全拼接式混凝土框架加固装置及其施工方法.pdf

本发明公开了一种全拼接式混凝土框架加固装置及其施工方法，其中，所述全拼接式混凝土框架加固装置包括槽钢、角钢、对拉螺杆、化学螺栓和缀条，槽钢的横截面大致呈凵形，端部朝外弯折，形成突缘部，该突缘部和槽钢侧面上设置有通孔；角钢与所述槽钢固定连接，角钢的横截面大致呈L形，侧肋上设置有耳板；对拉螺杆穿过突缘部上的通孔，将相邻的槽钢固定连接；缀条的两端分别固定于相邻角钢的耳板上。上述方案中，槽钢和角钢等可以预制化生产，现场进行全螺栓拼接，施工效率高，施工现场文明程度高；槽钢在端部具有夹持作用，使得混凝土柱三向受压，能够充分发挥混凝土柱的抗压能力。

1.  一种全拼接式混凝土框架加固装置，其特征在于，包括：
槽钢（1），其横截面大致呈凵形，端部朝外弯折，形成突缘部，该突缘部和槽钢侧面上设置有通孔（1b）；
角钢（4），与所述槽钢固定连接，角钢的横截面大致呈L形，侧肋上设置有耳板（6）；
对拉螺杆（2），穿过突缘部上的通孔，将相邻的槽钢固定连接；
缀条（5），两端分别固定于相邻角钢的耳板上。

2.  如权利要求1所述的全拼接式混凝土框架加固装置，其特征在于，槽钢侧面的通孔内连接有化学锚栓（3）。

3.  如权利要求1或2所述的全拼接式混凝土框架加固装置，其特征在于，所述角钢为L45~L75型等边角钢。

4.  如权利要求1或2所述的全拼接式混凝土框架加固装置，其特征在于，所述槽钢为Q345钢材热轧型钢。

5.  如权利要求2所述的全拼接式混凝土框架加固装置，其特征在于，所述化学锚栓为M20型高强化学锚栓。

6.  权利要求2至5任一项所述的全拼接式混凝土框架加固装置的制作和施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1.制作槽钢和角钢，并在槽钢的突缘部和侧面开孔；
步骤2.将耳板焊接于角钢上，将槽钢与角钢拼接焊装；
步骤3.对构件进行预拼装，调整开孔尺寸和变形；
步骤4.将槽钢和角钢的预制整体拼装到待加固柱的两侧；
步骤5.将对拉螺杆穿过槽钢突缘部上的通孔，自柱两端至中间对称旋紧对拉螺杆；
步骤6.安装缀条；
步骤7.打入化学螺栓：通过槽钢侧面的通孔在待加固混凝土柱上开孔，清孔，植入胶管，插入螺栓，待达到凝结时间后紧固外部螺母，补漆处理。

7.  采用权利要求1所述的全拼接式混凝土框架加固装置加固混凝土柱的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1.将由槽钢和角钢组成的预制整体对称拼装在混凝土柱的两侧；
步骤2.安装对拉螺杆和缀条；
步骤3.通过槽钢侧面的通孔将化学锚栓打入混凝土柱内。

