本發(fā)明屬于建筑工程領(lǐng)域，具體地，涉及一種在既有大跨結(jié)構(gòu)上新增柱網(wǎng)的疊合加固方法。

背景技術(shù)：

根據(jù)當前的城市規(guī)劃管理工作要求，有序?qū)嵤┏鞘行扪a和有機更新，延續(xù)歷史文脈，將成為重點。目前，在很多城市普遍存在一些由于資金問題或者不能適應(yīng)市場需求而造成停工的“爛尾樓”，而類似工程的改造和重新設(shè)計，對盤活停工項目、改善城市形象很有必要。同時，在以后的城市化進程中，既有建筑的檢測鑒定與加固改造將提上重要的日程。

然而，在現(xiàn)有的加固改造技術(shù)中，普遍存在一些諸如加固后使用耐久性、加固施工過程中因為構(gòu)件拆除而臨時性措施不到位引起的安全隱患、加固后抗震性能降低等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種在既有大跨結(jié)構(gòu)上新增柱網(wǎng)的疊合加固方法，無需中斷既有建筑的功能使用，并能夠較大程度地提高改造后結(jié)構(gòu)的承載能力，還具有施工質(zhì)量高和施工成本低的優(yōu)點。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

既有大跨結(jié)構(gòu)上新增柱網(wǎng)的疊合加固結(jié)構(gòu)，包括：既有結(jié)構(gòu)柱、既有大跨結(jié)構(gòu)梁，既有大跨受力梁支承于既有結(jié)構(gòu)柱上；其中：既有大跨受力梁上設(shè)置新增梁疊合層，新增梁疊合層內(nèi)設(shè)置型鋼，既有大跨受力梁與新增梁疊合層在新老混凝土交界面處設(shè)置抗剪連接鋼筋和界面構(gòu)造鋼筋。

優(yōu)選地，新增梁疊合層內(nèi)設(shè)置新增梁疊合層外圈封閉箍筋、新增梁疊合層內(nèi)部倒U形箍筋、新增梁疊合層底筋、新增梁疊合層頂筋以及新增梁疊合層腰筋，其中新增疊合層內(nèi)部倒U形箍筋與抗剪連接鋼筋焊接，新增疊合層外圈封閉箍筋和新增疊合層內(nèi)部倒U形箍筋的總斷面面積不能小于既有大跨結(jié)構(gòu)梁箍筋的總斷面面積。

優(yōu)選地，新增梁疊合層位于既有結(jié)構(gòu)柱上的位置設(shè)置柱頂連接疊合層，既有結(jié)構(gòu)柱、既有結(jié)構(gòu)板與柱頂連接疊合層在新老混凝土交界面處通過設(shè)置柱頂疊合層與底部柱有效連接鋼筋和柱頂疊合層底部抗滑移鋼筋進行可靠連接。

優(yōu)選地，柱頂連接疊合層內(nèi)設(shè)置連接區(qū)復(fù)合箍筋，連接區(qū)復(fù)合箍筋布置于柱頂疊合層與底部柱有效連接鋼筋長度范圍，間距≤100mm且滿足柱端箍筋抗震加密要求。

優(yōu)選地，柱頂連接疊合層內(nèi)設(shè)置水平環(huán)箍、橫向環(huán)箍、縱向環(huán)箍。

優(yōu)選地，新增梁疊合層上設(shè)置新增柱子，新增柱子縱筋伸入新增梁疊合層的底部，并設(shè)置矩形封閉箍，有效約束固定新增柱子縱筋。

優(yōu)選地，新增梁疊合層正交方向設(shè)置聯(lián)系梁，聯(lián)系梁底部設(shè)置聚苯板代替模板。

優(yōu)選地，所述新老混凝土交界面處理時，應(yīng)根據(jù)使用需要采取相應(yīng)處理方法，并滿足設(shè)計提出的處理質(zhì)量要求。

優(yōu)選地，所述新老混凝土交界面處設(shè)置的抗剪連接鋼筋和界面構(gòu)造鋼筋，應(yīng)根據(jù)使用需要進行計算確定。

上述的既有大跨結(jié)構(gòu)上新增柱網(wǎng)的疊合加固結(jié)構(gòu)的施工方法，包括以下步驟：

(一)、整體結(jié)構(gòu)疊合加固設(shè)計

(1)、根據(jù)受力要求，計算確定疊合梁整體截面高度，同時要保證既有大跨結(jié)構(gòu)梁箍筋和既有大跨結(jié)構(gòu)梁底筋滿足計算要求，而無需進行加強處理；

