用于建筑结构顶层抽柱的加固结构及加固方法

摘要

本发明为一种用于建筑结构顶层抽柱的加固结构及加固方法。用于建筑结构顶层抽柱的加固结构，包括拟抽柱、对称布设于拟抽柱两侧的第一相邻保留柱体和第二相邻保留柱体、搭设于拟抽柱和相邻保留柱体上部的保留梁体以及屋面板，在保留梁体上部沿保留梁体纵向设有新建托换梁，保留梁体与新建托换梁之间通过化学植筋连接；屋面板、新建托换梁和保留梁体通过连接机构进行连接固定；新建托换梁上部设置为反力梁，反力梁的底部沿反力梁的纵向等间距布设有多个千斤顶。具有施工方便，工程量小，节省施工时间，对建筑的正常使用情况影响小，同时计算简便，受力性能良好等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑结构的加固托换技术领域，具体涉及用于建筑结构顶层 抽柱的加固结构。此外，本发明还涉及一种建筑结构顶层抽柱的加固方法。

背景技术

在一些建筑设计和使用过程中，往往存在一些不能满足建筑空间使用的情 况，需要对某些柱体抽除，以满足使用空间的需要。但是当进行抽柱改造时， 建筑结构体系的平衡状态遭到破坏，一是表现在支撑在柱体上的梁体失去柱 体支撑后跨径增长，结构受力性能出现新的变化，使得梁体挠度、裂缝、承 载力等不满足设计要求；二是柱体抽除后，必然会导致某些相邻承重构件产 生不同程度的荷载增加，从而使得这些承重构件不能满足承载力的要求。目 前，对于梁体的加固改造方式一般采用双梁托换，即在框架柱两侧各设一根 钢筋混凝土梁，或者加大梁体截面方法，即增大原有梁体的高跨比方式进行 加固；对于抽柱处相邻承重构件不满足承载力要求时加固方法则采用增大截 面、粘贴钢板等方式进行加固以满足承载力的需要。但是这些改造措施的施 工过程大部分在室内进行，对于抽柱层以下楼层的正常使用都产生较大的影 响，必要时还需要对相关柱体基础进行补强处理，具有施工复杂、工程量大、 施工难度高等缺点。

针对目前的抽柱改造方式的缺点，而且鉴于建筑顶层的特殊位置，在进 行抽柱改造时可以特别考虑，急需发明一种适合建筑顶层抽柱处、不影响抽 柱层以下楼层的正常使用、施工简单、不需要对地基基础补强的改造结构方 式。

发明内容

本发明提供一种用于建筑结构顶层抽柱的加固结构及加固方法，以解决的 现有建筑结构改造措施的施工过程大部分在室内进行，对于抽柱层以下楼层 的正常使用都产生较大的影响，必要时还需要对相关柱体基础进行补强处理， 具有施工复杂、工程量大、施工难度高问题。

为了实现上述目的，本发明的具体技术方案：

一种用于建筑结构顶层抽柱的加固结构，包括拟抽柱、对称布设于拟抽柱 两侧的第一相邻保留柱体和第二相邻保留柱体、搭设于拟抽柱和相邻保留柱 体上部的保留梁体以及屋面板，在保留梁体上部沿保留梁体纵向设有新建托 换梁，保留梁体与新建托换梁之间通过化学植筋连接；屋面板、新建托换梁 和保留梁体通过连接机构进行连接固定；新建托换梁上部设置为反力梁，反 力梁的底部沿反力梁的纵向等间距布设有多个千斤顶。

进一步地，新建托换梁采用工字型钢梁外包混凝土的劲性钢梁。

进一步地，工字型钢梁的下翼缘板两端通过支座和化学螺栓固接于保留梁 体上，下翼缘板中部通过化学植筋连接保留梁体；工字型钢梁的上翼缘板均 布有多个千斤顶，千斤顶的输出端支承于反力梁底部；工字型钢梁的腹板上 设有两端分别连接上翼缘板和下翼缘板的加劲肋。

进一步地，反力梁、千斤顶和工字型钢梁均包裹于混凝土内。

进一步地，连接机构采用分布于保留梁体两侧的吊杆，吊杆沿竖向布置， 吊杆下部环箍于保留梁外，吊杆上部贯穿新建托换梁和屋面板并固接于新建 托换梁和屋面板内。

进一步地，吊杆采用从屋面板向下穿设的U形杆；U形杆通过第一螺帽固 接于工字型钢梁的上翼缘板和/或下翼缘板上，U形杆通过第二螺帽固接于反 力梁上；通过U形杆和千斤顶对工字型钢梁施加预应力。

