CN107152097B - 带悬挑板框架外附预应力装配式耗能框架加固的结构 - Google Patents

带悬挑板框架外附预应力装配式耗能框架加固的结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带悬挑板框架外附预应力装配式耗能框架加固的结构，包括待加固的原框架结构以及外附框架结构，外附框架结构包括预制钢筋混凝土梁和预制钢筋混凝土柱，预制钢筋混凝土梁与预制钢筋混凝土柱连接的端部设置钢套头，钢套头与预制钢筋混凝土柱之间设置摩擦软钢板，预制钢筋混凝土梁与预制钢筋混凝土柱内均设置预应力筋；预制钢筋混凝土梁向外延伸有悬挑板；原框架结构上有悬挑板，各悬挑板通过螺栓连接。本发明外附框架结构不但以其自身的抗震承载能力和耗能能力贡献于加固后的整体结构的抗震能力，还可改善原框架结构的受力状态和变形模式，使结构形成更合理的损伤屈服机制，从而使原框架结构的抗震能力得到更充分的利用。

Description

带悬挑板框架外附预应力装配式耗能框架加固的结构
技术领域
本发明涉及土木工程抗震加固技术领域，具体是一种带悬挑板框架外附预应力装配式耗能框架加固的结构。
背景技术
从传统意义上说，提高混凝土框架结构的抗震能力的途径大致可分为提高承载能力(强度型加固)、提高延性(延性型加固)、减少作用于结构上的地震力(消能减震加固)三种主要方式。提高承载能力是通过增加支撑、增加抗震墙、增设外部构架、加大原框架结构截面尺寸等方式，提高结构的抗震能力；提高延性是通过对构件进行延性加固，如对柱增加箍筋、外包钢板箍、碳纤维围束等方式提高构件延性从而提高结构的延性；设置消能减震装置则是通过设置阻尼器、隔震装置等耗散地震能力或隔断地震能量输入，以减轻地震造成的影响。
附加整体子结构加固就是利用附加整体子结构与原有结构的协同工作，不但可以有效改善结构的整体受力状态，提高结构的抗震性能，而且在加固施工期间可以尽量不中断建筑结构的正常使用，还可以结合建筑的具体情况创造出丰富的建筑效果，是一种经济、合理、高效的结构体系加固方法。
目前多数外附子结构加固需进行子结构的现浇作业，会产生污染和噪音，并且施工周期繁杂漫长。此外，外附子结构加固存在一种特殊的连接情况，即原框架结构外伸阳台或外走廊悬挑板，导致外附子结构无法与原框架结构贴合。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种带悬挑板框架外附预应力装配式耗能框架加固的结构。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种带悬挑板框架外附预应力装配式耗能框架加固的结构，包括待加固的原框架结构以及外附框架结构，外附框架结构为节点核心区摩擦耗能的预应力装配式结构，其包括预制钢筋混凝土梁和预制钢筋混凝土柱，预制钢筋混凝土梁与预制钢筋混凝土柱连接的端部设置钢套头，钢套头与预制钢筋混凝土柱之间设置摩擦软钢板，预制钢筋混凝土梁与预制钢筋混凝土柱内均设置预应力筋；预制钢筋混凝土梁向外延伸有悬挑板，在悬挑板上打连接孔；原框架结构上也向外延伸有悬挑板，并在悬挑板上打连接孔，预制钢筋混凝土梁上的悬挑板与原框架结构的悬挑板通过螺栓连接。
其中，刚套头由四块矩形钢板焊接而成，两侧的两块钢板长度大于上方和下方的两块钢板，两侧钢板伸出距离为预制钢筋混凝土柱截面高度的一半。
其中，刚套头与预制钢筋混凝土梁通过抗剪栓钉进行连接，预制钢筋混凝土梁端部设有螺旋箍筋，防止预制钢筋混凝土梁端部的混凝土提前压溃，增强端部承载力。
其中，两块摩擦软钢板分别放置在刚套头两侧钢板的内表面，并且在摩擦软钢板、刚套头、节点核心区对应位置打孔，通过穿入螺栓、螺栓两侧紧固螺帽将摩擦软钢板、刚套头、节点核心区紧密连接。
其中，预制钢筋混凝土柱在预制时一端外伸钢筋，另一端留有灌浆套筒或者波纹管；下层预制钢筋混凝土柱的上端外伸钢筋与上层预制钢筋混凝土柱的下端灌浆套筒或者波纹管进行套筒连接或浆锚搭接。