(2)、根據(jù)受力計算確定抗剪連接鋼筋的截面面積，并不小于既有大跨結(jié)構(gòu)梁箍筋的截面面積；

(3)、根據(jù)受力計算確定柱頂疊合層與底部柱有效連接鋼筋的截面面積，其中應(yīng)不小于梁端柱頂縱筋計算截面面積；

(4)、根據(jù)受力計算確定新增梁疊合層頂筋的截面面積，并根據(jù)受力大小確定新增梁疊合層延伸段的長度；

(5)、新增疊合層外圈封閉箍筋和新增疊合層內(nèi)部倒U形箍筋的總截面面積不能小于既有大跨結(jié)構(gòu)梁箍筋的總截面面積；

(6)、新增梁疊合層底筋需滿足新增梁疊合層截面的受力縱筋最小配筋率要求，新增梁疊合層腰筋需滿足規(guī)范構(gòu)造要求；

(7)、根據(jù)柱頂剪力計算結(jié)果，確定柱頂連接疊合層的平面尺寸；

(二)、保證新老混凝土共同工作

(1)、新老混凝土交界面處理：采用人工鑿毛法或高壓水射法，去除原有混凝土疏松、破損及表面碳化層，形成凹凸差不小于6mm的粗糙面；

(2)、在既有大跨結(jié)構(gòu)梁外新增梁疊合層區(qū)域的既有結(jié)構(gòu)板上種植界面構(gòu)造鋼筋；

(3)、在既有結(jié)構(gòu)柱外柱頂連接疊合層區(qū)域的既有結(jié)構(gòu)板上種植柱頂疊合層底部抗滑移鋼筋；

(三)、新增梁疊合層連接處理

(1)、抗剪連接鋼筋植入既有大跨結(jié)構(gòu)梁滿足不小于15倍直徑要求；

(2)、界面構(gòu)造鋼筋植入既有結(jié)構(gòu)板滿足不小于10倍直徑要求；

(3)、新增梁疊合層內(nèi)部倒U形箍筋與抗剪連接鋼筋進行焊接；

(4)、根據(jù)既有大跨結(jié)構(gòu)梁加高后抗震加密區(qū)變長的需要，在新增疊合層內(nèi)構(gòu)造設(shè)置型鋼，增加整體疊合結(jié)構(gòu)的抗震延性；

(四)、柱頂連接疊合層連接處理

(1)、柱頂疊合層與底部柱有效連接鋼筋植入既有結(jié)構(gòu)柱滿足植筋抗拉錨固深度設(shè)計要求；

(2)、柱頂疊合層底部抗滑移鋼筋植入既有結(jié)構(gòu)板滿足不小于10倍直徑要求；

(3)、根據(jù)梁端柱頂計算要求，在柱頂連接疊合層內(nèi)設(shè)置連接區(qū)復(fù)合箍筋，提高連接部位的核心區(qū)抗剪能力；

(4)、根據(jù)計算受力分析和構(gòu)造要求，在柱頂連接疊合層內(nèi)設(shè)置水平環(huán)箍、橫向環(huán)箍、縱向環(huán)箍，提高柱頂連接疊合層的整體抗扭能力；

(五)、新增柱子底部連接處理

(1)、新增柱子縱筋伸入新增梁疊合層的底部，并設(shè)置矩形封閉箍，有效約束固定新增柱子縱筋；

(2)、為避免疊合層承受過大的扭矩作用，在正交方向設(shè)置聯(lián)系梁，聯(lián)系梁的截面配筋根據(jù)柱底彎矩計算確定，同時，為保證聯(lián)系梁的獨立受力以及施工方便，梁底設(shè)置聚苯板代替模板，并與既有結(jié)構(gòu)板相脫離；

