基于H型钢支承柱的加强结构及其施工方法与流程

本发明涉及一种基于h型钢支承柱的加强结构及其施工方法。

背景技术：

在火力发电厂和石油化工厂中，设备的钢结构支架应用很广泛，尤其h型钢柱支撑框架的结构形式。在随着国家政策对环保要求的不断提高和企业生产升级的需要，很多的设备也随之升级改造，很多的支架因其上部支撑的设备增重，原支架在增加荷载后已不能满足承载力的要求，很多支架被拆除后再从新设计制作安装，造成资源和能源的浪费。需要一种简单的对已有结构的加固方法，要求既可大幅提高承载力又要方便施工。现行的《钢结构加固技术规范》提供的改变计算图形、加大原结构构件截面等加固方式，常常难以满足客观需要。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于h型钢支承柱的加强结构及其施工方法，能够方便地加固已有h型钢支承柱。

为实现上述目的，本发明提供一种基于h型钢支承柱的加强结构，采用如下技术方案：一种基于h型钢支承柱的加强结构，包括竖直安装在地基上的h型钢支承柱，h型钢支承柱包括腹板、第一翼板和第二翼板，腹板的一侧为第一凹形空间，腹板的另一侧为第二凹形空间；

所述第一凹形空间和第二凹形空间内均设有多个沿水平方向延伸的第一结构件和第二结构件，第一结构件连接在腹板上，第二结构件连接在第一翼板和第二翼板之间；第一凹形空间和第二凹形空间内浇注有混凝土，混凝土将h型钢支承柱和第一结构件、第二结构件浇注在一起；

所述h型钢支承柱的下部包裹有一段混凝土浇注而成的加强墩柱，加强墩柱与h型钢支承柱、地基浇注为一体结构，加强墩柱中设有多根上下延伸的基础加强筋，基础加强筋的下端植入到地基中。

优选地，所述第一结构件为第一栓钉，腹板的两侧面均连接有多个沿腹板长度方向排布成一列或者多列的第一栓钉。

更为优选地，上下相邻或者左右相邻的两个第一栓钉之间的间距为180至220毫米。

优选地，所述第二结构件为钢筋。

优选地，上下相邻的两个第一结构件之间设有一个第二结构件。

优选地，被加强墩柱包裹的h型钢支承柱部分的第一翼板、第二翼板的外侧设置有朝外延伸的第二栓钉。

优选地，所述混凝土为微膨胀混凝土，微膨胀混凝土限制膨胀率的设计取值介于0.015％～0.025％之间。

优选地，所述加强墩柱中还设有多根沿上下方向排布的箍筋，每根箍筋均与各基础加强筋捆扎在一起。

与本发明的一种基于h型钢支承柱的加强结构相应地，本发明还提供一种基于h型钢支承柱的加强结构的施工方法，用于建造上述技术方案或其任一优选的技术方案所述的基于h型钢支承柱的加强结构，包括如下步骤：

1)将h型钢支承柱周围的泥土挖除至露出地基；

2)在h型钢支承柱的周围向地基中植入多根基础加强筋，并在基础加强筋上绑扎箍筋；

3)在h型钢支承柱的第一凹形空间和第二凹形空间内设置第一结构件和第二结构件，第一结构件连接在腹板上，第二结构件连接在第一翼板和第二翼板之间；

4)在地基顶部支模并浇注混凝土，将基础加强筋及h型钢的下部浇注在一起形成加强墩柱；待混凝土凝固之后将挖除的泥土回填平整；

5)在加强墩柱以上的h型钢支承柱的第一翼板和第二翼板之间支模并浇注混凝土，从而将h型钢支承柱和第一结构件、第二结构件浇注在一起。

优选地，在步骤1)之前，将h型钢支承柱上需要与混凝土接触的部位的油漆及污渍清除。

如上所述，本发明涉及的一种基于h型钢支承柱的加强结构及其施工方法，具有以下有益效果：在需要对已经建造好的h型钢支承柱进行加固时，在h型钢支承柱的第一凹形空间和第二凹形空间内设置第一结构件和第二结构件并浇注混凝土，混凝土将h型钢支承柱和第一结构件、第二结构件浇注在一起，从而使得h型钢支承柱的强度和刚度得以大幅度提高；在h型钢支承柱下端地基以上、地面以下的位置建造加强墩柱，加强墩柱包裹在h型钢支承柱的下部并与h型钢支承柱结合为一体，使得h型钢支承柱的下部能够承受的负载加强。这样的加强结构易于施工，且不会增加h型钢支承柱的横截面尺寸，建造成本较低、节约建筑物的占用空间。

