新增挑梁框架包鋼錨拉法結構及工藝的制作方法

本發明涉及一種新增挑梁框架包鋼錨拉法結構及工藝，適用于既有建筑的加建、改造工程。

背景技術：

我國自上世紀70年代改革開放后，各種房屋建筑以及城市設施數量急劇增加，其中建國初期建造的大量工業與民用建筑服役時間較長，舊的結構設計在功能上不能滿足當前使用的需求，建筑改造擴建行業迅速發展。特別是舊城維修加固、改造升級幾乎成了各大、中城市的共同課題。

既有建筑物由于建筑平面使用功能改變而引起的工程改造，如增加電梯、扶梯、補接結構局部時經常會遇到增設挑梁的處理方式。現行加固改造規范內容僅限于對強度和變形不滿足要求的既有構件的補強加固方法,而對平面改造補接梁情況則無明確規定。通常補接超靜定結構構件比較容易,而補接柱外挑梁等靜定結構難度較大。因為它沒有內力調整重新分布,挑梁主筋錨固不牢,新舊構件混凝土共同工作不理想,使新增挑梁構件開裂,界面脫離,不滿足正常使用要求,甚至破壞。

目前，建造加固改造行業還沒有一種廣泛認可的增設挑梁工藝，特別是大跨度、重荷載挑梁結構。由于上述問題的存在，建筑師在設計時往往通過其他措施回避新增挑梁建造，導致既有建筑改建升級受到制約。在當前環保節能的背景下，研究可靠的新增挑梁工藝，增加既有建筑的功能壽命，具有較高的社會和經濟價值。

植筋技術是近年來新興的一種既有建筑的加建技術，通過植筋膠將鋼筋植入已建建筑物的結構內，使新植入鋼筋與既有結構充分錨固，從而使新建構件與既有結構得以穩固連接。目前，新增挑梁結構多采用后錨固植筋技術與原有結構進行連接。大跨度挑梁根部的彎矩和剪力較大，挑梁端部成為最危險的截面。而植筋工藝抗剪性能較差，這是目前植筋難以克服的問題。

新增挑梁與既有建筑框架柱相接補位，也是原結構受力復雜的重要節點，鋼筋密集，應盡量減少植筋數量，避免植筋施工對原有結構的破壞。此外，增加懸挑梁后，新增荷載引起相鄰柱、梁承載力不足，需確保原有結構體系承載力滿足要求。大跨度懸挑梁為靜定結構，特別是加建結構，僅采用植筋技術安全隱患極大，必須采用具有多重設防的建造工藝，才能確保結構的可靠度滿足要求。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：提供一種結構可靠度高的新增挑梁框架包鋼錨拉法結構。

為解決上述技術問題本發明所采用的技術方案是：新增挑梁框架包鋼錨拉法結構，包括框架梁、框架柱、挑梁，框架梁和框架柱均為混凝土結構，框架梁設置有梁外包鋼，框架柱設置有柱外包鋼，梁外包鋼與柱外包鋼固定連接，柱外包鋼外側固定連接有鋼錨板，鋼錨板上開設有植筋孔，并采用高強螺栓植筋和對拉的方式將鋼錨板與框架柱固定，挑梁與鋼錨板固定連接，挑梁底部通過斜支撐與柱外包鋼固定連接。

進一步的是：柱外包鋼外側在鋼錨板下方固定連接地設有第二鋼錨板，第二鋼錨板上開設有植筋孔，并采用高強螺栓植筋和對拉的方式將第二鋼錨板與框架柱固定，斜支撐底部與第二鋼錨板固定連接,斜支撐頂部連接于挑梁長度方向的中部位置。

進一步的是：相鄰兩件挑梁的端部之間通過邊梁連接，相鄰兩件挑梁的中部位置之間通過次梁連接。

進一步的是：挑梁上固定設置有拉索，拉索的另一端固定于框架梁或框架柱。

進一步的是：挑梁為工字鋼挑梁，工字鋼挑梁的同側兩翼板之間設置有豎向加勁肋，腹板兩側設置有橫向加勁肋。

進一步的是：梁外包鋼與柱外包鋼在連接節點通過斜扁鋼連接。

進一步的是：挑梁頂面澆筑混凝土面板，挑梁頂面具有用于連接混凝土面板的預留栓釘。

本發明的有益效果是：由外包型鋼桁架、水平植筋、鋼錨板、挑梁、斜支撐、拉索組成的超靜定結構系統，該系統各構件相互連接共同受力，組成多道承載防線，解決了新增挑梁結構的多種矛盾，主要優點如下：

