一种托换承重墙的钢结构后置墙梁的制作方法

1.本实用新型属于建筑施工技术领域，具体涉及一种托换承重墙的钢结构后置墙梁。


背景技术：

2.我国上世纪90年代以前建造的房屋建筑有大量的砖混结构，其特点是纵墙或横墙承重，开间较小。随着社会的迅猛发展，此类建筑难以适应使用功能的需要，为实现大空间的需求既需要拆除承重墙加大开间，存在改造加固的需求。要对此类建筑进行改造，目前工程中大多采用钢筋混凝土墙梁结构进行托换，用灌浆料进行浇注并按要求养护，待梁强度达到设计要求后进行拆模，由于其工期受混凝土凝固及养护时间的影响，工期较长，一般在28天以上；且现有的托换承重墙手段多受槽钢的规格限制，托换的宽度有限；另外对于抗震加固构件的受力大小计算分析并不明确，且加固件无法与原砌体形成共同受力结构，存在安全隐患。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种具有完整的结构体系及受力分析方法，可针对不同项目开展托换的加固设计工作，能够灵活采用不同组合的安装方式，无需额外的支撑体系及构件或破坏上一层楼面，安装方便且养护时间短的托换承重墙的钢结构后置墙梁。
4.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
5.一种托换承重墙的钢结构后置墙梁，包括夹梁和加固柱，所述夹梁沿水平方向夹持于砌体表面且所述夹梁的高度经计算确定，所述夹梁底部包括横向贯穿砌体的连接件，所述夹梁还包括若干第一对拉件和注胶孔，所述夹梁与砌体之间填充有结构胶，所述加固柱位于夹梁下方端部附近包裹固定壁柱并与夹梁形成共同受力的门型的组合深梁，所述组合深梁内为待拆墙体，所述加固柱与待拆墙体之间开设有施工通道。
6.进一步地，所述夹梁包括对称布置于砌体前后侧表面的钢板，所述钢板的上下边缘相对设置有的钢构件，所述连接件横向贯穿砌体并与下边缘处的钢构件焊接，所述第一对拉件贯穿砌体并与钢板连接，所述注胶孔设置于钢板表面，所述结构胶填充于钢板与砌体之间。钢构件焊接于钢板表面的上下边缘位置，用于方便焊接连接件，使两块钢板能够形成下方连接的夹梁，从而能够与其所夹持的砌体形成共同荷载受力的结构，此外钢构件的设置进一步方便夹梁与其底部的加固柱进行加固连接，进而将上部结构荷载通过夹梁传递至加固柱、壁柱及端梁，达到改变传力路径的效果，从而能够达成承重墙托换的目的，第一对拉件用于进一步加强夹梁与砌体连接的稳定性，通过注胶孔向砌体与钢板之间填充结构胶，避免混凝土的浇筑与养护，采用结构胶进行压力注胶，2-3天即可达到100％的强度，无需对上一层楼面进行破坏拆卸，即可快速达到加固补强的效果，安装方便且养护时间短，同时可根据砌体厚度选择连接件的长度，可采用不同组合的安装方式，适用于不同项目的托
换承重，灵活方便。
7.进一步地，所述夹梁还包括若干间隔布置的加劲肋板，所述加劲肋板焊接于钢板上边缘的钢构件处。加劲肋板用于进一步提高夹梁的稳定性和可靠性，结构简单，方便实用。
8.进一步地，所述钢构件为不等肢角钢，所述不等肢角钢的短肢与钢板焊接。钢板上下边缘处的不等肢角钢相对布置，均为短肢紧贴钢板边缘，一方面可用来传递上部砌体的荷载，形成共同受力的工作模式，另一方面不等肢角钢的长边可方便安装加劲肋板或连接件，使钢板之间的连接以及夹梁的受力更加可靠稳定。
9.进一步地，所述连接件包括若干间隔布置的连接钢板和两个l型连接件，所述夹梁与加固柱连接处通过l型连接件固定连接。为了进一步保证夹梁能够将上部荷载力传递至下部的壁柱形成共同受力结构，优选加固柱的顶部与夹梁底部焊接，加固柱底部与下层楼面接触，加固柱顶部与夹梁底部焊接后的直角部位通过l型连接件进行进一步的加固补强，无需额外的支撑体系及构件，结构简单，方便实用。
