专利名称：单层砌体住宅钢架护顶结构及其施工方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑领域的老旧建筑加固结构及其施工方法，特别涉及一种单层砌体住宅加固结构及其施工方法。
背景技术：
2012年9月7日，云南彝良发生5. 7级地震，房屋倒塌3万多间，灾害造成的直接经济损失约为37个亿元人民币，这次灾害使中国农村民居薄弱的抗震性能暴露的淋漓尽致。彝良地震，使我们看到大部门民宅整体倒塌。整体倒塌的原因有以下几个方面I、生土结构房屋大量倒塌土墙本身密实度不足，土体间抗水平剪切力很低，在轻微地震时就会引起倒塌，另外屋架直接支撑在土墙体上，没有设置独立柱支撑，墙体倒塌时导致屋架脱离支撑垮塌。生土结构房屋是抗震能力极差的民宅，也是本次彝良地震倒塌最多的民宅。2、空心砌块房屋空心砌块墙没有设置芯柱和板带，墙体未能形成整体，块体间竖向和水平灰缝粘结面积严重不足，而且采用强度很低的石灰膏，地震水平力导致墙体整体倒塌。屋顶梁檩为刚度较低的空心竹，杆件之间连接简单，地震时水平摇晃导致屋顶散架，整体倒塌。3、不抗震空心砌块墙楼板结构房屋这类房屋未采取任何抗震措施，无圈梁、构造柱，单皮空斗砖墙，竖向承压及水平抗震能力极差，在本次地震中大部分房屋整体垮塌。4、不抗震砖墙屋顶结构，整体倒塌严重，砖墙砌筑砂浆强度低，无圈梁、构造柱抗震措施，导致墙体抗剪能力严重不足，地震时发生水平剪切破坏，大部分砖墙屋顶采用硬山搁檩形式，无独立支撑柱，当墙体倒塌时，屋顶随之塌落。另外，青海玉树和汶川地震比彝良震级高，民宅倒塌更为严重，有一点是共同的，经济条件差的地区民宅抗震是最薄弱的。我国是地震频发的国家，中国是农业大国。居住在乡村的人口为6. 7亿人，占全国人口的50. 32%。其中贫困人口 I. 5亿人，这部分人的住宅大部分不能抵御5级以上地震，其中生土房、简易石砌体房、空斗砖房、简易砖房甚至不能抵御3级地震。农村住宅发生地震时，大部分以屋顶整体倒塌为主要破坏形势，造成巨大人员伤亡。中国自汶川地震以来的三次地震中，造成了巨大的人员伤亡和财产损失，所以民宅抗震加固刻不容缓。
发明内容
为了在经济允许的条件下，不整体重建，能最大程度提高边远地区已有石头或砖房住宅抗震性能，避免再次出现较小地震造成较大人员和财产损失的悲剧再次发生，本发明提出了一种单层砌体住宅钢架护顶结构及其施工方法，通过设置整体外加钢架，将原结构的屋顶荷载全部由外加钢架承担，提高了结构的承载力和抗震能力。为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案一种单层砌体住宅钢架护顶结构，所述单层砌体住宅设置有原屋架，在原屋架的底面安装加固钢架，所述加固钢架由至少两根外加横向钢梁、两根外加纵向钢梁和四根外加钢柱和外加基础组成，所述外加纵向钢梁在原纵墙内侧，所述外加横向钢梁设置在原山墙外侧，所述外加纵向钢梁端部搭在外加横向钢梁上，两者固定连接，共同围合成与原结构平面形状相同的轮廓，所述外加钢柱紧贴原山墙或原纵墙设置，其顶端支顶在外加横向钢·梁端部，其底端支撑在外加基础上。所述原屋架与外加横向钢梁和外加纵向钢梁均通过U型箍固定。所述外加横向钢梁与外加钢柱之间形成的夹角处设置斜撑。所述原山墙顶部内侧开有安装槽，所述外加横向钢梁嵌入安装槽内。所述原纵墙顶部外侧开有安装槽，所述外加横向钢梁嵌入安装槽内。