申请/专利权人：烟台大学;烟台新思创土木工程技术有限公司

申请日：2019-01-04

公开（公告）日：2024-04-19

公开（公告）号：CN109488039B

主分类号：E04G23/02

分类号：E04G23/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.19#授权;2019.05.21#实质审查的生效;2019.03.19#公开

摘要：本发明公开了一种内置螺旋调节千斤顶钢筋混凝土柱置换加固结构及其加固方法，包括在原砼柱的外表面周向开设的凿除区，凿除区中内置有螺旋千斤顶，螺旋千斤顶的上下端均设置有钢垫板，钢垫板分别与凿除区的顶面以及底面之间贴紧接触，本发明仅对缺陷混凝土夹层进行置换施工，不用对整个柱进行处理，凿除及置换工作量小、经济性好；采用内置螺旋千斤顶的方法对柱进行支撑，无需设置额外的支撑系统，工艺简单、造价低；螺旋千斤顶与柱整体浇筑为一体，不影响外观；采用同一根柱分区域的方法进行置换，置换过程安全可靠；仅对缺陷部位进行施工，不影响其他构件的安全性，对结构整体影响小。

主权项：1.一种内置螺旋调节千斤顶钢筋混凝土柱置换加固结构，其特征在于，包括在原砼柱的外表面周向开设的凿除区，凿除区中内置有螺旋千斤顶，螺旋千斤顶的上下端均设置有钢垫板，钢垫板分别与凿除区的顶面以及底面之间贴紧接触，且凿除区的顶面以及底面上通过聚合物砂浆找平并均匀的涂抹有结构胶；螺旋千斤顶的上下端分别顶紧相邻的钢垫板；螺旋千斤顶呈周向分布在原砼柱的四周并嵌入至凿除区内部；所述凿除区内通过灌浆的形式固化形成有灌浆柱，利用新形成的灌浆柱配合螺旋千斤顶对原有的原砼柱进行逐步置换；所述灌浆柱的外表面上设有外包钢板补强结构；所述外包钢板补强结构包括贴合在灌浆柱外表面上的外包钢板，外包钢板之间采用熔透互焊的形式固定连接，且灌浆柱的拐角位置还贴合设置有外包角钢，其中外包角钢与外包钢板之间采用角焊缝连接，外包钢板通过若干化学螺栓与灌浆柱之间固定连接，且外包钢板与灌浆柱之间及外包角钢与外包钢板之间均有结构胶灌注层；所述灌浆柱的梁柱节点外侧围绕有等代箍筋，等代箍筋与外包钢板之间采用焊接的形式固定连接；锚固角钢通过化学螺栓固定连接灌浆柱，所述锚固角钢还通过穿板螺栓固定连接砼梁，其中锚固角钢分别贴合在砼梁的上下表面，穿板螺栓上下贯通所述的锚固角钢以及砼梁，穿板螺栓的两端通过锁紧螺母对拉锁紧。