10.进一步地，所述加固柱包括轻型槽钢、角钢以及钢缀板，所述轻型槽钢布置于壁柱靠近施工通道的一面，且所述轻型槽钢的内宽与壁柱厚度相同，所述角钢设置于壁柱附近的墙角处且与轻型槽钢通过钢缀板焊接成一个整体，所述轻型槽钢和角钢与壁柱均通过第二对拉件连接固定。轻型槽钢、角钢以及钢缀板组合形成与壁柱匹配的几字形包裹结构，将壁柱包裹于其中并通过第二对拉件与壁柱固定连接，优选地，当轻型槽钢的内宽与壁柱厚度不同时，可对轻型槽钢进行裁切或拼接以适用于不同厚度的壁柱使用，能够灵活采用不同组合的安装方式，结构简单，方便实用。
11.进一步地，所述壁柱包括t型壁柱和十字型壁柱，所述t型壁柱还包括嵌于轻型槽钢相对一面墙面的加固钢板，所述加固钢板用于与t型壁柱的角钢处的第二对拉件连接固定。为了进一步保证t型壁柱处的加固柱稳定性，加设加固钢板使角钢处的第二对拉件两端分别穿过角钢与加固钢板，安装方便，稳定可靠。
12.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
13.本实用新型具有完整的结构体系及受力分析方法，可针对不同项目开展托换的加固设计工作，能够灵活采用不同组合的安装方式，无需额外的支撑体系及构件或破坏上一层楼面，安装方便且养护时间短。夹梁底部包括横向贯穿砌体的连接件，使夹梁安装后可与上部其所夹持的砌体形成共同荷载受力的结构，第一对拉件穿过砌体后与夹梁固定，保证夹梁安装的稳定性和可靠性，注胶孔用于灌注结构胶，通过结构胶的压力注胶，2-3天即可养护完成达到100％的强度，养护时间短，快捷高效；加固柱一端与夹梁底部连接，另一端与下层楼面接触，与夹梁形成共同受力的门型的组合深梁，与上部砌体共同承托墙体及楼板传递的荷载，与夹梁两端的壁柱、端墙及加固柱共同形成墙梁受力体系，实施过程中采用先加固后拆除的工序进行施工，无需额外的支撑体系，且不会对上一层楼面产生破坏，解决了承重墙不先拆除不做支撑就无法进行结构托换施工的矛盾，施工方便且不影响其他部位的使用，施工简便且工期短，同时夹梁及加固柱处的受力均通过受力分析方法确定，结构体系完整。
附图说明
14.图1为本实用新型墙体托换分布图。
15.图2为本实用新型a-a剖面图。
16.图3为本实用新型b-b剖面图。
17.图4为本实用新型c-c剖面图。
18.图5为本实用新型d-d剖面图。
19.图6为本实用新型施工通道示意图。
20.其中，1-壁柱，2-待拆墙体，3-钢板，4-钢构件，5-连接钢板，6-加劲肋板，7-第一对拉件，8-注胶孔，9-原预制板，10-角钢，11-轻型槽钢，12-第二对拉件，13-钢缀板，14-l型连接件，15-加固钢板，16-施工通道。
具体实施方式
21.下面将结合本实用新型实施例对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
23.下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。
24.图中所示的托换承重墙的钢结构后置墙梁，包括夹梁和加固柱，夹梁沿水平方向夹持于砌体表面且夹梁的高度经计算确定，夹梁底部包括横向贯穿砌体的连接件，夹梁还包括若干第一对拉件7和注胶孔8，夹梁与砌体之间填充有结构胶，加固柱位于夹梁下方端部附近包裹固定壁柱1并与夹梁形成共同受力的门型的组合深梁，组合深梁内为待拆墙体2，加固柱与待拆墙体2之间开设有施工通道16。优选第一对拉件为m16胶锚螺栓及注胶孔为φ50注胶孔，施工通道的宽度为300mm。