所述的单层砌体住宅钢架护顶结构的施工方法，步骤如下步骤一，根据房屋开间、进深、层高尺寸和屋面形状，确定外加横向钢梁、外加纵向钢梁及外加钢柱的长度；步骤二，根据房屋开间、进深、层高尺寸和屋面形状，确定外加横向钢梁、外加纵向钢梁及外加钢柱的安装位置，并根据外加钢柱的安装位置预先施工外加基础；步骤三，在原山墙和原纵墙的四个墙角上部开安装槽；步骤四，在原山墙开安装槽位置安装外加横向钢梁；步骤五，在原纵墙开安装槽位置安装外加纵向钢梁；步骤六，调整外加横向钢梁和外加纵向钢梁的位置，使外加纵向钢梁搭在外加横向钢梁上，并将两者连接，同时将外加纵向钢梁与原屋架固定连接；步骤七，将外加钢柱安装在外加横向钢梁和外加基础之间，并通过千斤顶将外加钢柱与外加横向钢梁之间，外加横向钢梁和外加纵向钢梁之间，以及外加纵向钢梁和原屋架之间顶紧；步骤八，等屋面全部荷载由钢架承担，固定连接外加钢柱与外加横向钢梁，并将外加钢柱底部与外加基础固定连接。有益效果本发明由至少两根外加横向钢梁、两根外加纵向钢梁连接在一起，再与至少四根外加钢柱相连接，形成钢架支撑体系。使原屋架的荷载全部有效地传递给新的钢架，钢架通过钢柱将荷载传递给基础，通过这样的处理，改变了原房屋结构的传力体系，原墙体由承重墙变为围护墙。当地震来临时，由于钢结构有较好的延性，屋顶不至于瞬间倒塌，另一方面，由于墙体不承受屋顶的荷载，墙体整面倒塌的机率也比较小，这就使人有充分的逃生时间。本发明所述加固结构，结构简单，传力明确，不破坏原有结构的整体性，且施工期间不影响原结构的使用功能，以较小的成本实现较大的经济和社会效益。
图I为本发明的原结构和加固结构示意图。图2为本发明外加钢柱平面布置示意图。图3为本发明的原结构和加固结构侧立面图。图4为加固钢架结构示意图。图中，I :外加横向钢梁；2 :外加钢柱；3 :外加纵向钢梁；4 :原山墙；5 :原纵墙；6 原屋架-J :外加基础；8 U型箍；9 :斜撑。
具体实施例方式如图1-4所示，一种单层砌体住宅钢架护顶结构，所述单层砌体住宅设置有原屋架6，在原屋架6的底面安装加固钢架，所述加固钢架由至少两根外加横向钢梁I、两根外加纵向钢梁3和四根外加钢柱2和外加基础7组成，所述外加纵向钢梁3在原纵墙5内侧，所述外加横向钢梁I设置在原山墙4外侧，所述外加纵向钢梁3端部搭在外加横向钢梁I上，两者固定连接，共同围合成与原结构平面形状相同的轮廓，所述外加钢柱2紧贴原山墙4或原纵墙5设置，其顶端支顶在外加横向钢梁I端部，其底端支撑在外加基础7上。所述原屋架6与外加横向钢梁I和外加纵向钢梁3均通过U型箍8固定。所述外加横向钢梁I与外加钢柱2之间形成的夹角处设置斜撑9。所述原山墙4顶部内侧开有安装槽，所述外加横向钢梁I嵌入安装槽内。所述原纵墙5顶部外侧开有安装槽，所述外加横向钢梁I嵌入安装槽内。所述的单层砌体住宅钢架护顶结构的施工方法，步骤如下步骤一，根据房屋开间、进深、层高尺寸和屋面形状，确定外加横向钢梁I、外加纵向钢梁3及外加钢柱2的长度；步骤二，根据房屋开间、进深、层高尺寸和屋面形状，确定外加横向钢梁I、外加纵向钢梁3及外加钢柱2的安装位置，并根据外加钢柱2的安装位置预先施工外加基础7 ；步骤三，在原山墙4和原纵墙5的四个墙角上部开安装槽；步骤四，在原山墙4开安装槽位置安装外加横向钢梁I ;步骤五，在原纵墙5开安装槽位置安装外加纵向钢梁3 ；步骤六，调整外加横向钢梁I和外加纵向钢梁3的位置，使外加纵向钢梁3搭在外加横向钢梁I上，并将两者连接，同时将外加纵向钢梁3与原屋架6固定连接；步骤七，将外加钢柱2安装在外加横向钢梁I和外加基础7之间，并通过千斤顶将外加钢柱2与外加横向钢梁I之间，外加横向钢梁I和外加纵向钢梁3之间，以及外加纵向钢梁3和原屋架6之间顶紧；步骤八，等屋面全部荷载由钢架承担，固定连接外加钢柱2与外加横向钢梁1，并将外加钢柱2底部与外加基础7固定连接。以上是本发明的一典型实施例，本发明的实施不限于此。
