专利名称：一种加固基础及提高既有建筑刚性基础抗弯剪能力的方法
技术领域：
发明涉及一种建筑加固基础及其施工方法。
背景技术：
在现行的《建筑地基基础设计规范》(GB50007)中对刚性基础和扩展基础作如下 定义无筋扩展基础，旧称刚性基础，指的是由砖、毛石、混凝土或毛石混凝土、灰土和三合 土等材料组成的，且不需配置钢筋的墙下条形基础或柱下独立基础。刚性基础承抗弯矩或 剪力能力很弱。扩展基础，指的是这种基础将上部结构传来的荷载，通过向侧边扩展成一定底面 积，使作用在基底的压应力等于或小于地基土的允许承载力，而基础内部的应力应同时满 足材料本身的强度要求。扩展基础的抗弯矩和抗剪力能力可以根据上部结构荷载要求来设 计。在现有的《既有建筑地基基础加固技术规范》(JGJ123)及相关资料中，针对既有 建筑基础的加固，只涉及到既有建筑地基承载力不足或基础底面尺寸不满足规范要求时的 加固，并没有改变基础的力的传递模式，也就是说针对刚性基础的改造，改造完以后还是刚 性基础；针对扩展基础的改造，改造完以后还是扩展基础，未涉及本专利提到的将刚性基础 改造成扩展基础的情况。
发明内容
本发明的目的是提供一种加固基础及提高既有建筑刚性基础抗弯剪能力的方法， 要解决传统施工方法无法将刚性基础改造成扩展基础的技术问题；并解决传统加固施工适 应范围小、要求高，工序繁琐的问题。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案
一种加固基础，包括原有刚性基础和其上的承重结构，所述原有刚性基础的底部穿有 至少一排下置抗弯钢构件，下置抗弯钢构件两端突出于原有刚性基础底部的侧边，原有刚 性基础的周围有侧置钢筋笼，下置抗弯钢构件的端部与侧置钢筋笼交叉、且被混凝土浇注 成整体，形成一个比原有刚性基础加宽加长加高的新扩展基础，基础的加固范围根据基础 加固或增加荷载后上部结构传至基础顶面的竖向力设计值和基础加固或增加荷载后作用 于基础底面的力矩设计值确定，在新旧基础交界面涂有一层界面剂，新扩展基础与原有刚 性基础侧面和承重结构的根部浇筑为一体，新扩展基础的外形呈台状或台阶状。所述原有刚性基础可以是柱下独立基础或墙下条形基础，承重结构可以是柱或墙 体。所述新扩展基础的台面呈下斜面或平面状。所述下置抗弯钢构件可以是钢管或型钢，侧置钢筋笼是空间纵横交叉的钢筋网。一种提高既有建筑刚性基础抗弯剪能力的方法，其特征在于步骤如下
步骤1，在原有刚性基础周围开挖操作坑或操作沟，露出原有刚性基础，操作坑的深度低于原基础的底标高，设计出拟扩展基础的长度、宽度、高度和承载力；
步骤2，将原有刚性基础外周与拟扩展基础的界面凿毛和刷洗干净，在操作坑或操作沟 内的地基上铺设垫层，其材料及厚度与原基础垫层的材料及厚度相同；
步骤3，进行抗弯验算，计算下置抗弯钢构件的配置数量，在操作坑原有刚性基础之下 植入下置抗弯钢构件；
步骤4，在拟扩展基础周边支模板，在新旧基础交界面上涂一层界面剂，浇筑混凝土，与 下置抗弯钢构件一起形成新扩展基础，新扩展基础的两侧根基嵌入原有刚性基础的阶梯部 位，新扩展基础的上部包在承重结构的根部呈下斜面或台阶状。所述步骤1的操作坑的平面尺寸要比加固基础设计后的长、宽各边超出50cm，新 扩展基础的长度、宽度、高度和承载力的设计步骤如下
根据既有建筑地基的设计资料，得到原有地基承载力特征值，或直接确定现有实际的 地基承载力特征值；调查现有既有建筑加固改造的设计资料，得到基础加固或增加荷载后 上部结构传至基础顶面的竖向力设计值，基础加固或增加荷载后作用于基础底面的力矩设 计值；根据得到的厂值、I值，根据现行的《既有建筑地基基础加固技术规范》(JGJ123)和 得到的地基承载力特征值，先估算得到加固基础的长度、宽度，再验算地基承载力特征值， 直至满足为止，得到需加固基础的长度和宽度；设计基础的高度，作抗剪验算，验算柱与基 础交接处以及基础变阶处的受冲切承载力。所述步骤3中，下置抗弯钢构件的配置数量根据现行的《建筑地基基础设计规范》 (GB50007)对基础的抗弯能力计算验算。所述步骤4中，对于新浇注的混凝土强度不低于C20，如果原基础因机械损伤、不 均勻沉降、冻胀等其他非荷载原因引起开裂或损坏时，需进行基础补强注浆加固法等加固 方法进行加固。所述步骤3，对于墙下条形基础，在在其结构墙基处下置抗弯钢构件，按长度 1. 0 2. Om划分成单独分段进行施工。与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果
