CN105735666B - 一种快速加固混凝土柱的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速加固混凝土柱的方法，制作与混凝土柱截面尺寸相匹配的加固用的小槽钢和大槽钢，并在其翼缘上均预留螺栓孔；对混凝土柱的粘结锚固区打磨清理平整；安装小槽钢至设计位置，在混凝土柱的粘结锚固区表面开钻相应的贯穿螺栓孔，并清孔；在粘结锚固区涂抹建筑结构胶后套上小槽钢，小槽钢的翼缘与粘结锚固区贴紧；在小槽钢的粘结锚固区二涂抹建筑结构胶并套上开口方向相反的大槽钢，大槽钢的翼缘与粘结锚固区二贴紧；向贯穿螺栓孔内注胶并植入对穿螺栓；拧紧对穿螺栓的螺帽将小槽钢、大槽钢以及混凝土柱固定在一起；本发明施工步骤简单，施工周期短；能大幅度提高柱的承载力、抗侧刚度和抗震延性；柱整体性能好，可靠性能高。
Description
技术领域
本发明涉及一种加固方法，具体的说是涉及一种快速加固混凝土柱的方法。
背景技术
大量工业与民用建筑的钢筋混凝土柱由于设计、施工的缺陷或长期使用过程中的老化、损伤和灾害等因素，造成相当部分的柱承载力不足等影响安全和使用功能的问题，迫切需要进行加固。比如民用建筑中由于房屋结构加层改造，工业厂房中的机器增设及桥梁结构中的超载现象，使得原有结构的承载力不足，迫切需要通过加固的方法来大幅提高钢筋混凝土柱的承载力。
目前在对钢筋混凝土柱的实际加固中，应用较为广泛的是增大截面、外包角钢、粘贴纤维增强复合材料以及体外预应力等加固方法，虽然这几种方法都可提高钢筋混凝土柱的承载力，但其缺点也较为明显：
增大截面加固对原结构截面增大一般较大，对结构自重影响较大，且现场需要支模，湿作业工作量大，养护期长，占用建筑空间较多，同时对在用结构的使用环境也有较大的影响，利用这种传统方法加固有时得不偿失。外包角钢可以显著提高构件的承载力,角钢骨架对混凝土也有一定的约束,但制作角钢骨架时需要焊接缀板缀条，施工复杂，组件相对较多且对混凝土柱的延性提高有限。而粘贴纤维增强复合材料加固虽能显著提高混凝土柱的延性,但由于纤维增强复合材料本身的原因,粘贴层数达到一定的数量后,对柱的承载力提高有限。体外预应力加固法在加固施工时需要张拉设备和锚具，施工技术要求高以及锚固处理有一定的难度。
发明内容
本发明的目的就是针对现有加固方法存在的缺陷，提供一种能显著提高混凝土柱承载力和延性的快速加固方法，解决了现有技术所存在的增大截面加固对原结构截面增大一般较大，对结构自重影响较大且现场需要支模、养护周期长，不能迅速投入使用的问题；还解决了外包角钢加固对柱的延性提高有限，施工组件较多的问题；同时解决了外粘纤维增强复合材料加固后承载力提高有限的问题；并避免了体外预应力加固法施工技术要求高且锚固处理有一定难度的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种快速加固混凝土柱的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，制作与混凝土柱截面尺寸相匹配的加固用的小槽钢和大槽钢，并在小槽钢和大槽钢两侧的翼缘上均预留螺栓孔；
步骤二，对混凝土柱的粘结锚固区打磨清理平整；
步骤三，安装小槽钢至设计位置，并根据小槽钢两侧的翼缘上预留的螺栓孔位置，在混凝土柱的粘结锚固区表面开钻相应的贯穿螺栓孔，并清孔；
步骤四，首先在混凝土柱的粘结锚固区涂抹建筑结构胶，套上小槽钢，所述小槽钢两侧的翼缘与粘结锚固区贴紧；然后在小槽钢两侧的翼缘外表面的粘结锚固区二涂抹建筑结构胶，在小槽钢外面套上开口方向相反的大槽钢，所述大槽钢两侧的翼缘与粘结锚固区二贴紧；
步骤五，向混凝土柱上的贯穿螺栓孔内注胶并植入对穿螺栓；
步骤六，拧紧对穿螺栓的螺帽将小槽钢、大槽钢以及混凝土柱固定在一起。
作为改进，所述步骤一中，小槽钢和大槽钢均采用冷弯或焊接的方法制作， 的要求，其中fy为槽钢屈服强度，，且满足：