全文数据：一种内置螺旋调节千斤顶钢筋混凝土柱置换加固结构及其加固方法技术领域本发明涉及建筑领域，尤其是涉及一种内置螺旋调节千斤顶钢筋混凝土柱置换加固结构及其加固方法。背景技术对于钢筋混凝土框架、框剪以及框筒结构建筑物,混凝土工程质量是保证建筑物安全的关键。但在实际工程中,混凝土工程由于各种因素的影响,比较容易出现工程质量事故。这里着重讨论的是,当混凝土柱存在局部缺陷且缺陷范围贯通整个柱截面时,如何进行混凝土置換加固处理。商品混凝土的广泛使用加快了混凝土施工的进度，一般5~7天即可完成一层楼的主体结构施工,有时因柱缺陷混凝土层的厚度较小位置较隐蔽不易在常规混凝土强度检测时被发现。当混凝土缺陷层的问题被发现时,该层以上主体结构已完成少则3~5层,多则10余层。遇此工程质量事故,有以下两类处理方式:1、将不合格楼层的混凝土柱及其以上楼层建筑全部拆除,彻底返工。采用这一方法,可彻底消除工程质量问题,但经济损失巨大,并造成不良社会影响。2、采取各种加固措施进行处理,以达到设计及规范要求,保证建筑物安全。目前加固措施主要有以下几种:1、增大截面加固法:增大截面法是采用同种材料来增大原构件截面,达到提高截面承载能力和构件刚度的目的。优点是有长期的使用经验，施工简单，适应性强。缺点是施工时间长，且当缺陷混凝土层强度较设计强度相差较大时加固后的柱截面尺寸明显大于原柱尺寸,对建筑外观特别是边柱、角柱及使用功能存在较大影响。2）、外包型钢加固法：外包型钢加固法是一种以角钢包于构件四角，角钢之间用缀板连接的加固方法。此方法可以有效的提高混凝土柱的抗压及抗弯承载能力，但当柱存在缺陷混凝土层时柱承载力较原设计值相差较大，为满足承载力要求外包型钢加固所需的型钢规格就会较大，成本高经济性差。3、置换混凝土加固法：置换混凝土加固法是指采用挖补的办法用优质的混凝土将部分缺陷混凝土置换掉，从而达到恢复结构基本功能的目的。优点是不改变使用空间、不影响建筑功能；因置换加固法仅对缺陷混凝土部分进行处理，故施工速度与经济性均较好。采用置换混凝土加固法处理混凝土柱中混凝土剔除和重新浇筑的技术难度不大且有较成熟的经验，而难点在于置换过程中如何设置可靠的支撑系统及施工顺序用来保证施工过程中上部结构不变形、不开裂。当缺陷混凝土柱上部楼层较少（如5层以下），柱承受的荷载较小时，结构支撑系统较简单比较容易实现；当缺陷混凝土柱上部楼层较多（如10层以上），柱承受的荷载较大时，现有的做法为在柱边设置支撑系统后凿除柱混凝土并在凿除区域设置角钢支撑与柱边支撑共同承担原柱所承担的荷载，进而完成对整个混凝土柱的置换。现有的做法适用于柱混凝土缺陷范围高度较高、面积较大以及柱全高混凝土强度不满足设计要求等情况；但对于柱存在缺陷混凝土夹层（即缺陷范围较小、深度较深甚至缺陷范围贯通柱全截面）的情况，若采取设置柱外支撑及柱内角钢支撑的方法进行混凝土置换不仅无法利用原柱绝大部分混凝土完好的有利条件而且还会置换掉一部分合格的混凝土，造成资源浪费出现综合造价较高以及施工工艺复杂等问题。专门针对承受大荷载情况下柱存在缺陷混凝土夹层的置换加固还未见报道。对于柱存在缺陷混凝土夹层的置换加固，现有技术中支撑系统计算及施工复杂、混凝土凿除及置换作业量大、材料及施工的成本较高；混凝土置换开始时原柱缺陷混凝土均已清除干净，结构存在一定安全隐患，施工开始后即无法中止；同时现有技术中支撑系统的增设需要对原结构相关梁进行承载力及变形验算，若验算结果不满足要求还应对相关梁进行加固处理，额外的增加了加固成本。发明内容本发明为克服上述情况不足，旨在提供一种能解决上述问题的技术方案。