附图说明

图1显示为本发明的一种基于h型钢支承柱的加强结构的主视图。

图2显示为图1中a-a处的剖视图。

图3显示为图1中b-b处的剖视图。

元件标号说明

1地基

2h型钢支承柱

3腹板

4第一翼板

5第二翼板

6第一凹形空间

7第二凹形空间

8加强墩柱

9基础加强筋

10箍筋

11第一栓钉

12连接头

13钢筋

14横梁

15第二栓钉

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1和图2所示，本发明提供一种基于h型钢支承柱的加强结构，包括竖直安装在地基1上的h型钢支承柱2，h型钢支承柱2包括腹板3、第一翼板4和第二翼板5，腹板3的一侧为第一凹形空间6，腹板3的另一侧为第二凹形空间7；

如图2所示，所述第一凹形空间6和第二凹形空间7内均设有多个沿水平方向延伸的第一结构件和第二结构件，第一结构件连接在腹板3上，第二结构件连接在第一翼板4和第二翼板5之间；第一凹形空间6和第二凹形空间7内浇注有混凝土，混凝土将h型钢支承柱2和第一结构件、第二结构件浇注在一起；

如图1所示，所述h型钢支承柱2的上部连接有横梁14，h型钢支承柱2的下部包裹有一段混凝土浇注而成的加强墩柱8，加强墩柱8与h型钢支承柱2、地基1浇注为一体结构，加强墩柱8中设有多根上下延伸的基础加强筋9，基础加强筋9的下端植入到地基1中。

在需要对已经建造好的h型钢支承柱2进行加固时，在h型钢支承柱2的第一凹形空间6和第二凹形空间7内设置第一结构件和第二结构件并浇注混凝土，混凝土将h型钢支承柱2和第一结构件、第二结构件浇注在一起，从而使得h型钢支承柱2的强度和刚度得以大幅度提高；在h型钢支承柱2下端地基1以上、地面以下的位置建造加强墩柱8，加强墩柱8包裹在h型钢支承柱2的下部并与h型钢支承柱2结合为一体，使得h型钢支承柱2的下部能够承受的负载加强。这样的加强结构易于施工，且不会增加h型钢支承柱2的横截面尺寸，建造成本较低、节约建筑物的占用空间。

在本发明的一种基于h型钢支承柱的加强结构中，第一结构件第二结构件均嵌入到混凝土中、能够使得混凝土与第一结构件、第二结构件牢固地结合在一起，从而使得h型钢支承柱2的承载能力大幅度增强，而且第二结构件连接在第一翼板4和第二翼板5之间，能够防止混凝土膨胀造成h型钢变形。

在本发明的一种基于h型钢支承柱的加强结构中，第一结构件嵌入混凝土中而使混凝土与h型钢支承柱2更好地结合在一起，可以采用钢板、钢柱、螺栓、第一栓钉11等成本低、强度好的结构件作为所述第一结构件，可以采用螺栓连接或者焊接的方式将第一结构件连接在腹板3上，作为一种优选的实施方式，如图1和图2所示，所述第一结构件为焊接在腹板3表面的第一栓钉11，腹板3的两侧面均连接有多个沿腹板3长度方向排布成一列或者多列的第一栓钉11，第一栓钉11应该在腹板3的两侧面尽量均匀地分布，一般地，上下相邻或者左右相邻的两个第一栓钉11之间的间距为180至220毫米即可，优选地，上下相邻或者左右相邻的两个第一栓钉11之间的间距为200毫米左右。

如图2所示，各第一栓钉11垂直于腹板3，第一栓钉11的一端焊接在腹板3上，第一栓钉11的另一端连接有一连接头12，连接头12的直径大于第一栓钉11的直径。这样，第一栓钉11头部的连接头12嵌入到混凝土中而使得混凝土难以与第一栓钉11发生沿第一栓钉11轴向的移动而脱落。为了使得第一栓钉11具有较好的强度和刚度，所述第一栓钉11的长度为第一栓钉11直径的4倍以上。

