一种采用钢管约束的结构柱增大截面加固方法与流程

本发明涉及土木工程结构加固领域，具体指一种采用钢管约束的结构柱增大截面加固方法。

(二)

背景技术：

在土木工程施工领域内，主体结构在施工过程中出现施工质量问题的现象常有出现。对于结构柱构件，常常会遇到如混凝土浇筑质量差、柱侧面蜂窝麻面多和混凝土强度等级不达标等施工质量问题，这些施工质量问题会影响到结构的安全性和正常使用，必须对这些施工质量问题进行修补或处理。

对于某些烂尾楼工程，其主体结构只完成一部分后就被停工。由于缺少围护结构，其主体结构完全裸露在自然环境之中。已施工完成的主体结构，即便在施工完成后质量合格，但在经历长期的日晒雨淋后，其受力性能会发生较大的改变，严重影响到结构的继续使用。在恢复施工前，必须对既有结构存在的这些问题进行修补或加固处理，消除已存在的安全隐患。

此外，由于既有建筑使用功能上的变化，导致原有结构的传力方式和承受荷载发生变化，使得原有结构柱无法承受新增荷载，必须对其进行加固处理，才能满足既有建筑的新使用需求。

在上述需求场景中，均需要对既有结构柱进行加固处理。常见的柱加固处理方法有：增大截面加固法、外包碳纤维加固法、外包钢加固法和外粘钢加固法。其中，增大截面加固法是应用得较为普遍的加固方法。

传统的增大截面加固法，是根据现场结构检测鉴定情况和设计验算情况，在柱子的一面、两面或者四面外包钢筋混凝土，其基本原理是通过增加混凝土受压面积和配筋量，来弥补既有结构柱的承载力不足。值得注意的是，这种常规加固方法对既有结构柱核心区混凝土的抗压强度增强效果并不明显，原因在于新增的钢筋混凝土不能对核心区混凝土形成强有力的约束。

在梁柱节点区域，各个方向的梁在柱头位置集中汇合，既有钢筋布置密集，部分新增钢筋不可避免地被截断，梁柱节点处的加固效果弱于柱构件本身的加固效果好，不符合“强节点弱构件”的结构概念设计思路，给结构留下了一定的安全隐患。

(三)

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种采用钢管约束的结构柱增大截面加固方法，依靠约束钢管对核心区混凝土提供强约束，从而使既有结构柱核心区混凝土的抗压强度得以增强，依靠新增柱帽对梁柱节点核心区进行有效加固处理，大大增强梁柱节点的承载能力，具有施工简便，操作方便，节约模板，受力形式合理，加固效果好的特点。

本发明的目的是这样来实现的，该采用钢管约束的结构柱增大截面加固方法，是用约束钢管包围既有结构柱，在约束钢管内侧与既有结构柱外侧之间浇筑混凝土，并在既有结构柱梁柱节点处新增柱帽。这样，浇筑混凝土和约束钢管对既有结构柱形成有效包裹，新浇筑的混凝土增大既有结构柱的受压面积。约束钢管增强了既有结构柱核心区混凝土的抗压强度，新增柱帽保证了既有结构柱梁柱节点的加固效果，符合了“强节点弱构件”的结构概念设计。

该采用钢管约束的结构柱增大截面加固方法，所述约束钢管布置高度范围为所述既有结构柱出楼板顶面至上部梁底面之间。这样，约束钢管的布置未贯通整根结构柱，约束钢管可以不承担竖向荷载，仅提供对除梁柱节点范围外的既有结构柱的横向约束。

该采用钢管约束的结构柱增大截面加固方法，所述约束钢管的制作方法为在加固施工现场拼装连接而成。对于矩形约束钢管，可采用四块钢板或者两根c型钢拼装，对于圆形约束钢管，可采用两块、三块或四块圆弧钢板拼装。当所需钢板和型钢现场拼装就位后，由施工人员进行焊接或螺栓连接，形成矩形或圆形的约束钢管。

该采用钢管约束的结构柱增大截面加固方法，所述混凝土采用免振捣、自流密实、微膨胀混凝土。选用流动性好、自密实、不需要振捣的微膨胀混凝土，可以有效的保证混凝土的浇筑质量，保证混凝土有效填充约束钢管内侧与既有结构柱外侧之间的空间，形成对既有结构柱的有效包裹。

该采用钢管约束的结构柱增大截面加固方法，所述柱帽底部包裹约束钢管一定高度。这样，新增柱帽与钢管约束段存在一定高度的重叠区，可以保证两者能够共同工作，且不存在未加固处理的薄弱段。

为实现采用钢管约束的结构柱增大截面加固方法，本发明的施工方法，包括如下步骤：(1)在加固柱所处的楼面标高处，将所需钢板或型钢按组放置，现场拼装就位后，进行焊接或螺栓连接；(2)在梁柱节点区域，绑扎锚固柱帽钢筋，支设柱帽模板；(3)检查前述工序，调整补正不合格处后，在柱帽内部、约束钢管内侧与既有结构柱外侧之间浇筑混凝土。

该采用钢管约束的结构柱增大截面加固方法施工简便，操作方便，相较于传统的增大截面加固法，节省了柱模板用材，略去了模板加工和支模拆模工作，受力形式合理，加固效果好，具有良好的经济效益和社会效益。

(四)附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例1的结构平面示意图；

图3为本发明实施例1柱帽形式为梯形的结构示意图；

图4为本发明实施例1柱帽形式为梯形的结构平面示意图；

图5为本发明实施例1采用矩形约束钢管加固矩形柱的结构示意图；

图6为本发明实施例1采用矩形约束钢管加固圆形柱的结构示意图；

图7为本发明实施例1采用圆形约束钢管加固圆形柱的结构示意图。

图8为本发明实施例1采用圆形约束钢管加固矩形柱的结构示意图；

(五)具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。

参考图1—图8，该采用钢管约束的结构柱增大截面加固方法，其特征在于：用约束钢管1包围既有结构柱2，在约束钢管1内侧与既有结构柱2外侧之间浇筑混凝土3，并在既有结构柱2梁柱节点处新增柱帽4，约束钢管1布置高度范围为所述既有结构柱2出楼板顶面至上部梁底面之间，所述约束钢管1的制作方法为在加固施工现场拼装连接而成，所述混凝土3采用免振捣、自流密实、微膨胀混凝土，所述柱帽4底部包裹约束钢管1一定高度。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种采用钢管约束的结构柱增大截面加固方法：用约束钢管(1)包围既有结构柱(2)，在约束钢管(1)内侧与既有结构柱(2)外侧之间浇筑混凝土(3)，并在既有结构柱(2)梁柱节点处新增柱帽(4)。本发明方法依靠约束钢管(1)对既有结构柱核心区混凝土提供强约束，从而使既有结构柱核心区混凝土的抗压强度得以增强，依靠新增柱帽(4)对梁柱节点核心区进行有效加固处理，大大增强梁柱节点的承载能力，具有施工简便，操作方便，节约模板，受力形式合理，加固效果好的特点。

技术研发人员：吴方伯;蒋文;陈永辉
受保护的技术使用者：湖南大学
技术研发日：2019.05.28
技术公布日：2019.09.10