预制板砖混结构加固改造用外框架及其施工方法

本发明涉及既有建筑加固改造领域，特别是涉及一种预制板砖混结构加固改造用外框架及其施工方法。

背景技术：

1、我国现有的建造于2000年前的多层砖混结构多采用预制楼板作为水平传力体系，因预制楼板在墙体内搁置长度不足，导致其抗震性能明显弱于现浇楼板，存在较大安全隐患。现有的老旧小区加固改造工程，多是单项的改善，如墙体外加保温或外加电梯或抗震加固，其难以满足人民对居住环境、生活舒适度及安全性的要求，通过多次单项改善最终实现多项改善定会造成资源浪费，增加工程造价，影响人民生产生活。因此，多项同步改善是老旧小区加固改造工程的时代需求，其能够显著增加结构抗震安全性，降低工程总造价，缩短总体工期，减少非必要的材料浪费。

2、现有老旧小区外加电梯多采用外加钢框架作为电梯井，通过增设外部廊桥实现原砖混结构与电梯井相连。该结构设置具有施工速度快的显著优势，但其缺点是造价高，对原砖混结构楼梯间部位影响较大，这是影响老旧小区外加电梯推进速度的一个主要因素。专利cn105971304b公布了一种在砌体结构外部设置由外套柱和外套环梁所形成的外套框架，其有利于砌体结构房屋抗震加固。但由于需增设外套结构墙，导致材料用量增多、施工工艺繁琐，且其在外套柱与墙体构造柱间的连接方面有待加强；专利cn103352579a公布了一种采用外加廊桥和外加电梯加固砌体结构的施工方法，通过增设外部通廊，实现了相邻单元之间可共用一部电梯，显著减少电梯数量。但由于外加廊桥和外加通廊均采用钢结构，工程造价较高，不具有普适性。专利cn113653358a公布了采用锚筋固定外加圈梁、外加构造柱以实现砌体结构角柱加固，但由于外加圈梁、外加构造柱需全部现浇，导致现场湿作业大，施工周期较长。

3、目前，针对建于2000年前的多层预制板砖混结构房屋加固改造技术，多是进行单项的改善，即或为方便出行而设置外加钢框架电梯，或为抗震加固而设置外加钢筋混凝土框架，或为防寒保温、立面美化而进行外立面改造，缺少从结构整体性、综合性角度考虑而进行的抗震加固、外加电梯、外墙保温多项同步改善。

4、为此，提出一种预制板砖混结构加固改造用外框架及其施工方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种预制板砖混结构加固改造用外框架及其施工方法，旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供预制板砖混结构加固改造用外框架，包括：主体外框架和外加电梯框架。所述主体外框架采用轻骨料混凝土结构，由外加边柱、外加角柱、外加中柱与外加圈梁装配而成。

3、所述外加边柱、外加角柱分别设置于砖混结构楼梯间构造柱所在墙体外侧、外墙转角处墙体外侧；所述外加中柱设置在外墙和内墙相交处构造柱所在墙体外侧。

4、所述外加角柱、外加中柱、外加边柱分层设置；所述外加边柱、外加中柱、外加角柱通过扩底锚栓、连接螺杆与既有构造柱固定连接。所述外加边柱、外加中柱、外加角柱与外加圈梁相交处设有现浇结点以实现主体外框架各预制构件间的刚性连接。

5、所述外加边柱、外加中柱平面均呈矩形，外加角柱平面呈l形；所述外加边柱由预制轻骨料混凝土转向连接柱与预制轻骨料混凝土支撑柱通过预埋螺杆连接而成；所述外加中柱由预制轻骨料混凝土双向连接柱与两预制轻骨料混凝土支撑柱装配连接而成；所述外加角柱由两预制轻骨料混凝土单向连接柱、两预制轻骨料混凝土支撑柱及现浇轻骨料混凝土芯柱组合连接而成。

6、所述预制轻骨料混凝土单向连接柱、预制轻骨料混凝土双向连接柱、预制轻骨料混凝土转向连接柱高度与待加固砖混结构层高相同。所述预制轻骨料混凝土支撑柱高度为待加固砖混结构层高减去现浇结点高度。