全拼接式混凝土框架加固装置及其施工方法
技术领域
本发明属于建筑工程领域，尤其是修复或加固现有建筑结构的装置或方法。
背景技术
强地震后对破损建筑的加固修复是一个亟待解决的工程问题。当前有几种传统的加固方法，包括增大截面法、外置模板法和外包钢法。
但是，现有方法还存在一些缺陷，例如施工效率低、协同性能差等。
发明内容
发明目的：一个目的是提供一种全拼接式混凝土框架加固装置，以解决现有技术存在的上述问题。进一步的目的是提供上述全拼接式混凝土框架加固装置的施工方法。
技术方案：一种全拼接式混凝土框架加固装置，包括：
槽钢，其横截面大致呈凵形，端部朝外弯折，形成突缘部，该突缘部和槽钢侧面上设置有通孔；
角钢，与所述槽钢固定连接，角钢的横截面大致呈L形，侧肋上设置有耳板；优选为焊接；
对拉螺杆，穿过突缘部上的通孔，将相邻的槽钢固定连接；
缀条，两端分别固定于相邻角钢的耳板上(优选为螺接)。
在进一步的实施例中，槽钢侧面的通孔内连接有化学锚栓。所述角钢为L45~L75型等边角钢。所述槽钢为Q345钢材热轧型钢。所述化学锚栓为M20型高强化学锚栓。
上述全拼接式混凝土框架加固装置的制作和施工方法，包括如下步骤：
步骤1.制作槽钢和角钢，并在槽钢的突缘部和侧面开孔；
步骤2.将耳板焊接于角钢上，将槽钢与角钢拼接焊装；
步骤3.对构件进行预拼装，调整开孔尺寸和变形；
步骤4.将槽钢和角钢的预制整体拼装到待加固柱的两侧；
步骤5.将对拉螺杆穿过槽钢突缘部上的通孔，自柱两端至中间对称旋紧对拉螺杆；
步骤6.安装缀条；
步骤7.打入化学螺栓：通过槽钢侧面的通孔在待加固混凝土柱上开孔，清孔，植入胶管，插入螺栓，待达到凝结时间后紧固外部螺母，补漆处理。
采用上述全拼接式混凝土框架加固装置加固混凝土柱的方法，包括如下步骤：
步骤1.将由槽钢和角钢组成的预制整体对称拼装在混凝土柱的两侧；
步骤2.安装对拉螺杆和缀条；
步骤3.通过槽钢侧面的通孔将化学锚栓打入混凝土柱内。
有益效果：上述方案中，槽钢和角钢等可以预制化生产，现场进行全螺栓拼接，施工效率高，施工现场文明程度高；槽钢在端部具有夹持作用，使得混凝土柱三向受压，能够充分发挥混凝土柱的抗压能力；进一步的，化学锚栓的抗剪连接使得钢结构和混凝土共同受力，具有组合效应，协同性能好。
附图说明
图1是槽钢的立体结构示意图。
图2是角钢的立体结构示意图。
图3是加固装置预制部分的拼装效果图。
图4是加固装置实施于混凝土柱的结构示意图。
图5是加固装置实施于混凝土柱的横截面图。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，介绍本发明的第一个实施例。
在该实施例中，全拼接式混凝土框架加固装置主要包括槽钢1、角钢4、对拉螺杆2、化学锚栓3和缀条5，其位置如图3所示。在该实施例中，为了描述方便，将槽钢中用于包覆混凝土柱的腔体称为内，与之相对的称为外。
转到图1，具体描述槽钢的形状。槽钢的其横截面大致呈凵形，端部朝外弯折，形成突缘部，该突缘部和槽钢侧面上设置有通孔1b。突缘部平行于槽钢的中轴线，当槽钢固定于混凝土柱时，突缘部沿混凝土柱的纵向延伸，其作用类似于法兰，用于固定连接相邻的槽钢。对拉螺杆穿过相邻槽钢上的通孔，将二者固定连接。
转到图2，描述角钢的结构。角钢4与所述槽钢固定连接，角钢的横截面大致呈L形，侧肋上设置有耳板6。耳板可以通过一体成型、焊接或者切除多余部分形成于角钢的侧肋。在该实施例中，角钢的一个侧肋上设置有一个耳板，另一个侧肋上均匀设置有三个耳板。位于中间的耳板与另一侧肋上的耳板平齐设置。耳板上开有通孔。