夹梁底部包括横向贯穿砌体的连接件，使夹梁安装后可与上部其所夹持的砌体形成共同荷载受力的结构，第一对拉件穿过砌体后与夹梁固定，保证夹梁安装的稳定性和可靠性，注胶孔用于灌注结构胶，通过结构胶的压力注胶，2-3天即可养护完成达到100％的强度，养护时间短，快捷高效；加固柱一端与夹梁底部连接，另一端与下层楼面接触，与夹梁形成共同受力的门型的组合深梁，与上部砌体共同承托墙体及楼板传递的荷载，与夹梁两端的壁柱、端墙及加固柱共同形成墙梁受力体系，实施过程中采用先加固后拆除的工序进行施工，无需额外的支撑体系，且不会对上一层楼面产生破坏，解决了承重墙不先拆除不做支撑就无法进行结构托换施工的矛盾，施工方便且不影响其他部位的使用，施工简便且工期短，同时夹梁及加固柱处的受力均通过受力分析方法确定，结构体系完整。本实用新型具有完整的结构体系及受力分析方法，可针对不同项目开展托换的加固设计工作，能够灵活采用不同组合的安装方式，无需额外的支撑体系及构件或破坏上一层楼面，安装方便且养护时间短。
25.作为优选，夹梁包括对称布置于砌体前后侧表面的钢板3，钢板3的上下边缘相对设置有的钢构件4，连接件横向贯穿砌体并与下边缘处的钢构件4焊接，第一对拉件7贯穿砌体并与钢板3连接，注胶孔8设置于钢板3表面，结构胶填充于钢板3与砌体之间。钢构件焊接
于钢板表面的上下边缘位置，用于方便焊接连接件，使两块钢板能够形成下方连接的夹梁，从而能够与其所夹持的砌体形成共同荷载受力的结构，此外钢构件的设置进一步方便夹梁与其底部的加固柱进行加固连接，进而将上部结构荷载通过夹梁传递至加固柱、壁柱及端梁，达到改变传力路径的效果，从而能够达成承重墙托换的目的，第一对拉件用于进一步加强夹梁与砌体连接的稳定性，通过注胶孔向砌体与钢板之间填充结构胶，避免混凝土的浇筑与养护，采用结构胶进行压力注胶，2-3天即可达到100％的强度，无需对上一层楼面进行破坏拆卸，即可快速达到加固补强的效果，安装方便且养护时间短，同时可根据砌体厚度选择连接件的长度，可采用不同组合的安装方式，适用于不同项目的托换承重，灵活方便。
26.作为优选，夹梁还包括若干间隔布置的加劲肋板6，加劲肋板6焊接于钢板3上边缘的钢构件4处。加劲肋板用于进一步提高夹梁的稳定性和可靠性，结构简单，方便实用。
27.作为优选，钢构件4为不等肢角钢，不等肢角钢的短肢与钢板3焊接。钢板上下边缘处的不等肢角钢相对布置，均为短肢紧贴钢板边缘，一方面可用来传递上部砌体的荷载，形成共同受力的工作模式，另一方面不等肢角钢的长边可方便安装加劲肋板或连接件，使钢板之间的连接以及夹梁的受力更加可靠稳定。
28.作为优选，连接件包括若干间隔布置的连接钢板5和两个l型连接件14，夹梁与加固柱连接处通过l型连接件14固定连接。为了进一步保证夹梁能够将上部荷载力传递至下部的壁柱形成共同受力结构，优选加固柱的顶部与夹梁底部焊接，加固柱底部与下层楼面接触，加固柱顶部与夹梁底部焊接后的直角部位通过l型连接件进行进一步的加固补强，无需额外的支撑体系及构件，结构简单，方便实用。
29.作为优选，加固柱包括轻型槽钢11、角钢10以及钢缀板13，轻型槽钢11布置于壁柱1靠近施工通道16的一面，且轻型槽钢11的内宽与壁柱1厚度相同，角钢10设置于壁柱1附近的墙角处且与轻型槽钢11通过钢缀板13焊接成一个整体，轻型槽钢11和角钢10与壁柱1均通过第二对拉件12连接固定。轻型槽钢、角钢以及钢缀板组合形成与壁柱匹配的几字形包裹结构，将壁柱包裹于其中并通过第二对拉件与壁柱固定连接，优选地，当轻型槽钢的内宽与壁柱厚度不同时，可对轻型槽钢进行裁切或拼接以适用于不同厚度的壁柱使用，能够灵活采用不同组合的安装方式，结构简单，方便实用。