本发明的另一具体技术方案：一种建筑结构顶层抽柱的加固方法，包括以 下步骤：步骤一：凿除新建托换梁布设范围内的原有屋面保温层和防水层， 露出内部保留梁体；步骤二：种植新建托换梁与保留梁体之间的化学植筋； 步骤三：在屋面板上打孔，以穿设U形的吊杆，并分别采用第一螺帽和第二 螺帽将吊杆与工字型钢梁和反力梁进行连接；步骤四：通过吊杆和千斤顶对 钢梁施加预应力；步骤五：拧紧工字型钢梁的化学螺栓，将工字型钢梁与保 留梁体固接；步骤六：安装新建托换梁的钢筋及模板，随后浇筑混凝土；步 骤七：对建筑结构的室内室外裸露在外的箍筋进行防腐防锈处理；步骤八： 待混凝土达到设计强度后抽除拟抽柱；步骤九：恢复屋面保温层和防水层。

进一步地，新建托换梁沿拟抽柱上的保留梁体纵向方向布置化学植筋，以 加强新建托换梁与保留梁体之间的连接。

进一步地，新建托换梁两端通过支座分别搭接在拟抽柱周围的第一相邻保 留柱体和第二相邻保留柱体上；支座与第一相邻保留柱体和第二相邻保留柱 体的连接采用化学螺栓进行化学植筋，化学螺栓的螺帽在预应力施加完成后 拧紧。

进一步地，通过吊杆、千斤顶、工字型钢梁和反力梁对保留梁体施加预应 力进行卸载，以减少抽取拟抽柱后原有的保留梁体的挠度，防止楼板开裂。

进一步地，对工字型钢梁施加预应力的步骤为：安装U形的吊杆，紧固定 第二螺帽；同步顶升千斤顶加载，然后紧固第一螺帽；松第二螺帽，拆除反 力梁和千斤顶，截断第二螺帽以上多余的吊杆；截断第二螺帽以上多余吊杆 时，保留部分大于10cm。

进一步地，对于裸露在外的室内吊杆用挂钢丝网粉刷30mm厚砂浆进行包 裹，砂浆采用高性能复合砂浆。

进一步地，混凝土浇筑过程中减少对新建托换梁的振动，以确保新建托换 梁的稳定性，用钢板作为加劲肋连接工字型钢梁的上下翼缘以加固新建托换 梁。

本发明专利有益效果在于：

用于建筑结构顶层抽柱的加固结构，大部分在室外拼装和浇注完成，不需 要对室内装修大面积破坏，对室内影响小，同时不影响施工层以下楼层的正 常使用。

通过设置体外预应力结构，实现了荷载进行定向定量的分流，从而保证了 拟抽柱的相邻柱体满足承载力要求，同时又不需对柱体和地基进行补强处理。 避免了通过采用加固相邻承重柱体所带来的大量的工程量。

具有施工方便，工程量小，节省施工时间，对建筑的正常使用情况影响小， 同时计算简便，受力性能良好等优点。

下面结合附图对本发明专利作进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例的用于建筑结构顶层抽柱的加固结构的结构示意图；

图2为本发明实施例的新建托换梁的局部结构示意图；

图3为本发明实施例的新建托换梁施加预应力体系的结构示意图；

图4为本发明实施例的支座的结构示意图；

图5为本发明实施例的新建托换梁施加预应力体系的局部结构示意图；

图6为本发明实施例的新建托换梁与原有保留梁体化学植筋连接的结构 示意图。

图例说明：

1、第一相邻保留柱体；2、拟抽柱；3、第二相邻保留柱体；4、保留梁 体；5、新建托换梁；6、吊杆；7、工字型钢梁；8、反力梁；9、千斤顶；10、 支座；11、加劲肋；12、化学螺栓；13、第一螺帽；14、第二螺帽；15、化 学植筋。

具体实施方式

下面对本发明专利技术内容的进一步说明，但并非对本发明专利实质内 容的限制。

图1为本发明实施例的用于建筑结构顶层抽柱的加固结构的结构示意图； 图2为本发明实施例的新建托换梁的局部结构示意图；图3为本发明实施例 的新建托换梁施加预应力体系的结构示意图；图4为本发明实施例的支座的 结构示意图；图5为本发明实施例的新建托换梁施加预应力体系的局部结构 示意图；图6为本发明实施例的新建托换梁与原有保留梁体化学植筋连接的 结构示意图。

