加强件(5)包括预加应力的直径至少为20_的绞线或螺纹棒。14.根据权利要求12或13所述的建筑构造，其中，所述第二加强件(I)包括金属管(I)或金属笼。15.根据权利要求12至14中任一项所述的建筑构造包括紧固工件(6)。16.根据前述权利要求所述的建筑构造，其中，所述紧固工件(6)包括旋拧的螺母和金属板以使所述梁(4)牵引至柱(3)。17.根据权利要求12至16中任一项所述的建筑构造，其中，所述一个或多个柱(3)是中间外围柱和/或角外围柱和/或内部柱。18.根据权利要求12至17中任一项所述的建筑构造，其中，所述第二竖直加强件(I)延伸至所述柱(3)的地基以下的底土中。19.根据权利要求12至18中任一项所述的建筑构造，其中，所述第二竖直加强件(I)延伸至所述柱(3)的地基以下的底土中。20.根据前述权利要求所述的建筑构造，其中，所述第二竖直加强件(I)延伸至底土中离柱的脚部至少70cm且离柱(3)的头部至少70cmo21.根据权利要求12至20中任一项所述的建筑构造，其中，插入在所述第一竖直加强件(5)中的所述梁(4)是有承受或连接厚度的楼板梁。22.根据权利要求12至21中任一项所述的建筑构造，其中，所述梁(4)支撑遮盖楼板或中间楼层。23.根据权利要求12至22中任一项所述的建筑构造，其中，所述柱(3)包括两个，三个或更多竖直加强件(I)。
【文档编号】E04B1/19GK105899741SQ201480071891
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年10月31日
【发明人】米歇尔·米切利, 恩佐·莫雷利, 马里奥·玛蒂娜, 达维德·罗梅
【申请人】米歇尔·米切利, 恩佐·莫雷利, 马里奥·玛蒂娜