其中b为混凝土柱横截面宽度，h为混凝土柱横截面高度，hw和hw′分别为小槽钢和大槽钢的腹板高度，tw和tw′分别为小槽钢和大槽钢的腹板厚度，bf和bf′分别为小槽钢和大槽钢的翼缘宽度，tf和tf′分别为小槽钢和大槽钢的翼缘厚度。
作为改进，所述步骤二中，所述混凝土柱的粘结锚固区为沿着混凝土柱横横截面高度方向两对边的混凝土表面。
作为改进，所述步骤三中，所述混凝土柱贯穿螺栓孔深度为混凝土柱横截面宽度，贯穿螺栓孔在混凝土内的分布间距及直径与小槽钢和大槽钢上预留的螺栓孔分布相同。
作为改进，所述步骤四中，小槽钢和大槽钢的未钻孔腹板均与混凝土柱未经处理的混凝土面间留有一定的距离呈箱型，且箱型高度h1与h2均满足不大于其中h1为混凝土柱表面与小槽钢腹板之间形成箱体的净高度，其中h2为混凝土柱表面与大槽钢腹板之间形成箱体的净高度。
作为改进，所述步骤五中，对穿螺栓均带有螺纹，且所述对穿螺栓的螺杆长度在穿过混凝土柱、小槽钢和大槽钢两侧的翼缘，并拧紧螺帽后，对穿螺栓的螺杆仍留有2～3mm的丝口长度。
本发明有益效果是：
本发明采用外套小槽钢和大槽钢成箱型扩大截面加固混凝土柱，无需浇筑混凝土，在大幅度提高混凝土柱承载力的同时减少了湿作业，缩短工期，可用于快速处理突发灾害对混凝土柱造成破坏以及需在短期内大幅提高承载力的混凝土柱加固；同时小槽钢翼缘与混凝土柱表面以及大槽钢与小槽钢翼缘除了涂刷建筑结构胶连接以外，还通过植入对穿螺栓来锚固，大大增加了后加小槽钢、大槽钢和混凝土柱之间的整体性能和粘结的可靠性能；又由于在槽钢腹板与混凝土柱之间预留空间增大混凝土柱截面高度，通过限制后加槽钢翼缘宽厚比和腹板高厚比来满足混凝土柱截面局部稳定的要求，在大幅提高原混凝土柱承载力的同时增加了抗侧刚度；同时对于抗震设计的框架柱，采用外套槽钢箱型扩大截面加固时槽钢的作用，除了提高纵筋配筋率外，还相当于增加了原混凝土柱的箍筋配筋率，增强了对混凝土柱的核心混凝土的约束，此时加固后混凝土柱的抗压承载力和抗剪承载力均得到提高，同时耗能能力和抗震延性也随之增加。可见本方法在大幅度提高混凝土柱的承载力、抗侧刚度和抗震延性的同时，能保证加固混凝土柱整体性能好，可靠性能高，操作简单，施工方便，工程成本较低，应用前景广阔。
本发明加固组件少，施工步骤简单，施工周期短，可迅速投入使用；大幅度提高柱的承载力、抗侧刚度和抗震延性；柱整体性能好，可靠性能高。
附图说明
图1为本发明混凝土柱加固平面示意图；
图2为本发明混凝土柱加固后立面图。
图中，1-混凝土柱，2-小槽钢，3大槽钢，4-对穿螺栓，5-螺帽，11-粘结锚固区，21-粘结锚固区二。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进行进一步说明。如图1和图2所示，一种快速加固混凝土柱的方法，图中，1为原混凝土柱，11为混凝土柱的粘结锚固区，2为小槽钢，21为小槽钢上的粘结锚固区二，3为大槽钢，4为对穿螺栓，5为对穿螺栓的螺帽。
实施例：
一种快速加固混凝土柱的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，制作与混凝土柱1截面尺寸相匹配的加固用的小槽钢2和大槽钢3，并在小槽钢2和大槽钢3两侧的翼缘上均预留螺栓孔；
步骤二，对混凝土柱1的粘结锚固区11打磨清理平整；
步骤三，安装小槽钢2至设计位置，并根据小槽钢2两侧的翼缘上预留的螺栓孔位置，在混凝土柱1的粘结锚固区11表面开钻相应的贯穿螺栓孔，并清孔；
步骤四，首先在混凝土柱1的粘结锚固区11涂抹建筑结构胶，套上小槽钢2，所述小槽钢2两侧的翼缘与粘结锚固区11贴紧；然后在小槽钢2两侧的翼缘外表面的粘结锚固区二21涂抹建筑结构胶，在小槽钢2外面套上开口方向相反的大槽钢3，所述大槽钢3两侧的翼缘与粘结锚固区二21贴紧；
步骤五，向混凝土柱1上的贯穿螺栓孔内注胶并植入对穿螺栓4；
步骤六，拧紧对穿螺栓4的螺帽5将小槽钢2、大槽钢3以及混凝土柱1固定在一起。
所述小槽钢2和大槽钢3均采用冷弯或焊接的方法制作， 的要求，其中fy为槽钢屈服强度，且满足：
