本发明涉及建筑工程领域，特别涉及一种装配式地下增层结构及增层施工工艺。
背景技术：
随着城市空间的日益紧张，为满足日益增长的市民出行、商业开发、公共服务设施等的需求，在用地紧张的城市中心区域，改造和开发地下空间已成为一种必然。对既有建筑物进行增层或改造，合理开发利用城市空间资源，是实现可持续发展的重要途径之一。然而，在既有钢筋混凝土建筑的地下增层改造过程中，目前应用较多的是直接增层法。其需剔除既有钢筋混凝土柱并凿出柱顶钢筋，采用焊接的方式加长柱钢筋，然后支模浇筑混凝土。上述增层柱施工方式，存在以下不足：（1）既有建筑底层柱在长期荷载、地基变形等因素作用下产生一定变形，要从中分离出受力钢筋存在一定困难；（2）地下增层柱施工难度较大，质量难以保证；（3）在增层柱施工过程中，模板的架设等工序繁多，容易破坏建筑物原有的梁、墙体等结构构件；（4）增层柱采用的现浇钢筋混凝土，早期强度较低，易在养护阶段出现结构承载力不足导致的房屋开裂、倾斜等严重安全问题；（5）既有建筑增层改造需要将原有居民、企业等搬迁安置，然而现浇混凝土增层柱养护时间较长，在很大程度上增加了安置成本。
技术实现要素：
本发明的目的是解决现有的建筑增层施工方式施工难度大、周期长的问题，提供一种装配式地下增层结构及增层施工工艺，能够有效缩短施工工期，降低施工难度。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：一种装配式地下增层结构，包括建筑底层柱，所述建筑底层柱下端连接有上套筒，所述建筑底层柱下端连接有预制的增层柱预制件，所述增层柱预制件包括增层柱和套接在增层柱端部的下套筒，所述上套筒与下套筒相互连接。
通过在建筑底层柱下端连接增层柱预制件，从而延长了底层柱的长度，从而拓展了原有建筑的低下空间，实现了开发原有建筑地下空间的目的。通过在建筑底层柱下端连接上套筒，并通过上套筒与设置在增层柱预制件上的下套筒连接，从实现建筑底层柱与增层柱预制件之间的连接固定。所述上套筒与下套筒之间可通过焊接、螺栓固定或者其他连接方式进行连接。所述增层柱预制件通过测量建筑底层柱的尺寸，在工厂进行预制造，相比在施工现场进行施工建造，这种方式不仅有效将降低了施工难度，同时也降低了施工周期。
作为优选，所述上套筒与建筑底层柱之间设置有细砂混凝土灌注层，所述下套筒与增层柱之间设置有细砂混凝土灌注层。所述细砂混凝土灌注层用于填补上套筒与建筑底层柱和下套筒与增层柱之间的间隙，增加连接的牢固度。
作为优选，所述上套筒上设置有若干个用于灌注混凝土的通孔。所述通孔一方面起作为灌注口，用于向上套筒与建筑底层柱之间灌注混凝土，另一方面，通孔还兼具通气孔作用，在灌注混凝土时，排出上套筒与建筑底层柱之间的空气，使得混凝土能够均匀的在上套筒与建筑底层柱之间分布。
作为优选，所述建筑底层柱底部侧面设置有若干个第一内连接孔，所述上套筒上设置有与第一内连接孔数量相同且位置相互对应的第一外连接孔，所述第一内连接和与第一内连接孔相对应的第一外连接孔上连接有第一螺栓，所述第一螺栓与第一内连接孔之间设置有用于加强连接的第一垫层。所述第一垫层通过橡胶材料制成，通过在螺栓与第一内连接孔之间设置第一垫层，通过第一螺栓的作用，使得第一垫层膨胀与第一内连接孔内部紧密接触，解决了与第一螺栓与第一内连接孔之间无法紧密咬合的问题，增加了螺栓的连接强度。
作为优选，所述增层柱端部侧面设置有若干个第二内连接孔，所述下套筒上设置有与第二内连接孔数量相同且位置相互对应的第二外连接孔，所述第二内连接和与第二内连接孔相对应的第二外连接孔上连接有第二螺栓，所述第二螺栓与第二内连接孔之间设置有用于加强连接的第二垫层。所述第二垫层通过橡胶材料制成，通过在螺栓与第二内连接孔之间设置第二垫层，通过第二螺栓的作用，使得第二垫层膨胀与第二内连接孔内部紧密接触，解决了与第二螺栓与第二内连接孔之间无法紧密咬合的问题，增加了螺栓的连接强度。