其中，预制钢筋混凝土梁、预制钢筋混凝土柱内均预留波纹管，以便张拉预应力筋；在本层所有的外附框架节点连接完成后，张拉梁中预应力筋，并在最外侧梁端锚固。
其中，张拉预制钢筋混凝土梁及预制钢筋混凝土柱内的预应力筋前，在预制钢筋混凝土梁及预制钢筋混凝土柱的结合面上浇筑水泥砂浆或环氧砂浆，连接找平，保护节点核心区，同时减小预应力筋的压力损失。
其中，预制钢筋混凝土柱另设基础，其中的预应力筋一端先锚固在基础中，在预制柱吊装、连接前，先将预应力筋穿过预制钢筋混凝土柱中预埋的波纹管，待所有的预制钢筋混凝土柱对位连接后，张拉其中的预应力筋，并将预应力筋的另一端锚固在柱顶。
有益效果：本发明的一种带悬挑板框架外附预应力装配式耗能框架加固的结构，具有以下有益效果：
1、外附框架结构不但以其自身的抗震承载能力和耗能能力贡献于加固后的整体结构的抗震能力，还可改善原框架结构的受力状态和变形模式，使结构形成更合理的损伤屈服机制，从而使原框架结构的抗震能力得到更充分的利用。
2、外附框架结构外伸悬挑板与原框架结构外伸悬挑板通过螺栓连接，充分发挥了悬挑板的作用，减少现场湿作业，提高施工效率，加固工作在建筑物外部完成，不破坏建筑物的内部装修，不影响建筑物内部活动，外附框架另设基础，相当于原框架结构在该方向多出一跨，增加结构使用面积。
3、外附框架结构中的双向预应力筋实现结构的自复位，减小原框架结构本身的残余变形，并利用节点核心区的钢套头与软钢板的摩擦转动消耗能量，将损伤位置控制在钢套头与摩擦软钢板。
附图说明
图1为本发明中外附预制框架节点构造示意图；
图2为本发明中外附预制框架节点构造细部图；
图3为本发明中外附预制框架节点构造正视图；
图4为本发明中外附预制框架节点构造俯视图；
图5为本发明中预制钢筋混凝土柱基础大样图；
图6为本发明中外附预制框架示意图(带悬挑板)；
图7为本发明中原框架结构示意图(带悬挑板)；
图8为本发明中外附框架与原框架连接方法示意图；
图9为本发明中外附框架与原框架连接方法侧视图；
图10为本发明中外附框架与原框架连接方法俯视图；
图11为本发明中外附框架连接完成示意图；
图12为本发明中外附框架连接完成侧视图；
图13为本发明中外附框架连接完成俯视图；
图中：1-原框架结构，2-外附框架结构，3-预制钢筋混凝土梁，4-预制钢筋混凝土柱，5-悬挑板，6-悬挑板，7-外伸钢筋，9-节点核心区，10-梁端削弱面，11-节点核心区削弱截面，12-钢套头，13-摩擦软钢板，14-预应力筋，15-预应力筋，16-基础，17-连接孔，18-连接孔，19-钢套头连接孔，20-软钢板连接孔，21-节点核心区连接孔，22-对拉螺栓，23-螺帽，24-波纹管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
本发明提供了一种带悬挑板框架外附预应力装配式耗能框架加固的结构，利用原框架结构1中外伸的悬挑板6，将外附框架结构2与原框架结构1连接。预应力筋14、预应力筋15实现结构自复位，外附框架结构的节点核心区9摩擦实现耗能。
具体地，如图1-4所示，本发明包括待加固的原框架结构1，外附框架结构2以及两者之间的悬挑板5和悬挑板6。外附框架结构2为节点核心区9摩擦耗能的预应力装配式结构，由预制钢筋混凝土梁3、预制钢筋混凝土柱4、钢套头12、摩擦软钢板13等组成，并在装配完成后张拉预制钢筋混凝土梁3中预应力筋14，节点无后浇段。预制钢筋混凝土柱4在楼层中部进行连接，其中穿有预应力筋15。
钢套头12由四块矩形钢板焊接而成，两侧的两块钢板长度大于上下两面的钢板长度；预制钢筋混凝土梁3端部局部削弱，以便套上钢套头12。外附框架梁3在吊装前，将钢套头12与梁端削弱面10通过抗剪栓钉进行连接；预制钢筋混凝土梁3端部设有螺旋箍筋，防止梁端混凝土提前压溃，进一步增强预制钢筋混凝土梁3端部承载力。
节点核心区9局部削弱，并嵌入摩擦软钢板13；摩擦软钢板13外侧与钢套头12外伸的钢板相连，钢套头12外表面与预制钢筋混凝土梁3侧面在同一平面。钢套头12、摩擦软钢板13、节点核心区9对应位置打钢套头连接孔19、软钢板连接孔20、节点核心区连接孔21，并保证孔贯通连接。穿入对拉螺栓22并紧固螺帽23，将钢套头12、摩擦软钢板13、节点核心区9紧密连接。