如图3所示，可以在车间将槽钢、角钢和耳板等固定，做成预制件。在该实施例中，耳板焊接于角钢上，角钢的两端分别与槽钢焊接。两个预制件的形状相同，当两块预制件镜像放置时，形成一中间具有容置部的整体结构。
结合图4和图5描述各部件的连接方式。在进一步的实施例中，对拉螺杆2穿过突缘部上的通孔，将相邻的槽钢固定连接；缀条5的两端分别固定于相邻角钢的耳板上，例如焊接或螺接，优选为螺接。所述角钢为L45~L75型等边角钢。所述槽钢为Q345钢材热轧型钢。所述化学锚栓为M20型高强化学锚栓。槽钢侧面的通孔内连接有化学锚栓3。
如图5所示，采用上述全拼接式混凝土框架加固装置加固混凝土柱的方法，包括如下步骤：
步骤1.将由槽钢和角钢组成的预制整体对称拼装在混凝土柱的两侧；
步骤2.安装对拉螺杆和缀条；
步骤3.通过槽钢侧面的通孔将化学锚栓打入混凝土柱内。
更进一步的，完整的制作和施工过程如下：
步骤1.制作槽钢和角钢，并在槽钢的突缘部和侧面开孔；
步骤2.将耳板焊接于角钢上，将槽钢与角钢拼接焊装；
步骤3.对构件进行预拼装，调整开孔尺寸和变形；
步骤4.将槽钢和角钢的预制整体拼装到待加固柱的两侧；
步骤5.将对拉螺杆穿过槽钢突缘部上的通孔，自柱两端至中间对称旋紧对拉螺杆；
步骤6.安装缀条；
步骤7.打入化学螺栓：通过槽钢侧面的通孔在待加固混凝土柱上开孔，清孔，植入胶管，插入螺栓，待达到凝结时间后紧固外部螺母，补漆处理。
施工案例一
在该实施例中，加固装置由端部槽钢、对拉螺杆、化学锚栓、中部角钢和缀条等组成。端部槽钢为Q345钢材热轧型钢，端部冷弯90°翘起。在槽钢的肢端预先开设用于安装化学锚栓的孔洞，在弯起处开设用于安装对拉螺杆的孔洞。每个端部槽钢的內缘短边宽度与柱的外包宽度相等，长边宽度比柱的长边宽度的一半短50mm，即安装后一对端部槽钢间存在100mm的空隙。
对拉螺杆直径为25～35mm，在端部槽钢上间距150mm安装。对拉螺杆旋紧后，两侧的端部槽钢将中部的混凝土柱夹紧，产生挤压效应，使得混凝土达到三向受压状态，提高了混凝土的抗压能力。
化学锚栓为M20型高强化学锚栓。化学锚栓将混凝土承受的轴压以剪力形式传递给端部槽钢，从而使得加固钢结构与内部的混凝土柱之间实现内力重分配，产生组合效应，提高了柱的抗弯和抗侧移能力。
中部角钢为L45～75型等边角钢，厚度与端部槽钢相等，角钢的上、中、下焊有连接耳板用于连接缀条。本发明所述的端部槽钢与中部角钢在工厂内采用对接焊缝连接，预制为两片整体。
该实施例的安装过程为：将端部槽钢与中部角钢的预制整体对称拼装在待加固混凝土柱的两侧；安装对拉螺杆；安装缀条；通过端部槽钢的预留孔洞将化学锚栓打入混凝土柱内。
工厂预制过程：构件号料开孔：根据被加固柱的尺寸对钢构件进行号料开孔，端部槽钢和中部角钢的长度为被加固柱长的1/3。在号料切割时要充分考虑焊缝的尺寸和焊接引起的收缩变形。除锈并进行防火防锈处理。
构件焊接：将耳板焊接在中部角钢上后在胎架上将端部槽钢和中部角钢拼装焊接。
构件预拼装：在出厂前应对构件进行预拼装，调整开孔尺寸和变形。
现场拼接过程：
将端部槽钢和中部角钢的预制整体拼装到待加固柱的两侧；在端部槽钢上穿入对拉螺杆，自柱两端至中间对称旋紧对拉螺杆；安装缀条。
打入化学锚栓：通过端部槽钢上预开设的孔洞在混凝土柱上开孔；清孔；植入胶管；插入螺栓；带达到凝结时间后紧固外部螺母。
进行补漆处理和外部装饰。
由于地震荷载为横向惯性力作用，往往柱构件破坏比较严重，而柱的破坏集中在柱的端部，柱中部受破坏较轻。利用槽钢对柱端进行夹持，而中部采用角钢进行支撑加固，不仅可以使钢材得到合理的利用，而且槽钢的约束作用可以充分发挥内部混凝土柱的承压能力。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。