一种基于装配式地下增层结构的增层施工工艺，包括如下步骤：
1）测量建筑底层柱尺寸，确定拼接位置；
2）制作预制件：根据步骤1中测量数据制作与建筑底层柱相匹配的增层柱以及上套筒和下套筒，组装下套筒与增层柱形成增层柱预制件；
3）在建筑底层柱底部安装上套筒；
4）将增层柱预制件和建筑底层柱在拼接位置进行拼接并固定；
5）对外露的钢套筒表面进行防火处理。
步骤1中，通过对建筑底层柱尺寸的预先测量，从而确定合理的拼接位置，同时对建筑底层柱的尺寸测量，对预制件的制作提供了尺寸依据。步骤2中，预制件在工厂进行制造，相比原有在施工现场进行施工制造的方式，在工厂制造能够提供良好的制造环境，从而能够有效降低制作难度，节省制作时间，且制造精度更高。步骤3中，通过在建筑底部安装上套筒，通过上套筒与增层柱预制件进行连接，相比原有的通过剔除建筑底层柱混凝土部分并凿出柱顶钢筋，采用焊接的方式加长柱钢筋，然后支模浇筑混凝土的施工方式，这种连接方式不仅难度低，工时短，且对原有的建筑底层柱破坏小。步骤4中，可通过焊接、螺栓连接或者其他连接方式对建筑底层柱与增层柱预制件进行连接。
作为优选，步骤1中，拼接位置为建筑底层柱的反弯点。反弯点处构件所受的弯矩小，具有更好的安全性和稳定性。
作为优选，步骤3中，先在建筑底层柱上钻取第一内连接孔，对建筑底层柱底部进行凿毛，将上套筒上的第一外连接孔分别对准相应的第一内连接孔，分别在第一内连接孔内安装第一垫层，并安装第一螺栓，最后通过设在上套筒上的通孔向建筑底层柱与上套筒之间灌注细砂混凝土灌注层。
作为优选，在建筑底层柱上钻取第一内连接孔时，避开建筑底层柱上的钢筋，第一内连接孔直径比第一螺栓直径大3~5mm，钻孔结束后进行清孔作业。
作为优选，步骤4中，将增层柱预制件安装在拼接位置后，上套筒与下套筒之间通过焊接方式进行固定。
本发明的有益效果是：本发明通过在原有的建筑底层柱上连接增层柱预制件，所述增层柱预制件通过测量建筑底层柱的尺寸，在工厂进行预制造，相比在施工现场进行施工建造，这种方式不仅有效将降低了施工难度，同时也降低了施工周期。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为图1中i部放大结构图。
图3为图1中a方向剖视图。
图4为上套筒剖视结构图。
图5为下套筒剖视结构图。
图中：1、建筑底层柱，2、上套筒，3、细砂混凝土灌注层，4、第一螺栓，5、第一垫层，6、下套筒，7、第二螺栓，8、第二垫层，9、增层柱，10、第一外连接孔，11、通孔，12、第二外连接孔。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步描述。
如图1至图5所示，一种装配式地下增层结构，包括建筑底层柱1。本实施例中，所述建筑底层柱1横街面为矩形。所述建筑底层柱1下端（按图1的上下位置关系）连接有与建筑底层柱相匹配的上套筒2。所述上套筒2与建筑底层柱1之间通过螺栓连接方式进行连接。所述上套筒2为一端开口的矩形筒状结构。所述上套筒2套接在建筑底层柱1的下端。所述上套筒2侧面设置有若干个用于与建筑底层柱1连接的第一外连接孔10。本实施例中，所述第一外连接孔10共设置有八个。所述第一外连接孔10均匀分布上套筒2的四个侧面上，每个侧面上分别设置有两个。八个第一连接孔10通过同一水平面上。所述建筑底层柱1侧面设置有与第一外连接孔数量相同且位置相互对应的第一内连接孔。所述第一内连接孔上均设置有第一垫层5。所述第一垫层5为圆筒状结构。所述第一垫层5通橡胶材料制成。所述第一垫层5同时穿过与第一内连接孔相对应的第一外连接孔10。所述第一垫层5外表面与第一内连接孔内表面充分接触。所述第一垫层5中间分别连接有第一螺栓4。所述上套筒2侧面还设置有若干个通孔11。本实施例中，所述通孔11共设置有八个。所述通孔11设置在距离上套筒2底部五分之一位置。所述通孔11起灌浆作用，同时兼具通气孔作用。所述上套筒2与建筑底层柱之间设置有细砂混凝土灌注层3。