如图1和图2所示，本实施例的用于建筑结构顶层抽柱的加固结构，包 括拟抽柱2、对称布设于拟抽柱2两侧的第一相邻保留柱体1和第二相邻保留 柱体3、搭设于拟抽柱2和相邻保留柱体上部的保留梁体4以及屋面板，在保 留梁体4上部沿保留梁体4纵向设有新建托换梁5，保留梁体4与新建托换梁 5之间通过化学植筋15连接；屋面板、新建托换梁5和保留梁体4通过连接 机构进行连接固定；新建托换梁5上部设置为反力梁8，反力梁8的底部沿反 力梁8的纵向等间距布设有多个千斤顶9。

如图3、5、6所示，本实施例中，新建托换梁5采用工字型钢梁7外包 混凝土的劲性钢梁。

如图3、5、6所示，本实施例中，工字型钢梁7的下翼缘板两端通过支 座10和化学螺栓12固接于保留梁体4上。下翼缘板中部通过化学植筋15连 接保留梁体4。工字型钢梁7的上翼缘板均布有多个千斤顶9。千斤顶9的输 出端支承于反力梁8底部。工字型钢梁7的腹板上设有两端分别连接上翼缘 板和下翼缘板的加劲肋11。

如图1、2、3、4、5、6所示，本实施例中，反力梁8、千斤顶9和工字 型钢梁7均包裹于混凝土内。

如图2、3、5、6所示，本实施例中，连接机构采用分布于保留梁体4两 侧的吊杆6，吊杆6沿竖向布置。吊杆6下部环箍于保留梁外。吊杆6上部贯 穿新建托换梁5和屋面板并固接于新建托换梁5和屋面板内。

如图2、3、5、6所示，本实施例中，吊杆6采用从屋面板向下穿设的U 形杆。U形杆通过第一螺帽13固接于工字型钢梁7的上翼缘板和/或下翼缘板 上。U形杆通过第二螺帽14固接于反力梁8上。通过U形杆和千斤顶9对工 字型钢梁7施加预应力。

本实施例的建筑结构顶层抽柱的加固方法，包括以下步骤：步骤一：凿 除新建托换梁5布设范围内的原有屋面保温层和防水层，露出内部保留梁体4； 步骤二：种植新建托换梁5与保留梁体4之间的化学植筋15；步骤三：在屋 面板上打孔，以穿设U形的吊杆6，并分别采用第一螺帽13和第二螺帽14 将吊杆6与工字型钢梁7和反力梁8进行连接；步骤四：通过吊杆6和千斤 顶9对钢梁施加预应力；步骤五：拧紧工字型钢梁7的化学螺栓12，将工字 型钢梁7与保留梁体4固接；步骤六：安装新建托换梁5的钢筋及模板，随 后浇筑混凝土；步骤七：对建筑结构的室内室外裸露在外的箍筋进行防腐防 锈处理；步骤八：待混凝土达到设计强度后抽除拟抽柱2；步骤九：恢复屋面 保温层和防水层。

本实施例中，新建托换梁5沿拟抽柱2上的保留梁体4纵向方向布置化 学植筋15，以加强新建托换梁5与保留梁体4之间的连接。

本实施例中，新建托换梁5两端通过支座10分别搭接在拟抽柱2周围的 第一相邻保留柱体1和第二相邻保留柱体3上。支座10与第一相邻保留柱体 1和第二相邻保留柱体3的连接采用化学螺栓12进行化学植筋15，化学螺栓 12的螺帽在预应力施加完成后拧紧。

本实施例中，通过吊杆6、千斤顶9、工字型钢梁7和反力梁8对保留梁 体4施加预应力进行卸载，以减少抽取拟抽柱2后原有的保留梁体4的挠度， 防止楼板开裂。

本实施例中，对工字型钢梁7施加预应力的步骤为：安装U形的吊杆6， 紧固定第二螺帽14。同步顶升千斤顶9加载，然后紧固第一螺帽13。松第二 螺帽14，拆除反力梁8和千斤顶9，截断第二螺帽14以上多余的吊杆6。截 断第二螺帽14以上多余吊杆6时，保留部分大于10cm。

本实施例中，对于裸露在外的室内吊杆6用挂钢丝网粉刷30mm厚砂浆 进行包裹。砂浆采用高性能复合砂浆。

本实施例中，混凝土浇筑过程中减少对新建托换梁5的振动，以确保新 建托换梁5的稳定性。用钢板作为加劲肋11连接工字型钢梁7的上下翼缘以 加固新建托换梁5。

实施时，提供一种新型建筑结构顶层抽柱的加固处理方法，属于建筑结 构技术领域，具体涉及一种房屋抽柱改造用劲性钢混凝土梁托换结构，该方 法涉及到了劲性钢混凝土梁、预应力、U型箍筋、L型化学植筋等。本发明所 用劲性混凝土组合梁刚度大，劲性混凝土梁内部的型钢梁与被拖换梁组成预 应力反力体系，且施工在室外浇注完成，不需要对室内装修大面积破坏，对 室内影响很小，通过施加预应力对抽除柱保留梁体进行卸载，防止屋顶结构 开裂，破坏原有防水层。同时可以结合预应力转换计算，对保留临近柱进行 卸载，避免对保留柱的基础进行加固。本发明为房屋改造提供了一种经济合 理、传力有效的新方法。满足在建筑顶层抽柱改造时，不会对建筑下面楼层 正常使用产生影响，施工简单，不需要对地基基础补强，同时又满足承载力 要求的结构。