本发明克服了传统施工方法适用范围小，对原刚性基础材料要求高的缺点，解决了传 统施工方法无法将刚性基础改造成扩展基础的技术问题。由于采用了下置抗弯钢构件及设置原基础周边设置钢筋混凝土梁，本发明将可原 有刚性基础改造成扩展基础，大大提高原刚性基础的抗弯矩抗剪力能力，且施工适用范围 广，对原刚性基础材料要求不高，下置抗弯钢构件安全可靠；基本上不影响该既有建筑居民 或工作员工的正确生活或工作，操作简单，是便于推广应用的技术进步，可广泛应用于建筑 加固改造施工中，尤其是针对修建年代比较久、沉降已经稳定的既有建筑。
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。图1是本发明的基础平面结构示意图。图2是本发明的施工步骤1结构示意图。图3是本发明的施工步骤2结构示意图。图4是本发明的施工步骤2另一张结构示意图。
图5是本发明加固后效果结构示意图。附图标记1 一原有刚性基础、2 —承重结构、3 —原地基垫层、4 一操作坑、5 —基 础加固范围、6 —在新旧基础交界面、7 —下置抗弯钢构件、8 —新扩展基础、9 一侧置钢筋龙。
具体实施例方式实施例参见图1、图3、图5所示，一种加固基础，包括原有刚性基础1和其上的承 重结构2，所述原有刚性基础1的底部穿有至少一排下置抗弯钢构件7，下置抗弯钢构件7 两端突出于原有刚性基础1底部的侧边，原有刚性基础1的周围有侧置钢筋笼9，下置抗弯 钢构件7的端部与侧置钢筋笼9交叉、且被混凝土浇注成整体，形成一个比原有刚性基础1 加宽加长加高扩展的新扩展基础8内，基础的加固范围5根据基础加固或增加荷载后上部 结构传至基础顶面的竖向力设计值和基础加固或增加荷载后作用于基础底面的力矩设计 值确定，在新旧基础交界面6上涂有一层界面剂，新扩展基础8与原有刚性基础1侧面和承 重结构2的根部筑为一体。所述原有刚性基础1是柱下独立基础或墙下条形基础，承重结构2是柱或墙体。所述新扩展基础8的台面呈下斜面或平面状。所述下置抗弯钢构件7可以是钢管或型钢，侧置钢筋笼9是空间纵横交叉的钢筋 网。参见图2、图3、图4，一种提高既有建筑刚性基础抗弯剪能力的方法，包括以下步 骤
步骤1、调查既有建筑基础的设计资料，得到既有建筑基础的设计参数，包括基础的长 度宽度V、基础的高度A'、基础
的强度、原有传递到基础的上部荷载(竖向力设计值”作用于基础底面的力矩设计值Mf)。步骤2、调查既有建筑地基的设计资料，得到原有地基承载力特征值(力)，也可直 接确定现有实际的地基承载力特征值(/a )。步骤3、调查现有既有建筑加固改造的设计资料，得到基础加固或增加荷载后上部 结构传至基础顶面的竖向力设计值(/0，基础加固或增加荷载后作用于基础底面的力矩设 计值(#)。步骤4、设计基础的长度八宽度办
根据步骤3得到的值、I值，根据现行的《既有建筑地基基础加固技术规范》(JGJ123) 和步骤2得到的地基承载力特征值(Jl )，先估算得到加固基础的长度、宽度，再验算地基承
载力特征值(厶)，直至满足为止，得到需加固基础的长度1、宽度b ；
权利要求
一种加固基础，包括原有刚性基础(1)和其上的承重结构(2)，其特征在于所述原有刚性基础(1)的底部穿有至少一排下置抗弯钢构件(7)，下置抗弯钢构件(7)两端突出于原有刚性基础(1)底部的侧边，原有刚性基础(1)的周围有侧置钢筋笼(9),下置抗弯钢构件(7)的端部与侧置钢筋笼(9)交叉、且被混凝土浇注成整体，形成一个比原有刚性基础(1)加宽加长加高扩展的新扩展基础(8)，基础的加固范围(5)根据基础加固或增加荷载后上部结构传至基础顶面的竖向力设计值和基础加固或增加荷载后作用于基础底面的力矩设计值确定，在新旧基础交界面(6)涂有一层界面剂，新扩展基础(8)与原有刚性基础(1)侧面和承重结构(2)的根部浇筑为一体，新扩展基础(8)的外形为台状或台阶状。