预制钢筋混凝土柱4在预制时一端外伸钢筋7，另一端预留孔洞；下层柱上端外伸钢筋7与上层柱下端的预留孔洞进行套筒连接或浆锚搭接。
预制钢筋混凝土梁3、预制钢筋混凝土柱4内均预留波纹管24，以便张拉预应力筋14、预应力筋15。在本层所有的外附框架结构2节点核心区9连接完成后，张拉梁中预应力筋14，并在最外侧梁端锚固；张拉预应力筋14前，在梁柱结合面上浇筑水泥砂浆或环氧砂浆，连接找平，保护节点核心区9，同时减小预应力筋14的压力损失。
如图5所示，预制钢筋混凝土柱4另设基础16，柱中预应力筋15一端先锚固在基础16中，在预制柱4吊装、连接前，先将预应力筋15穿过柱中预埋波纹管24，待所有的预制钢筋混凝土柱4对位连接后，张拉柱中预应力筋15，并将预应力筋15的另一端锚固在柱顶。
如图6-13所示，外附框架结构2外伸悬挑板5，悬挑板5与预制钢筋混凝土梁3一起预制，并在悬挑板5上打连接孔17；悬挑板5与预制钢筋混凝土梁的连接面在预制钢筋混凝土梁侧面中线以下，悬挑板5不经过预制钢筋混凝土梁的梁端削弱面10。在原结构外伸悬挑板6打连接孔18，连接孔18位置与外附框架外伸悬挑板5的连接孔17位置相对应，并通过对拉螺栓22连接。连接孔17、连接孔18应该避开悬挑板5、悬挑板6内部的纵筋以及构造筋。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种带悬挑板框架外附预应力装配式耗能框架加固的结构，包括待加固的原框架结构以及外附框架结构，其特征在于：外附框架结构为节点核心区摩擦耗能的预应力装配式结构，其包括预制钢筋混凝土梁和预制钢筋混凝土柱，预制钢筋混凝土梁与预制钢筋混凝土柱连接的端部设置钢套头，钢套头由四块矩形钢板焊接而成，两侧的两块钢板长度大于上方和下方的两块钢板，两侧钢板伸出距离为预制钢筋混凝土柱截面高度的一半；钢套头与预制钢筋混凝土梁通过抗剪栓钉进行连接，预制钢筋混凝土梁端部设有螺旋箍筋，防止预制钢筋混凝土梁端部的混凝土提前压溃，增强端部承载力；钢套头与预制钢筋混凝土柱之间设置摩擦软钢板，两块摩擦软钢板分别放置在钢套头两侧钢板的内表面，并且在摩擦软钢板、钢套头、节点核心区对应位置打孔，通过穿入螺栓、螺栓两侧紧固螺帽将摩擦软钢板、钢套头、节点核心区紧密连接；预制钢筋混凝土梁与预制钢筋混凝土柱内均设置预应力筋；预制钢筋混凝土梁向外延伸有悬挑板，在悬挑板上打连接孔；原框架结构上也向外延伸有悬挑板，并在悬挑板上打连接孔，预制钢筋混凝土梁上的悬挑板与原框架结构的悬挑板通过螺栓连接。
2.根据权利要求1所述的一种带悬挑板框架外附预应力装配式耗能框架加固的结构，其特征在于：预制钢筋混凝土柱在预制时一端外伸钢筋，另一端留有灌浆套筒或者波纹管；下层预制钢筋混凝土柱的上端外伸钢筋与上层预制钢筋混凝土柱的下端灌浆套筒或者波纹管进行套筒连接或浆锚搭接。
3.根据权利要求1所述的一种带悬挑板框架外附预应力装配式耗能框架加固的结构，其特征在于：预制钢筋混凝土梁、预制钢筋混凝土柱内均预留波纹管，以便张拉预应力筋；在本层所有的外附框架节点连接完成后，张拉梁中预应力筋，并在最外侧梁端锚固。
4.根据权利要求3所述的一种带悬挑板框架外附预应力装配式耗能框架加固的结构，其特征在于：张拉预制钢筋混凝土梁及预制钢筋混凝土柱内的预应力筋前，在预制钢筋混凝土梁及预制钢筋混凝土柱的结合面上浇筑水泥砂浆或环氧砂浆，连接找平，保护节点核心区，同时减小预应力筋的压力损失。
5.根据权利要求1所述的一种带悬挑板框架外附预应力装配式耗能框架加固的结构，其特征在于：预制钢筋混凝土柱另设基础，其中的预应力筋一端先锚固在基础中，在预制柱吊装、连接前，先将预应力筋穿过预制钢筋混凝土柱中预埋的波纹管，待所有的预制钢筋混凝土柱对位连接后，张拉其中的预应力筋，并将预应力筋的另一端锚固在柱顶。
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