所述建筑底层柱1下方连接有预制的增层柱预制件。所述增层柱预制件包括增层柱9和套接在增层柱9上端下套筒6。本实施例中，所述增层柱9横截面为矩形。所述增层柱9下端连接地基。所述下套筒6为一端开口的矩形筒状结构。所述下套筒6套接在增层柱9的上端。所述下套筒与增层柱之间通过螺栓连接方式进行连接。所述下套筒6侧面设置有若干个用于连接增层柱9的第二外连接孔12。本实施例中，所述第二外连接孔12共设置有八个。所述增层柱9上设置有与第二外连接孔数量相同且位置相互对应的第二内连接孔。所有第二内连接孔上均连接有第二垫层8。所述第二垫层8为圆筒状结构。所述第二垫层8通过橡胶材料制成。所述第一垫层5同时穿过与第二内连接孔相对应的第二外连接孔12。所述第二垫层8外表面与第二内连接孔内表面充分接触。所有第二垫层8中间均连接有第二螺栓7。所述下套筒与增层柱9之间设置有细砂混凝土灌注层3。
利用本发明对既有建筑物进行增层改造时，其施工工艺包括如下步骤：
1、测量建筑底层柱尺寸，确定拼接位置。对建筑底层柱尺寸的测量，确定底层柱与地下室增层装配式钢筋混凝土柱拼接位置。本发明的优选方案为将拼接位置定建筑底层柱的反弯点。反弯点处构件所受的弯矩小，具有更好的安全性和稳定性。
2、制作预制件：根据步骤1中测量数据制作与建筑底层柱相匹配的增层柱以及上套筒和下套筒，并下套筒与增层柱通过螺栓进行连接，在下套筒与增层柱之间灌注细砂混凝土灌注层，使得增层柱与下套筒组装形成增层柱预制件。增层柱的截面面积可根据建筑的具体情况进行设定，增层柱的截面面积可大于或者小于建筑底层柱的截面面积。作为优选方案，增层柱的截面面积与建筑底层柱的截面面积相同。
3、在建筑底层柱上安装上套筒。在建筑底层柱底面及底部侧面上凿毛，在建筑底层柱上钻取用于连接上套筒的第一内连接孔，将上套筒套接在建筑底层柱的下端，将上套筒上的第一外连接孔分别对准相应的第一内连接孔，分别在第一内连接孔内安装第一垫层，并安装第一螺栓，最后通过设在上套筒上的通孔向建筑底层柱与上套筒之间灌注细砂混凝土灌注层。
在凿毛作业中在柱底混凝土面上凿出凹凸面，同时控制凹陷深度与突起高度间的高差在3~5mm。
在建筑底层柱上钻取第一内连接孔时，避开建筑底层柱钢筋。第一内连接孔直径比第一螺栓直径大3~5mm，钻孔结束后进行清孔作业。清孔作业方法为毛刷伸至孔底反复来回扫动，把灰尘和残渣带出，再通入压缩空气进一步吹净孔内浮尘。用脱脂棉蘸取丙酮或酒精擦洗螺栓孔内壁，不得使用水擦洗孔洞内壁。清孔结束后，用干净的脱脂棉将螺栓孔封闭。
在建筑底层柱与上套筒之间灌注细砂混凝土灌注层时，先配制细砂混凝土，拌合用水应符合现行行业标准《混凝土用水标准》jgj63的有关规定；加水量应细砂混凝土配置的要求确定，并应按重量计量；细砂混凝土应采用电动设备搅拌充分、均匀，并宜静置2min后使用；搅拌完成后，不得再次加水；每工作班应检查灌浆料拌合物初始流动度不少于1次，强度检验试件的留置数量应符合验收及施工控制要求。灌浆操作全过程应有专职检验人员负责现场监督并及时形成施工检查记录；灌浆施工时，环境温度应符合细砂混凝土使用说明书要求；环境温度低于5℃时不宜施工，低于0℃时不得施工；当环境温度高于30℃时，应采取降低细砂混凝土拌合物温度的措施；灌浆作业应采用压浆法从下灌浆孔注入，当灌浆料拌合物从构件其他灌浆孔、出浆孔流出后应及时封堵；细砂混凝土在加水后30min内用完。
4.将增层柱预制件与建筑底层柱连接固定。将组装好的增层柱预制装配到建筑底层柱下端，将下套筒的上端面与上套筒的下端面接触对其，并在上套筒和下套筒的连接处通过焊接方式进行固定。
5、对外露的钢套筒表面进行防火处理。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明的简单变换后的结构均属于本发明的保护范围。