(六)、混凝土施工專項要求

(1)、待驗收工作完成后，進行模板安裝工作，模板標高、位置、尺寸應(yīng)準確符合設(shè)計要求，支撐和模板固定可靠，模板拼縫嚴密；

(2)、澆筑混凝土，振搗，養(yǎng)護。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

1、無需對既有結(jié)構(gòu)進行構(gòu)件拆除，對既有結(jié)構(gòu)損傷少，并且無需中斷既有建筑的正常功能使用；

2、充分利用既有結(jié)構(gòu)具備一定承載能力的特點，無需進行臨時性的施工安全支撐措施，不僅降低了施工成本，還提高了施工效率；

3、通過在新老混凝土交界面處設(shè)置抗剪連接鋼筋，保證疊合結(jié)構(gòu)在交界面處的抗剪承載力，最終保證疊合結(jié)構(gòu)的整體抗彎承載力；

4、在新增疊合層內(nèi)通過設(shè)置型鋼，來提高整體疊合結(jié)構(gòu)的抗剪能力，增加疊合結(jié)構(gòu)的抗震延性，以滿足大跨結(jié)構(gòu)梁截面加高后抗震加密區(qū)變長的需要；

5、通過設(shè)置柱頂疊合層與底部柱有效連接鋼筋，保證了疊合結(jié)構(gòu)在柱頂連接區(qū)域的抗彎承載力，通過設(shè)置柱頂連接區(qū)復(fù)合箍筋，提高了柱頂連接部位的核心區(qū)抗剪能力；

6、通過新老混凝土交界面處理，并設(shè)置新增梁疊合層界面構(gòu)造鋼筋和柱頂疊合層底部抗滑移鋼筋，保證了疊合結(jié)構(gòu)的有效水平力傳遞能力。

附圖說明

圖1是既有大跨結(jié)構(gòu)上新增柱網(wǎng)的疊合加固結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)平面圖；

圖2是既有大跨結(jié)構(gòu)上新增柱網(wǎng)的疊合加固結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)立面圖；

圖3是疊合梁剖面詳圖；

圖4是柱頂連接平面詳圖；

圖5是柱頂連接剖面詳圖；

圖中：1、既有結(jié)構(gòu)柱，2、既有大跨結(jié)構(gòu)梁，3、新增梁疊合層，4、型鋼，5、柱頂連接疊合層，6、新增柱子，7、聯(lián)系梁，8、既有結(jié)構(gòu)板，9、既有大跨結(jié)構(gòu)梁箍筋，10、既有大跨結(jié)構(gòu)梁底筋，11、既有大跨結(jié)構(gòu)梁頂筋，12、新老混凝土交界面，13、抗剪連接鋼筋，14、界面構(gòu)造鋼筋，15、新增疊合層外圈封閉箍筋，16、新增疊合層內(nèi)部倒U形箍筋，17、新增梁疊合層底筋，18、新增梁疊合層頂筋，19、新增梁疊合層腰筋，20、型鋼，21、新增柱子縱筋，22、矩形封閉箍，23、聚苯板，24、柱頂疊合層與底部柱有效連接鋼筋，25、柱頂疊合層底部抗滑移鋼筋，26、連接區(qū)復(fù)合箍筋，27、水平環(huán)箍，28、橫向環(huán)箍，29、縱向環(huán)箍。

具體實施方式

如圖1至圖5所示，既有大跨結(jié)構(gòu)上新增柱網(wǎng)的疊合加固結(jié)構(gòu)，包括：既有結(jié)構(gòu)柱1、既有大跨結(jié)構(gòu)梁2，既有大跨受力梁2支承于既有結(jié)構(gòu)柱1上；既有大跨受力梁2上設(shè)置新增梁疊合層3，以增加梁有效截面高度；新增梁疊合層3內(nèi)設(shè)置型鋼20，以提高整體疊合結(jié)構(gòu)的抗剪能力，增加疊合結(jié)構(gòu)的抗震延性，滿足大跨受力梁加高后抗震加密區(qū)變長的需要；既有大跨受力梁2與新增梁疊合層3在新老混凝土交界面12處設(shè)置抗剪連接鋼筋13和界面構(gòu)造鋼筋14，以進行有效連接。