30.作为优选，壁柱1包括t型壁柱和十字型壁柱，t型壁柱还包括嵌于轻型槽钢11相对一面墙面的加固钢板15，加固钢板15用于与t型壁柱的角钢10处的第二对拉件12连接固定。优选第二对拉件为m16胶锚螺栓。为了进一步保证t型壁柱处的加固柱稳定性，加设加固钢板使角钢处的第二对拉件两端分别穿过角钢与加固钢板，安装方便，稳定可靠。
31.使用本实用新型进行墙体托换的步骤为：
32.1)对需要保留的壁柱采用加固柱进行加固补强设计
33.对需进行托换处理的墙体按墙梁受力体系进行结构受力与计算，并按墙梁体系的构造要求确定各构件的尺寸，满足墙梁受力的结构受力及挠度要求；
34.保留的砌体结构壁柱承受的轴向力设计值nm和弯矩设计值mm应按下列公式进行计算：
35.[0036][0037]
加固柱承受的轴向力设计值na和弯矩设计值ma应按下列公式进行计算：
[0038]
na＝n-nm[0039]
ma＝m-mm[0040]
式中：km为原砌体刚度降低系数，对完好原柱，取km＝0.9；对基本完好原柱，取km＝0.8；对已有腐蚀迹象的原柱，经剔除腐蚀层并修补后，取km＝0.65；若原柱有竖向裂缝，或有其他严重缺陷，则取km＝0，即不考虑原柱的作用，全部荷载由加固柱承担；
[0041]emo
和ea分别为原砌体壁柱和新增加固柱的弹性模量；
[0042]amo
和aa分别为原砌体壁柱截面面积和新增加固柱的全截面面积；
[0043]imo
为原砌体壁柱截面的惯性矩；
[0044]
ia为加固柱的截面惯性矩，计算时可忽略各角钢自身截面的惯性矩，即：ia＝0.5aa×
a2(a为计算方向两侧型钢截面形心间的距离)；
[0045]
η为协同工作系数，可取η＝0.9。
[0046]
2)在对承重墙体两端壁柱区域开槽，分别在墙体两端加固柱旁轻凿出300mm宽的施工通道，保证加固补强施工时的墙体结构不受到破坏；
[0047]
3)对壁柱进行加固柱加固补强处理；
[0048]
4)进行夹梁的计算与安装施工：
[0049]
墙梁的荷载取值
[0050]
承重墙梁的托梁顶面的荷载设计值，取托梁自重及本层楼盖的恒荷载和活荷载；
[0051]
承重墙梁的墙梁顶面的荷载设计值，取托梁以上各层墙体自重，以及墙梁顶面以上各层楼(屋)盖的恒荷载和活荷载；集中荷载可沿作用的跨度近似化为均布荷载；
[0052]
墙梁的承载力计算
[0053]
墙梁的托梁正截面承载力，应按下列规定计算：
[0054]
托梁跨中截面应按混凝土偏心受拉构件计算，第i跨跨中最大弯矩设计值m
bi
及轴心拉力设计值n
bti
可按下列公式计算：
[0055]mbi
＝m
1i
+αmm
2i
[0056]
其中αm考虑墙梁组合作用的托梁支座截面弯矩系数，无洞口墙梁取0.4；
[0057]
墙梁的托梁斜截面受剪承载力应按混凝土受弯构件计算，第j支座边缘截面的剪力设计值v，可按下式计算：
[0058]vbj
＝v
1j
+βvv
2j
[0059]
弯矩作用在两个主平面内的拉弯构件和压弯构件，其截面强度应按下式计算：
[0060][0061]
注：k为考虑二次受力影响时，夹梁的滞后应变，对其应力进行的折减系数，k取0.75(经验值)。
[0062]mbi
＝m
1i
+αmm
2i
[0063][0064]
确定墙梁钢结构材料构件规格时，还需考虑构件的挠度，要求为：挠度值小于计算跨度的1/300。
[0065]
根据计算后的加固设计要求对夹梁进行初步固定与安装。
[0066]
5)对各个构件进行焊接施工；
[0067]
6)灌注结构胶，形成共同工作的组合深梁；
[0068]
7)进行承重墙的托换卸载施工；
[0069]
8)完成托换。
[0070]
以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。