其中b为混凝土柱1横截面宽度，h为混凝土柱1横截面高度，hw和hw′分别为小槽钢2和大槽钢3的腹板高度，tw和tw′分别为小槽钢2和大槽钢3的腹板厚度，bf和bf′分别为小槽钢2和大槽钢3的翼缘宽度，tf和tf′分别为小槽钢2和大槽钢3的翼缘厚度。
所述混凝土柱1的粘结锚固区11为沿着混凝土柱1横截面高度方向两对边的混凝土表面。
所述混凝土柱1贯穿螺栓孔深度为混凝土柱1横截面宽度，贯穿螺栓孔在混凝土内的分布间距及直径与小槽钢2和大槽钢3上预留的螺栓孔分布相同。对穿螺栓4均带有螺纹，且所述对穿螺栓4的螺杆长度在穿过混凝土柱1、小槽钢2和大槽钢3两侧的翼缘，并拧紧螺帽5后，对穿螺栓4的螺杆仍留有2～3mm的丝口长度。
小槽钢2和大槽钢3的未钻孔腹板均与混凝土柱1未经处理的混凝土面间留有一定的距离呈箱型，且箱型高度h1与h2均满足不大于
Claims (6)
1.一种快速加固混凝土柱的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，制作与混凝土柱(1)截面尺寸相匹配的加固用的小槽钢(2)和大槽钢(3)，并在小槽钢(2)和大槽钢(3)两侧的翼缘上均预留螺栓孔；
步骤二，对混凝土柱(1)的粘结锚固区(11)打磨清理平整；
步骤三，安装小槽钢(2)至设计位置，并根据小槽钢(2)两侧的翼缘上预留的螺栓孔位置，在混凝土柱(1)的粘结锚固区(11)表面开钻相应的贯穿螺栓孔，并清孔；
步骤四，首先在混凝土柱(1)的粘结锚固区(11)涂抹建筑结构胶，套上小槽钢(2)，所述小槽钢(2)两侧的翼缘与粘结锚固区(11)贴紧；然后在小槽钢(2)两侧的翼缘外表面的粘结锚固区二(21)涂抹建筑结构胶，在小槽钢(2)外面套上开口方向相反的大槽钢(3)，所述大槽钢(3)两侧的翼缘与粘结锚固区二(21)贴紧；
步骤五，向混凝土柱(1)上的贯穿螺栓孔内注胶并植入对穿螺栓(4)；
步骤六，拧紧对穿螺栓(4)的螺帽(5)将小槽钢(2)、大槽钢(3)以及混凝土柱(1)固定在一起。
2.如权利要求1所述一种快速加固混凝土柱的方法，其特征在于：所述步骤一中，小槽钢(2)和大槽钢(3)均采用冷弯或焊接的方法制作， 的要求，其中fy为槽钢屈服强度，且满足：
b+2mm≤hw-2tf≤b+4mm；
hw+2mm≤hw′-2tf′≤hw+4mm；
其中b为混凝土柱(1)横截面宽度，h为混凝土柱(1)横截面高度，hw和hw′分别为小槽钢(2)和大槽钢(3)的腹板高度，tw和tw′分别为小槽钢(2)和大槽钢(3)的腹板厚度，bf和bf′分别为小槽钢(2)和大槽钢(3)的翼缘宽度，tf和tf′分别为小槽钢(2)和大槽钢(3)的翼缘厚度。
3.如权利要求1所述一种快速加固混凝土柱的方法，其特征在于：所述步骤二中，所述混凝土柱(1)的粘结锚固区(11)为沿着混凝土柱(1)横截面高度方向两对边的混凝土表面。
4.如权利要求1所述一种快速加固混凝土柱的方法，其特征在于：所述步骤三中，所述混凝土柱(1)贯穿螺栓孔深度为混凝土柱(1)横截面宽度，贯穿螺栓孔在混凝土内的分布间距及直径与小槽钢(2)和大槽钢(3)上预留的螺栓孔分布相同。
5.如权利要求1所述一种快速加固混凝土柱的方法，其特征在于：所述步骤四中，小槽钢(2)和大槽钢(3)的未钻孔腹板均与混凝土柱(1)未经处理的混凝土面间留有一定的距离呈箱型，且箱型高度h1与h2均满足不大于其中h1为混凝土柱(1)表面与小槽钢(2)腹板之间形成箱体的净高度，其中h2为混凝土柱(1)表面与大槽钢(3)腹板之间形成箱体的净高度。
6.如权利要求1所述一种快速加固混凝土柱的方法，其特征在于：所述步骤五中，对穿螺栓(4)均带有螺纹，且所述对穿螺栓(4)的螺杆长度在穿过混凝土柱(1)、小槽钢(2)和大槽钢(3)两侧的翼缘，并拧紧螺帽(5)后，对穿螺栓(4)的螺杆仍留有2～3mm的丝口长度。
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