7、所述预制轻骨料混凝土单向连接柱、预制轻骨料混凝土双向连接柱、预制轻骨料混凝土转向连接柱柱端部及柱高中央处均设有预埋螺杆和预留孔，所述预留孔用于连接螺杆穿入以将预制轻骨料混凝土单向连接柱、预制轻骨料混凝土双向连接柱、预制轻骨料混凝土转向连接柱锚固于既有构造柱上。所述连接螺杆外端由螺母进行锚固，里端与锚固于既有构造柱上的扩底锚栓通过连接螺母进行连接。所述扩底锚栓与连接螺母间设有锚板。

8、所述预制轻骨料混凝土支撑柱设有与所述预埋螺杆相适配的孔洞以实现预制轻骨料混凝土支撑柱与预制轻骨料混凝土单向连接柱、预制轻骨料混凝土双向连接柱、预制轻骨料混凝土转向连接柱间的装配连接。

9、所述预制轻骨料混凝土单向连接柱尚设有预埋钢筋以与现浇轻骨料混凝土芯柱锚固连接。

10、根据本发明提供的一种预制板砖混结构加固改造用外框架，所述外加圈梁为预制预应力轻骨料混凝土梁，外加圈梁内设有供预应力筋穿入的预留孔道，外加圈梁底面和顶面设有预埋钢板，所述预埋钢板上设有预留圆孔以与既有圈梁通过化学锚栓进行固定连接。

11、所述外加圈梁、预制轻骨料混凝土支撑柱两端部分别设有突出于端部表面的梁纵筋、柱纵筋。所述预制轻骨料混凝土连接柱底端突出的柱纵筋正常设置，顶端突出的一侧柱纵筋内移设置以作为外加圈梁固定时的竖向支撑。

12、所述外加圈梁端部梁纵筋、预制轻骨料混凝土连接柱端部柱纵筋及化学锚栓均锚固于现浇结点内。所述现浇结点内填充膨胀混凝土。所述膨胀混凝土采用硫铝酸盐膨胀水泥作为胶凝材料，采用钢纤维作为纤维增强材料。

13、根据本发明提供的一种预制板砖混结构加固改造用外框架，所述外加电梯框架为现浇结构，由再生混凝土电梯井和轻骨料混凝土廊桥所构成。所述再生混凝土电梯井由四个呈矩形阵列布置的再生混凝土异形柱和若干再生混凝土连梁合围而成；所述再生混凝土电梯井下部设有底坑，所述四个再生混凝土异形柱位于底坑上部与再生混凝土底坑侧壁整体连接。

14、所述轻骨料混凝土廊桥包括轻骨料混凝土矩形柱、轻骨料混凝土梁和轻骨料混凝土板。所述轻骨料混凝土矩形柱与外加边柱端部的预制轻骨料混凝土转向连接柱紧邻布置；所述轻骨料混凝土梁两端与再生混凝土异形柱、轻骨料混凝土矩形柱固结；所述轻骨料混凝土板位于轻骨料混凝土梁之间。上述布置可实现砖混结构楼梯间、轻骨料混凝土廊桥、再生混凝土电梯井间的贯通连接。

15、根据本发明提供的一种预制板砖混结构加固改造用外框架，首层外加角柱、外加中柱、外加边柱下分别设有l形、矩形、方形的承台板。所述承台板下设有微型钢管桩。所述外加角柱、外加中柱承台板下微型钢管桩位于现浇再生混凝土芯柱、预制轻骨料混凝土支撑柱下部。所述外加边柱承台板下微型钢管桩位置及数量根据上部荷载情况而定。