1)新增挑梁根部剪力可靠的傳遞至既有結構；

2)避免植筋受到剪力，影響可靠性；

3)減小截面根部彎矩，避免復雜應力條件；

4)挑梁具有較好的抗震性能；

5)既有結構在增加挑梁部分荷載后保持原有可靠度不降低；

6)挑梁施工盡量減少對原結構的破壞；

7)施工方法成熟易行，便于操作，施工速度快；

8)造價合理。

附圖說明

圖1是原有建筑平面示意圖；

圖2是框架外包鋼施工的平面圖；

圖3是框架外包鋼施工的立面圖；

圖4是框架梁的邊梁包鋼截面圖；

圖5是框架梁的中梁包鋼截面圖；

圖6是框架柱的包鋼截面圖；

圖7是鋼錨板的施工示意圖；

圖8是鋼錨板與工字鋼挑梁的焊接示意圖；

圖9是植筋施工示意圖；

圖10是挑梁施工大樣圖；

圖11是斜支撐底部與第二鋼錨板連接示意圖；

圖12是斜支撐施工平面圖；

圖13是邊梁、次梁、拉索施工平面圖；

圖中標記：1-框架梁、2-框架柱、3-梁外包鋼、4-柱外包鋼、5-挑梁、6-鋼錨板、7-第二鋼錨板、8-邊梁、9-次梁、10-拉索、11-豎向加勁肋、12-橫向加勁肋、13-斜扁鋼、14-混凝土面板、15-封頭板、16-擬加建區域、17-梁頂受力角鋼、18-梁頂綴板、19-梁頂受力扁鋼、20-梁側螺絲端桿、21-梁底受力角鋼、22-梁底綴板、23-梁側綴板、24-柱受力角鋼、25-箍板、26-斜支撐、27-預留栓釘、28-高強螺栓植筋入梁、29-高強螺栓兩端對拉、30-固定螺母、31-柱包鋼鋼筋。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。

如圖1～圖13所示，本發明包括框架梁1、框架柱2、挑梁5，框架梁1和框架柱2均為混凝土結構，框架梁1設置有梁外包鋼3，框架柱2設置有柱外包鋼4，梁外包鋼3與柱外包鋼4固定連接，柱外包鋼4外側固定連接有鋼錨板6，鋼錨板6上開設有植筋孔，并采用高強螺栓植筋和對拉的方式將鋼錨板6與框架柱2固定，挑梁5與鋼錨板6固定連接，挑梁5底部通過斜支撐26與柱外包鋼4固定連接。梁外包鋼3與柱外包鋼4的連接、柱外包鋼4與鋼錨板6的連接、斜支撐26兩端的連接結構均優選采用焊接。鋼錨板6還可先通過結構膠粘貼后再焊接。

斜支撐26優選連接方式為：柱外包鋼4外側在鋼錨板6下方固定連接地設有第二鋼錨板7，第二鋼錨板7上開設有植筋孔，并采用高強螺栓植筋和對拉的方式將第二鋼錨板7與框架柱2固定，斜支撐26底部與第二鋼錨板7固定連接,斜支撐26頂部連接于挑梁5長度方向的中部位置。斜支撐26優選為鋼管結構，頂部通過封頭板15與挑梁5固定連接。

為提高結構可靠性，相鄰兩件挑梁5的端部之間通過邊梁8連接，相鄰兩件挑梁5的中部位置之間通過次梁9連接。挑梁5上固定設置有拉索10，拉索10的另一端固定于框架梁1或框架柱2。拉索10優選采用鋼拉索。

挑梁5可采用鋼筋混凝土結構，也可采用鋼結構。本實施例中，挑梁5采用工字鋼挑梁，為提高強度，工字鋼挑梁的同側兩翼板之間設置有豎向加勁肋11，腹板兩側設置有橫向加勁肋12。