2.根据权利要求1所述的加固基础，其特征在于所述原有刚性基础(1)是柱下独立基 础或墙下条形基础，承重结构(2)是柱或墙体。
3.根据权利要求2所述的加固基础，其特征在于所述新扩展基础(8)的台面呈平面或 呈下斜面。
4.根据权利要求2所述的加固基础，其特征在于所述下置抗弯钢构件(7)是钢管或型钢。
5.一种提高既有建筑刚性基础抗弯剪能力的方法，其特征在于步骤如下步骤1，在原有刚性基础(1)周围开挖操作坑(4)或操作沟，露出原有刚性基础(1)，操 作坑(4)的深度低于原基础的底标高，设计出拟扩展基础的长度、宽度、高度和承载力；步骤2，将在新旧基础交界面(6)处的原基础界面凿毛和刷洗干净，在操作坑(4)或操 作沟内的地基上铺设垫层，其材料及厚度与原基础垫层(3)的材料及厚度相同；步骤3，进行抗弯验算，计算下置抗弯钢构件(7)的配置数量，在操作坑(4)原有刚性基 础(1)之下植入下置抗弯钢构件(7)；步骤4，在拟扩展基础周边支模板，在新旧基础交界面(6)涂一层界面剂，浇筑混凝土， 与下置抗弯钢构件(7)—起形成新扩展基础(8)，新扩展基础(8)的上部包在承重结构(2) 的根部呈台状或台阶状。
6.根据权利要求5所述提高既有建筑刚性基础抗弯剪能力的方法，其特征在于所述 步骤1的操作坑(4)的平面尺寸要比加固基础设计后的长、宽各边超出50cm，新扩展基础 (8)的长度、宽度、高度和承载力的设计步骤如下根据既有建筑地基的设计资料，得到原有地基承载力特征值，或直接确定现有实际的 地基承载力特征值；调查现有既有建筑加固改造的设计资料，得到基础加固或增加荷载后 上部结构传至基础顶面的竖向力设计值，基础加固或增加荷载后作用于基础底面的力矩设 计值；根据得到的厂值、I值，根据现行的《既有建筑地基基础加固技术规范》(JGJ123)和 得到的地基承载力特征值，先估算得到加固基础的长度、宽度，再验算地基承载力特征值， 直至满足为止，得到需加固基础的长度和宽度；设计基础的高度，作抗剪验算，验算柱与基 础交接处以及基础变阶处的受冲切承载力。
7.根据权利要求5所述提高既有建筑刚性基础抗弯剪能力的方法，其特征在于所述 步骤3中，下置抗弯钢构件(7)的配置数量根据现行的《建筑地基基础设计规范》(GB50007) 对基础的抗弯能力计算验算。
8.根据权利要求5所述提高既有建筑刚性基础抗弯剪能力的方法，其特征在于所述 步骤4中，对于新浇注的混凝土强度不低于C20，如果原基础因机械损伤、不均勻沉降、冻胀等其他非荷载原因引起开裂或损坏时,需进行基础补强注浆加固法等加固方法进行加固。
9.根据权利要求5所述提高既有建筑刚性基础抗弯剪能力的方法，其特征在于所述 步骤3，对于墙下条形基础，在其结构墙基处下置抗弯钢构件(7)，按长度1. 0 2. Om划分 成单独分段进行施工。
全文摘要
一种加固基础及提高既有建筑刚性基础抗弯剪能力的方法，包括原有刚性基础和其上的承重结构，所述原有刚性基础之下设置抗弯钢构件，根据设计计算值对原有刚性基础的长度和宽度进行扩展，在新旧基础交界面上涂有一层界面剂，在原有刚性基础的四周和承重结构的根部浇注一个比原有刚性基础加宽加长的新扩展基础，下置抗弯钢构件被浇注在新扩展基础内，原有刚性基础的上部及侧置钢筋笼被浇注的混凝土填实，与新扩展基础浇筑成整体。本发明适用范围广，对原刚性基础材料要求不高，下置抗弯钢构件安全可靠；基本上不影响该既有建筑居民或工作员工的正确生活或工作，操作简单，可广泛应用于建筑加固改造施工中。
文档编号E02D37/00GK101994325SQ201010600110
公开日2011年3月30日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者李钦锐, 王曙光, 腾延京 申请人:建研地基基础工程有限责任公司