16、本发明还提供的一种预制板砖混结构加固改造用外框架施工方法，包括以下步骤：

17、步骤一、施工方案编制及施工准备部署：根据施工图纸、工期质量成本控制要求，综合考虑场地条件与建筑环境等因素编制施工方案并进行相关施工准备工作；

18、步骤二、预制构件制作：制备预制轻骨料混凝土支撑柱、预制轻骨料混凝土单向连接柱、预制轻骨料混凝土双向连接柱、预制轻骨料混凝土转向连接柱、外加圈梁等预制构件；

19、步骤三、微型钢管桩布设及承台板浇筑：待加固砖混结构底层外加边柱、外加中柱、外加角柱下承台板及承台板下微型钢管桩位置确定；去除承台板所在位置处既有散水并进行局部土体开挖；钻机定位并钻孔、下放钢管并进行钢管内外注浆；再生混凝土垫层铺设，绑扎承台板钢筋，浇筑承台板混凝土并养护；

20、步骤四、电梯井底坑开挖与底坑侧壁浇筑：测量放线确定电梯井底坑位置；土方开挖及底坑坑底垫层铺设；底坑底板钢筋及底坑侧壁钢筋绑扎，模板支护及再生混凝土浇筑与养护；

21、步骤五、首层外加边柱、外加中柱、外加角柱安装：既有构造柱上扩底锚栓、锚板、连接螺母、连接螺杆安装及预制轻骨料混凝土单向连接柱、预制轻骨料混凝土双向连接柱、预制轻骨料混凝土转向连接柱装配；螺母锚固及预制轻骨料混凝土支撑柱装配；两预制轻骨料混凝土单向连接柱间轻骨料混凝土芯柱浇筑与养护；

22、步骤六、首层外加圈梁安装：现浇结点内锚板与化学锚栓安装；外加圈梁内预应力筋穿入、外加加圈梁架设与预埋钢板固定；现浇结点内膨胀混凝土浇筑与养护，膨胀混凝土强度达到要求后张拉预应力筋张拉并进行锚固；

23、步骤七、首层外加电梯框架施工：首层再生混凝土异形柱、再生混凝土连梁钢筋绑扎、模板支护及再生混凝土浇筑；首层轻骨料混凝土矩形柱钢筋绑扎、模板支护及轻骨料混凝土浇筑；轻骨料混凝土梁、轻骨料混凝土板模板支护、钢筋绑扎及轻骨料混凝土浇筑；

24、步骤八、其他层主体加固改造用外框架安装及其他层外加电梯框架浇筑：重复步骤五、六、七，进行首层以上其他层主体加固改造用外框架安装及外加电梯框架现场浇筑；

25、步骤九、外墙体保温施工：外墙体保温施工在相应层主体外框架安装完成后即可进行，具体步骤如下：墙面基层处理与墙面测量，保温板粘贴及锚固件安装，抗裂砂浆及网格布涂抹铺贴，外墙涂料粉刷；

26、步骤十、外框架施工所用脚手架、模板拆除，电梯井底坑侧壁周围土体清理回填、电梯安装与运营。

27、本发明公开了以下技术效果：

28、本发明中预制轻骨料混凝土单向连接柱、预制轻骨料混凝土双向连接柱、预制轻骨料混凝土转向连接柱、预制轻骨料混凝土支撑柱、外加圈梁均为轻骨料混凝土预制构件，此类预制构件除具有自重轻、承载力高的优点外，尚具有可工厂预制现场拼装、施工速度快的优势，克服了现浇钢筋混凝土圈梁构造柱外加框架施工周期长的缺点。

29、外加圈梁内预应力筋的设置能够增强预制楼板与外墙体、预制楼板间的约束性，提高砖混结构楼盖的整体性与抗震性；微型钢管桩易施工、布置灵活、造价低，对原有基础扰动性小，有助于外加边柱、外加中柱、外加角柱、外加圈梁荷载的传递。

30、本发明采用现浇轻骨料混凝土芯柱、现浇轻骨料混凝土廊桥、现浇再生混凝土电梯井，一方面能够发挥现浇混凝土结构所具有的整体性好的优势且可以实现废弃混凝土、粉煤灰的再生利用，绿色低碳，造价经济，安全可行；另一方面能够弥补现阶段装配式钢框架造价高的弊端，绿色低碳，造价经济，安全可靠。