另外，梁外包鋼3與柱外包鋼4在連接節點可增設斜扁鋼13連接。挑梁5頂面澆筑混凝土面板14，挑梁5頂面具有用于連接混凝土面板14的預留栓釘27。

優選實施例的實施步驟如下：

一、如圖1所示，既有建筑主要由框架柱2和框架梁1組成，擬在既有建筑外側進行加建，由于地面已有建筑的限制，采用新增懸挑梁的方式進行改建。

二、如圖2～圖6所示，由于加建挑梁后原有建筑框架承載力不足，采用當前較為成熟的外包鋼法對本層與新增挑梁相關的框架柱2和框架梁1進行加固。

三、如圖6、圖9所示，對框架柱2進行外包鋼加固。柱外包鋼4一般由四個柱受力角鋼24、以及柱受力角鋼24之間的箍板25組成，而在梁區可設置柱包鋼鋼筋31代箍筋。

四、如圖3～圖5所示，對框架梁1進行外包鋼加固。與普通的梁外包鋼不同的是，梁頂面與底面型鋼通過柱節點上下的角鋼套箍與新增的柱外包鋼4連接，另外還可設置斜扁鋼13，從而使梁外包鋼3與柱外包鋼4有效連接。

五、如圖7所示，鋼錨板6與柱受力角鋼24進行焊接連接，可采用熔透坡口焊，挑梁5端部剪力傳遞過鋼錨板6，再由鋼錨板6傳遞給柱外的柱外包鋼4，從而減小了對原有框架柱承載力的要求。

六、如圖8所示，本實施例挑梁5采用工字鋼挑梁，將其與鋼錨板6焊接。

七、如圖9、圖10所示，采用高強螺栓植筋和對拉的方式將鋼錨板6與框架柱2固定，當新增挑梁另一側無梁或梁與柱一側平齊，導致植筋深度不足時，采用另一側螺母固定的方式。

八、如圖10～圖12所示，水平挑梁初步固定后，搭設鋼管制作的斜支撐26，斜支撐26頂面通過封頭板15與水平挑梁焊接固定；底面與第二鋼錨板7固定。第二鋼錨板7同樣與柱受力角鋼24焊接，同時植筋固定在柱內。搭設斜支撐26后，框架柱2、挑梁5、斜支撐26組成三腳架體系，從而大大優化了內力分布。斜支撐26支設在挑梁5中間位置，從而大大減小了梁端彎矩和剪力，植筋主要承擔拉力，避免了承擔較大剪力。斜支撐26將內力傳至下層，形成多道防線承擔挑梁荷載。

九、如圖10、圖13所示，在斜支撐26支頂的位置設置縱向次梁9，挑梁5邊緣設置邊梁8，本實施例中邊梁8、次梁9同樣采用鋼結構。工字鋼挑梁的同側兩翼板之間設置有豎向加勁肋11，腹板兩側設置有橫向加勁肋12。在橫向加勁肋12鉆孔，拉索10繞過后固定于包鋼后的框架梁或框架柱，以共同承擔挑梁對框架柱產生的水平拉力。拉索10連接于框架柱可直接焊接錨固，連接于框架梁可設置鋼墊板對穿錨固。最后在挑梁5及次梁9上澆筑混凝土面板14，混凝土面板14與挑梁5通過預留栓釘27固定。所有錨桿外漏端頭采用水泥砂漿包裹，對火災和腐蝕進行防護。至此，新增挑梁結構體系施工完畢，該發明結構體系，工法成熟，易于操作，安全可靠，由于采用預制鋼構件，施工速度較快。

本發明可形成一套完整的結構體系，適用范圍廣，承載力能力大，可靠性高，尤其對于大垮重載挑梁，采用普通方式往往難以滿足抗震和承載力要求。本發明基于框架包鋼加固的基礎上，對原結構破壞小，施工后，原結構體系承載能力得到增強。本發明結構具有多道抗震防線，在地震作用下，框架外包鋼桁架、斜支撐、植筋、鋼拉索協同受力，其一失效后，其他構件扔可保證挑梁不發嚴重破壞，安全性更高。本發明植筋主要承擔拉力，避免了后植錨栓承擔剪力，避免結構膠在剪力作用下發生失效，可以更好的利用材料性能，植筋數量大幅減小。本發明采用預制鋼構件，施工速度較快。