新增梁疊合層3內(nèi)設(shè)置新增梁疊合層外圈封閉箍筋15、新增梁疊合層內(nèi)部倒U形箍筋16、新增梁疊合層底筋17、新增梁疊合層頂筋18以及新增梁疊合層腰筋19，其中新增疊合層內(nèi)部倒U形箍筋16與抗剪連接鋼筋13焊接，新增疊合層外圈封閉箍筋15和新增疊合層內(nèi)部倒U形箍筋16的總斷面面積不能小于既有大跨結(jié)構(gòu)梁箍筋9的總斷面面積。

新增梁疊合層3位于既有結(jié)構(gòu)柱1上的位置設(shè)置柱頂連接疊合層5，既有結(jié)構(gòu)柱1、既有結(jié)構(gòu)板8與柱頂連接疊合層5在新老混凝土交界面12處通過設(shè)置柱頂疊合層與底部柱有效連接鋼筋24和柱頂疊合層底部抗滑移鋼筋25進行可靠連接。

柱頂連接疊合層5內(nèi)設(shè)置連接區(qū)復(fù)合箍筋26，連接區(qū)復(fù)合箍筋26布置于柱頂疊合層與底部柱有效連接鋼筋24長度范圍，間距≤100mm且滿足柱端箍筋抗震加密要求，目的為提高柱頂連接部位的核心區(qū)抗剪能力，增加柱頂連接部位的抗震延性，從而提高疊合加固結(jié)構(gòu)的整體抗震能力。

柱頂連接疊合層5內(nèi)設(shè)置水平環(huán)箍27、橫向環(huán)箍28、縱向環(huán)箍29，以提高柱頂連接疊合層5的抗扭能力。

新增梁疊合層3上設(shè)置新增柱子6，新增柱子6可根據(jù)上部建筑使用需要進行布置，具有較大的自由性。新增柱子縱筋21伸入新增梁疊合層3的底部，并設(shè)置矩形封閉箍22，有效約束固定新增柱子縱筋21。

新增梁疊合層3正交方向設(shè)置聯(lián)系梁7，以避免疊合層承受過大的扭矩作用。聯(lián)系梁7底部設(shè)置聚苯板23代替模板，以保證聯(lián)系梁7的獨立受力以及施工方便。

所述新老混凝土交界面處理時，應(yīng)根據(jù)使用需要采取相應(yīng)處理方法，并滿足設(shè)計提出的處理質(zhì)量要求。

所述新老混凝土交界面處設(shè)置的抗剪連接鋼筋和界面構(gòu)造鋼筋，應(yīng)根據(jù)使用需要進行計算確定。

上述既有大跨結(jié)構(gòu)上新增柱網(wǎng)的疊合加固結(jié)構(gòu)的施工方法，包括以下步驟：

(一)、整體結(jié)構(gòu)疊合加固設(shè)計

(1)、根據(jù)受力要求，計算確定疊合梁整體截面高度，同時要保證既有大跨結(jié)構(gòu)梁箍筋9和既有大跨結(jié)構(gòu)梁底筋10滿足計算要求，而無需進行加強處理；