一种内置螺旋调节千斤顶钢筋混凝土柱置换加固结构，包括在原砼柱的外表面周向开设的凿除区，凿除区中内置有螺旋千斤顶，螺旋千斤顶的上下端均设置有钢垫板，钢垫板分别与凿除区的顶面以及底面之间贴紧接触，且凿除区的顶面以及底面上通过聚合物砂浆找平并均匀的涂抹有结构胶；螺旋千斤顶的上下端分别顶紧相邻的钢垫板；螺旋千斤顶呈周向分布在原砼柱的四周并嵌入至凿除区内部；所述凿除区内通过灌浆的形式固化形成有灌浆柱，利用新形成的灌浆柱配合螺旋千斤顶对原有的原砼柱进行逐步置换；所述灌浆柱的外表面上设有外包钢板补强结构。作为本发明进一步的方案：所述外包钢板补强结构包括贴合在灌浆柱外表面上的外包钢板，外包钢板之间采用熔透互焊的形式固定连接，且灌浆柱的拐角位置还贴合设置有外包角钢，其中外包角钢与外包钢板之间采用角焊缝连接，外包钢板通过若干化学螺栓与灌浆柱之间固定连接，且外包钢板与灌浆柱之间及外包角钢与外包钢板之间均有结构胶灌注层。作为本发明进一步的方案：所述灌浆柱的梁柱节点外侧围绕有等代箍筋，等代箍筋与外包钢板之间采用焊接的形式固定连接。作为本发明进一步的方案：所述锚固角钢还通过穿板螺栓固定连接砼梁，其中锚固角钢分别贴合在砼梁的上下表面，穿板螺栓上下贯通所述的锚固角钢以及砼梁，穿板螺栓的两端通过锁紧螺母对拉锁紧，锚固角钢通过化学螺栓固定连接灌浆柱。一种内置螺旋调节千斤顶钢筋混凝土柱置换加固方法，其具体包括以下步骤：S1、凿除原砼柱外周面上的混凝土，凿除过程应严禁损伤原柱纵筋；S2、在已凿除区域安装螺旋千斤顶，螺旋千斤顶的安装应满足以下要求：螺旋千斤顶安装前应将原外圈箍筋切断，待螺旋千斤顶安装完毕后采用同规格钢筋进行焊接；螺旋千斤顶上下端均应设置钢垫板，钢垫板与砼接触部位应采用高强度聚合物砂浆找平且均应涂抹结构胶；螺旋千斤顶应顶紧上下钢垫板；混凝土的凿除及螺旋千斤顶的安装应逐组进行；S3、继续凿除原砼柱的部分混凝土，凿除过程应严禁损伤原柱纵筋，严禁扰动已安装顶紧的螺旋千斤顶；S4、在步骤S3形成的凿除区外围支设模板，并开设开设灌注孔，随后经过灌注孔灌注灌浆料后进行养护；模板的支设及灌浆料的灌注应满足以下要求：模板的支设应满足灌浆料的灌注要求；喇叭口6的设置应能保证灌浆料溢出面高度高于疏松层顶高度10cm；灌浆料的灌注应缓慢均匀，待喇叭口的灌浆料可均匀溢出时方可停止，灌浆料灌注时应采取措施以确保灌注密实无气泡；待灌浆料养护至设计强度后方可进行下一步施工；S5、按对角顺序对柱不同区域重复进行步骤S1-S4的施工；逐一实现对原砼柱进行内置螺旋调节千斤顶加固置换，同时每置换一个区域前，均需待前一区域施工完成且灌浆料强度达到设计强度后方可进行下一区域的施工；S6、对步骤S5置换后的混凝土柱进行外包钢板补强。本发明的有益效果：本发明仅对缺陷混凝土夹层进行置换施工，不用对整个柱进行处理，凿除及置换工作量小、经济性好；采用内置螺旋千斤顶的方法对柱进行支撑，无需设置额外的支撑系统，工艺简单、造价低；螺旋千斤顶与柱整体浇筑为一体，不影响外观；采用同一根柱分区域的方法进行置换，置换过程安全可靠；仅对缺陷部位进行施工，不影响其他构件的安全性，对结构整体影响小。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是砼柱凿除示意图一。图2是砼柱凿除示意图二。图3是本发明支设模板、开设灌注孔、灌注灌浆料的示意图。图4是本发明的施工示意图。图5是本发明的外包钢板补强示意图。图6是本发明图5的A-A视图。图7是本发明图5的B-B视图。图8是本发明图5的C-C视图。