具体实施方案：(1)凿除新加反梁范围内原有屋面保温、防水层，露出 原有结构层。(2)在屋面板上打孔以便穿U型箍筋(吊杆6)，并进行化学植 筋15。(3)布置型钢梁(工字型钢梁7)，钢梁(工字型钢梁7)的两端支撑 在周边保留柱的柱顶。通过反力梁8、千斤顶9和型钢梁(工字型钢梁7)对 U型箍筋(吊杆6)施加预应力，以卸除被抽柱(拟抽柱2)上荷载。(4)安 装新加混凝土梁(新建托换梁5)的钢筋及模板，随后浇筑混凝土。(5)待新 增劲性混凝土梁混凝土(新建托换梁5)强度达到设计值后抽除混凝土柱(拟 抽柱2)。(6)对室内室外裸露在外的箍筋进行防腐防锈处理。(7)对屋顶层 防水进行恢复。

本发明还在于，新建托换梁5采用劲性混凝土梁，混凝土内部型钢可为 实腹型钢或格构式型钢。托梁采用铰接方式支撑在临近保留柱上，传力形式 明确，计算方便。劲性混凝土梁内部的型钢梁与被拖换梁组成预应力反力体 系。通过U型吊筋连接托梁、被拖换梁以及反力梁8。预应力采用多个千斤 顶9同步分级施加，千斤顶9位于型钢梁与反力梁8之间。U型吊筋制作过 程中，形成一段螺纹并配两个螺母，分别固定在反力梁8和型钢梁上，在施 加预应力过程中，松开型钢梁位置螺母；预应力施加结束后，固定型钢梁位 置的螺母。劲性钢梁的支座10位置的化学螺栓12的螺帽在预应力施加前， 不拧，待预应力施加完成后拧紧螺帽，增强钢梁的整体稳定性。预应力施加 完成固定U型吊筋螺母后，多余的螺杆保留，以增强钢梁与混凝土之间的粘 结。沿被拖换梁梁长设置L型化学植筋15锚杆，以增加托换梁与被托换梁之 间的连接。新增劲性钢混凝土梁的混凝土可采用自密实混凝土或细石混凝土。 对于裸露在外的室内吊杆用挂钢丝网粉刷砂浆进行包裹，砂浆可采用高性能 复合砂浆。如果通过计算，周边原梁需进行加固处理，则对其采用增大截面、 外包钢或纤维布等方法进行处理。如果通过计算，支撑新增托梁的柱及其基 础需进行加固处理，则采用预应力转换的方法，避免大范围的施工操作破坏 原有装饰，降低工程造价。

新建托换梁5沿拟抽柱2上的保留梁体4的梁体纵向方向布置化学植筋 15将加强新建托换梁5与原有的保留梁体4之间的连接。新建托换梁5两端 通过支座10分别搭接在拟抽柱2周围的柱体结构上。每个支座10与原有混 凝土柱(第一相邻保留柱体1和第二相邻保留柱体3)的连接采用化学螺栓 12进行化学植筋，其螺帽在预顶力施加完成后拧紧。通过吊杆6、千斤顶9、 工字型钢梁7和反力梁8对原有的保留梁体4施加预应力进行卸载，能减少 抽柱后原有梁体的挠度，防止楼板开裂。对工字型钢梁7施加预应力的步骤 为：a、安装U形的吊杆6，紧固定第二螺帽14；b、同步顶升七个千斤顶加 载，然后紧固第一螺帽13；c、松第二螺帽14，拆除反力梁8和千斤顶9，截 断第二螺帽14以上多余吊杆6。截断第二螺帽14以上多余吊杆6时，保留部 分应大于10cm。对于裸露在外的室内吊杆6用挂钢丝网粉刷30mm厚砂浆进 行包裹，砂浆采用高性能复合砂浆。混凝土浇筑过程中应尽量减少对新建托 换梁5振动，以确保其稳定性，用钢板作为加劲肋11连接钢梁的上下翼缘加 固钢梁。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本 领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护 范围之内。