(2)、根據(jù)受力計算確定抗剪連接鋼筋13的截面面積，并不小于既有大跨結(jié)構(gòu)梁箍筋9的截面面積；

(3)、根據(jù)受力計算確定柱頂疊合層與底部柱有效連接鋼筋24的截面面積，其中應(yīng)不小于梁端柱頂縱筋計算截面面積；

(4)、根據(jù)受力計算確定新增梁疊合層頂筋18的截面面積，并根據(jù)受力大小確定新增梁疊合層延伸段4的長度；

(5)、新增疊合層外圈封閉箍筋15和新增疊合層內(nèi)部倒U形箍筋16的總截面面積不能小于既有大跨結(jié)構(gòu)梁箍筋9的總截面面積；

(6)、新增梁疊合層底筋17需滿足新增梁疊合層3截面的受力縱筋最小配筋率要求，新增梁疊合層腰筋19需滿足規(guī)范構(gòu)造要求。

(7)、根據(jù)柱頂剪力計算結(jié)果，確定柱頂連接疊合層5的平面尺寸。

(二)、保證新老混凝土共同工作

(1)、新老混凝土交界面處理：采用人工鑿毛法或高壓水射法，去除原有混凝土疏松、破損及表面碳化層，形成凹凸差不小于6mm的粗糙面；

(2)、在既有大跨結(jié)構(gòu)梁2外新增梁疊合層3區(qū)域的既有結(jié)構(gòu)板8上種植界面構(gòu)造鋼筋14；

(3)、在既有結(jié)構(gòu)柱1外柱頂連接疊合層5區(qū)域的既有結(jié)構(gòu)板8上種植柱頂疊合層底部抗滑移鋼筋15。

(三)、新增梁疊合層連接處理

(1)、抗剪連接鋼筋13植入既有大跨結(jié)構(gòu)梁2滿足不小于15倍直徑要求；

(2)、界面構(gòu)造鋼筋14植入既有結(jié)構(gòu)板8滿足不小于10倍直徑要求；

(3)、新增梁疊合層內(nèi)部倒U形箍筋16與抗剪連接鋼筋13進行焊接；

(4)、根據(jù)既有大跨結(jié)構(gòu)梁加高后抗震加密區(qū)變長的需要，在新增疊合層內(nèi)構(gòu)造設(shè)置型鋼20，增加整體疊合結(jié)構(gòu)的抗震延性。

(四)、柱頂連接疊合層連接處理

(1)、柱頂疊合層與底部柱有效連接鋼筋24植入既有結(jié)構(gòu)柱1滿足植筋抗拉錨固深度設(shè)計要求；

(2)、柱頂疊合層底部抗滑移鋼筋25植入既有結(jié)構(gòu)板8滿足不小于10倍直徑要求；

(3)、根據(jù)梁端柱頂計算要求，在柱頂連接疊合層5內(nèi)設(shè)置連接區(qū)復(fù)合箍筋26，提高連接部位的核心區(qū)抗剪能力；

(4)、根據(jù)計算受力分析和構(gòu)造要求，在柱頂連接疊合層5內(nèi)設(shè)置水平環(huán)箍27、橫向環(huán)箍28、縱向環(huán)箍29，提高柱頂連接疊合層5的整體抗扭能力；

(五)、新增柱子底部連接處理

(1)、新增柱子縱筋21伸入新增梁疊合層3的底部，并設(shè)置矩形封閉箍22，有效約束固定新增柱子縱筋21；

(2)、為避免疊合層承受過大的扭矩作用，在正交方向設(shè)置聯(lián)系梁7，聯(lián)系梁的截面配筋根據(jù)柱底彎矩計算確定，同時，為保證聯(lián)系梁的獨立受力以及施工方便，梁底設(shè)置聚苯板23代替模板，并與既有結(jié)構(gòu)板8想脫離。

(六)、混凝土施工專項要求

(1)、待驗收工作完成后，進行模板安裝工作，模板標高、位置、尺寸應(yīng)準確符合設(shè)計要求，支撐和模板固定可靠，模板拼縫嚴密；

(2)、澆筑混凝土，應(yīng)連續(xù)澆筑一次成型，如必須間歇，間歇時間盡量縮短，并在下層混凝土初凝前將上層混凝土澆筑完畢；振搗時，應(yīng)避免振動棒碰撞模板，如模板、支架發(fā)生變形移位時立即停止?jié)仓?，并在已澆筑的混凝土凝結(jié)前休整完好。混凝土澆筑完畢待終凝時應(yīng)開始灑水養(yǎng)護，具體可根據(jù)混凝土塌落度、氣溫等情況綜合確定。

采用該方法對既有結(jié)構(gòu)進行加固改造，可充分利用既有結(jié)構(gòu)具備一定承載能力的特點，無需進行臨時性的施工安全支撐措施，不僅降低了施工成本，還提高了施工效率；對既有結(jié)構(gòu)損傷少，并無需中斷既有建筑的正常使用功能；改造后結(jié)構(gòu)承載能力提升效果明顯，并能滿足使用安全、耐久性和抗震延性要求，適用范圍廣。