图9是本发明图5的D-D视图。图中：1-原砼柱、2-第一凿除区、3-螺旋千斤顶、4-第二凿除区、5-砼梁、6-喇叭口、7-模板区域、8-保留混凝土区域、9-穿板螺栓、10-化学螺栓、11-锚固角钢、12-等代箍筋、13-结构胶灌注层、14-化学螺栓、15-外包角钢、16-外包钢板、17-垫板。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。请参阅图1～9，本发明实施例中，一种内置螺旋调节千斤顶钢筋混凝土柱置换加固结构，包括在原砼柱1的外表面周向开设的凿除区，凿除区中内置有螺旋千斤顶3，螺旋千斤顶3的上下端均设置有钢垫板，钢垫板分别与凿除区的顶面以及底面之间贴紧接触，且凿除区的顶面以及底面上通过聚合物砂浆找平并均匀的涂抹有结构胶；螺旋千斤顶3的上下端分别顶紧相邻的钢垫板；螺旋千斤顶3呈周向分布在原砼柱1的四周并嵌入至凿除区内部；所述凿除区内通过灌浆的形式固化形成有灌浆柱，利用新形成的灌浆柱配合螺旋千斤顶3对原有的原砼柱1进行逐步置换；所述灌浆柱的外表面上设有外包钢板补强结构；所述外包钢板补强结构包括贴合在灌浆柱外表面上的外包钢板16，外包钢板16之间采用熔透互焊的形式固定连接，且灌浆柱的拐角位置还贴合设置有外包角钢15，其中外包角钢15与外包钢板16通过角焊缝连接，外包钢板16通过若干化学螺栓14与灌浆柱之间固定连接，且外包钢板16与灌浆柱之间及外包角钢与外包钢板之间均有结构胶灌注层13。所述灌浆柱的梁柱节点外侧围绕有等代箍筋12，等代箍筋12与外包钢板16之间采用焊接的形式固定连接。所述锚固角钢11还通过穿板螺栓9固定连接砼梁5，其中锚固角钢11分别贴合在砼梁5的上下表面，穿板螺栓9上下贯通所述的锚固角钢11以及砼梁5，穿板螺栓9的两端通过锁紧螺母对拉锁紧，锚固角钢11通过化学螺栓14固定连接灌浆柱。本发明的目的是针对柱存在缺陷混凝土夹层的情形下现有置换混凝土加固无法有效便捷经济的处理不合格混凝土的问题，提供一种内置螺旋调节千斤顶钢筋混凝土柱置换加固的方法。一种内置螺旋调节千斤顶钢筋混凝土柱置换加固方法，其具体包括以下步骤：S1、凿除原砼柱外周面上的混凝土，凿除过程应严禁损伤原柱纵筋；S2、在已凿除区域安装螺旋千斤顶，螺旋千斤顶的安装应满足以下要求：螺旋千斤顶安装前应将原外圈箍筋切断，待螺旋千斤顶安装完毕后采用同规格钢筋进行焊接；螺旋千斤顶上下端均应设置钢垫板，钢垫板与砼接触部位应采用高强度聚合物砂浆找平且均应涂抹结构胶；螺旋千斤顶应顶紧上下钢垫板；混凝土的凿除及螺旋千斤顶的安装应逐组进行；S3、继续凿除原砼柱的部分混凝土，凿除过程应严禁损伤原柱纵筋，严禁扰动已安装顶紧的螺旋千斤顶；S4、在步骤S3形成的凿除区外围支设模板，并开设开设灌注孔，随后经过灌注孔灌注灌浆料后进行养护；模板的支设及灌浆料的灌注应满足以下要求：模板的支设应满足灌浆料的灌注要求；喇叭口6的设置应能保证灌浆料溢出面高度高于疏松层顶高度10cm；灌浆料的灌注应缓慢均匀，待喇叭口的灌浆料可均匀溢出时方可停止，灌浆料灌注时应采取措施以确保灌注密实无气泡；待灌浆料养护至设计强度后方可进行下一步施工；S5、按对角顺序对柱不同区域重复进行步骤S1-S4的施工；逐一实现对原砼柱进行内置螺旋调节千斤顶加固置换，同时每置换一个区域前，均需待前一区域施工完成且灌浆料强度达到设计强度后方可进行下一区域的施工；S6、对步骤S5置换后的混凝土柱进行外包钢板补强。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