在本发明的一种基于h型钢支承柱的加强结构中，第二结构件嵌入混凝土中而使混凝土与h型钢支承柱2牢固地结合在一起，从而使得h型钢支承柱2的承载能力大幅度增强，而且第二结构件连接在第一翼板4和第二翼板5之间，能够防止混凝土膨胀造成h型钢变形。作为一种优选的实施方式，第二结构件设置在靠近第一翼板4和第二翼板5边缘的位置，第二结构件距离第一翼板4和第二翼板5边缘约25毫米左右，混凝土填满第一凹形空间6和第二凹形空间7。作为一种优选的实施方式，所述第二结构件为钢筋13。如图1所示，各第一结构件和第二结构件沿h型钢支承柱2的纵向尽量均匀地排布，从而使得h型钢支承柱2的整体力学性能较为均匀。第二结构件和第一结构件在上下方向交替分布，上下相邻的两个第一结构件之间设有一个第二结构件，腹板3上设有两列第一栓钉11作为第一结构件。如图1所示，所述第一翼板4和第二翼板5的外侧面之间的距离为h，上下相邻的两个第二构件之间的距离为h/2，优选的加密区间距100毫米，非加密区间距200毫米。

为了使得混凝土与h型钢支承柱2的表面能够良好地结合，防止h型钢支承柱2的表面与混凝土之间出现间隙，填充的第一凹形空间6和第二凹形空间7的混凝土为微膨胀混凝土。这样，混凝土在凝固之后就能保持与h型钢支承柱2的表面紧密结合，而不会收缩出现缝隙。微膨胀混凝土是一种添加膨胀剂的混凝土，微膨胀混凝土应符合现行行业标准《补偿收缩混凝土应用技术规程》jgj/t178的有关规定。微膨胀混凝土强度等级不宜低于c30。

在本发明的一种基于h型钢支承柱的加强结构中，加强墩柱8中设置的基础加强筋9使得加强墩柱8与地基1牢固地连接在一起，从而加强h型支承柱的承载能力，基础加强筋9为钢筋13，可以采用化学植筋的方式将基础加强筋9植入到地基1中。一般地，地基1的顶部在地面以下一定距离处，在施工时，先将地基1顶部以上的泥土挖除以便于建造加强墩柱8，加强墩柱8建造完成之后再将泥土回填，加强墩柱8设置在地面以下位置，并不会占用地面空间，因此，本发明的一种基于h型钢支承柱的加强结构并不会增加h型钢支承柱2的占地面积就能够大幅度提高h型钢支承柱2的承载能力。为了使得加强墩柱8有足够的强度，如图1所示，所述加强墩柱8中还设有多根沿上下方向排布的箍筋10，上下相邻的两根箍筋10之间的间距为100毫米，每根箍筋10均与各基础加强筋9捆扎在一起。为了使得加强墩柱8中的混凝土与h型钢支承柱2更好地凝结在一起，如图1和图3所示，被加强墩柱8包裹的h型钢支承柱2部分的第一翼板4、第二翼板5的外侧设置有朝外延伸的第二栓钉15，第二栓钉15嵌入到加强墩柱8的混凝土中。

与本发明的一种基于h型钢支承柱的加强结构相应地，本发明还提供一种基于h型钢支承柱的加强结构的施工方法，用于建造上述技术方案或其任一优选的技术方案所述的基于h型钢支承柱的加强结构，包括如下步骤：

1)将h型钢支承柱2周围的泥土挖除至露出地基1；

2)在h型钢支承柱2的周围向地基1中植入多根基础加强筋9，并在基础加强筋9上绑扎箍筋10；

3)在h型钢支承柱2的第一凹形空间6和第二凹形空间7内设置第一结构件和第二结构件，第一结构件连接在腹板3上，第二结构件连接在第一翼板4和第二翼板5之间；

4)在地基1顶部支模并浇注混凝土，将基础加强筋9及h型钢的下部浇注在一起形成加强墩柱8；待混凝土凝固之后拆除支模结构并将挖除的泥土回填平整；

5)在加强墩柱8以上的h型钢支承柱2的第一翼板4和第二翼板5之间支模并浇注混凝土，从而将h型钢支承柱2和第一结构件、第二结构件浇注在一起，待混凝土凝固之后将支模结构拆除。

优选地，在步骤1)之前，将h型钢支承柱2上需要与混凝土接触的部位的油漆及污渍清除，从而使得h型钢结构柱的表面能够与混凝土有效地凝结在一起。

本发明的基于h型钢支承柱的加强结构及其施工方法，通过在已有的h型钢支承柱2的翼板与腹板围合的空间内浇注混凝土而形成型钢混凝土的组合结构柱，结合钢结构和混凝土结构的优点，可大幅提供钢结构柱的竖向承载能力，弥补钢柱稳定性差的缺陷，提高抗震性能，而且不会增加h型钢支承柱的占地面积。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。