权利要求
1.一种单层砌体住宅钢架护顶结构，所述单层砌体住宅设置有原屋架(6)，其特征在于在原屋架(6)的底面安装加固钢架，所述加固钢架由至少两根外加横向钢梁(I)、两根外加纵向钢梁⑶和四根外加钢柱(2)和外加基础(7)组成，所述外加纵向钢梁(3)在原纵墙(5)内侧，所述外加横向钢梁(I)设置在原山墙(4)外侧，所述外加纵向钢梁(3)端部搭在外加横向钢梁(I)上，两者固定连接，共同围合成与原结构平面形状相同的轮廓，所述外加钢柱(2)紧贴原山墙(4)或原纵墙(5)设置，其顶端支顶在外加横向钢梁(I)端部，其底端支撑在外加基础(7)上。
2.根据权利要求I所述的单层砌体住宅钢架护顶结构，其特征在于所述原屋架(6)与外加横向钢梁⑴和外加纵向钢梁⑶均通过U型箍⑶固定。
3.根据权利要求I所述的单层砌体住宅钢架护顶结构，其特征在于所述外加横向钢梁(I)与外加钢柱(2)之间形成的夹角处设置斜撑(9)。
4.根据权利要求I所述的单层砌体住宅钢架护顶结构，其特征在于所述原山墙(4)顶部内侧开有安装槽，所述外加横向钢梁(I)嵌入安装槽内。
5.根据权利要求I所述的单层砌体住宅钢架护顶结构，其特征在于所述原纵墙(5)顶部外侧开有安装槽，所述外加横向钢梁(I)嵌入安装槽内。
6.根据权利要求I至5任意一项所述的单层砌体住宅钢架护顶结构的施工方法，其特征在于步骤如下步骤一，根据房屋开间、进深、层高尺寸和屋面形状，确定外加横向钢梁(I)、外加纵向钢梁(3)及外加钢柱(2)的长度；步骤二，根据房屋开间、进深、层高尺寸和屋面形状，确定外加横向钢梁(I)、外加纵向钢梁(3)及外加钢柱(2)的安装位置，并根据外加钢柱(2)的安装位置预先施工外加基础(7)；步骤三，在原山墙(4)和原纵墙(5)的四个墙角上部开安装槽；步骤四，在原山墙(4)开安装槽位置安装外加横向钢梁(I)；步骤五，在原纵墙(5)开安装槽位置安装外加纵向钢梁(3)；步骤六，调整外加横向钢梁⑴和外加纵向钢梁⑶的位置，使外加纵向钢梁⑶搭在外加横向钢梁(I)上，并将两者连接，同时将外加纵向钢梁(3)与原屋架(6)固定连接；步骤七，将外加钢柱(2)安装在外加横向钢梁(I)和外加基础(7)之间，并通过千斤顶将外加钢柱⑵与外加横向钢梁⑴之间，外加横向钢梁⑴和外加纵向钢梁⑶之间，以及外加纵向钢梁(3)和原屋架(6)之间顶紧；步骤八，等屋面全部荷载由钢架承担，固定连接外加钢柱(2)与外加横向钢梁(1)，并将外加钢柱(2)底部与外加基础(7)固定连接。
全文摘要
本发明涉及一种单层砌体住宅钢架护顶结构及其施工方法，所述单层砌体住宅设置有原屋架，在原屋架的底面安装加固钢架，所述加固钢架由至少两根外加横向钢梁、两根外加纵向钢梁和四根外加钢柱和外加基础组成，所述外加纵向钢梁在原纵墙内侧，所述外加横向钢梁设置在原山墙外侧，所述外加纵向钢梁端部搭在外加横向钢梁上，两者固定连接，共同围合成与原结构平面形状相同的轮廓，所述外加钢柱紧贴原山墙或原纵墙设置，其顶端支顶在外加横向钢梁端部，其底端支撑在外加基础上。具有不影响原有结构使用功能的情况下，提高其抗震性能，具有良好的经济和社会效益，可广泛应用于砌体住宅结构加固，尤其是未设置支撑柱的石头房或砖房的加固。
文档编号E04H9/02GK102943572SQ20121046862
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月15日 优先权日2012年11月15日
发明者董有, 鞠树森, 谢建明, 甄进平 申请人:北京筑福建设工程有限责任公司