权利要求：1.一种内置螺旋调节千斤顶钢筋混凝土柱置换加固结构，其特征在于，包括在原砼柱的外表面周向开设的凿除区，凿除区中内置有螺旋千斤顶，螺旋千斤顶的上下端均设置有钢垫板，钢垫板分别与凿除区的顶面以及底面之间贴紧接触，且凿除区的顶面以及底面上通过聚合物砂浆找平并均匀的涂抹有结构胶；螺旋千斤顶的上下端分别顶紧相邻的钢垫板；螺旋千斤顶呈周向分布在原砼柱的四周并嵌入至凿除区内部；所述凿除区内通过灌浆的形式固化形成有灌浆柱，利用新形成的灌浆柱配合螺旋千斤顶对原有的原砼柱进行逐步置换；所述灌浆柱的外表面上设有外包钢板补强结构。2.根据权利要求1所述的内置螺旋调节千斤顶钢筋混凝土柱置换加固结构，其特征在于，所述外包钢板补强结构包括贴合在灌浆柱外表面上的外包钢板，外包钢板之间采用熔透互焊的形式固定连接，且灌浆柱的拐角位置还贴合设置有外包角钢，其中外包角钢与外包钢板之间采用角焊缝连接，外包钢板通过若干化学螺栓与灌浆柱之间固定连接，且外包钢板与灌浆柱之间及外包角钢与外包钢板之间均有结构胶灌注层；所述灌浆柱的梁柱节点外侧围绕有等代箍筋，等代箍筋与外包钢板之间采用焊接的形式固定连接；所述锚固角钢还通过穿板螺栓固定连接砼梁，其中锚固角钢分别贴合在砼梁的上下表面，穿板螺栓上下贯通所述的锚固角钢以及砼梁，穿板螺栓的两端通过锁紧螺母对拉锁紧，锚固角钢通过化学螺栓固定连接灌浆柱。3.根据权利要求1所述的内置螺旋调节千斤顶钢筋混凝土柱置换加固结构的加固方法，其具体包括以下步骤：S1、凿除原砼柱外周面上的混凝土，凿除过程应严禁损伤原柱纵筋；S2、在已凿除区域安装螺旋千斤顶，螺旋千斤顶的安装应满足以下要求：螺旋千斤顶安装前应将原外圈箍筋切断，待螺旋千斤顶安装完毕后采用同规格钢筋进行焊接；螺旋千斤顶上下端均应设置钢垫板，钢垫板与砼接触部位应采用高强度聚合物砂浆找平且均应涂抹结构胶；螺旋千斤顶应顶紧上下钢垫板；混凝土的凿除及螺旋千斤顶的安装应逐组进行；S3、继续凿除原砼柱的部分混凝土，凿除过程应严禁损伤原柱纵筋，严禁扰动已安装顶紧的螺旋千斤顶；S4、在步骤S3形成的凿除区外围支设模板，并开设灌注孔，随后经过灌注孔灌注灌浆料后进行养护；模板的支设应满足灌浆料的灌注要求；S5、按对角顺序对柱不同区域重复进行步骤S1-S4的施工；逐一实现对原砼柱进行内置螺旋调节千斤顶加固置换，同时每置换一个区域前，均需待前一区域施工完成且灌浆料强度达到设计强度后方可进行下一区域的施工；S6、对步骤S5置换后的混凝土柱进行外包钢板补强。

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