專利名稱：既有砌體結構外套避難倉結構及其施工方法
技術領域：
本發明涉及一種既有結構加固改造方法，特別是一種既有砌體結構外套避難倉結構及其施工方法，屬于抗震加固技術領域。
背景技術：
目前既有建筑逃生方法非常多，這些方法大多以“逃”為主，這些方法對火災或許能起一些作用，但對地震來說，由于地震來臨的不確定性，可能起到的作用并不是很大。我國老舊住宅以砌體磚混結構居多，由于砌體結構建造成本較低，我國于上世紀90年代中期以前建造了大量的砌體結構，由于砌體結構材料的脆性性質，其抗剪、抗拉和抗彎強度比較低，導致砌體房屋的抗震能力較差。在國內外歷次強烈地震中，砌體結構破壞是相當嚴重的，可以說是毀滅性的整體垮塌。由于地震的不確定性主要表現在地震波的大小和方向不確定、地震時間不確定、反應速度不確定等因素，使人“逃”的時間幾乎沒有。因此，對于現有的未經抗震處理的砌體結構采取實質、有效的抗震難倉措施是十分必要的。

發明內容
為了克服上述問題，本發明提出了一種既有砌體結構外套避難倉結構及其施工方法，其結合目前老舊住宅外套加固改造工程，將老舊住宅砌體結構新增加的外套部分設置為安全的剛體空間，整棟樓上下貫通，形成安全的外套避難倉。本發明的技術方案如下既有砌體結構外套避難倉結構，包括數個避難倉單元，數個避難倉單元并排連接分別設置于既有砌體結構南、北向，從而構成南、北向兩個外套避難倉；每個避難倉單元為由8根型鋼梁和4根型鋼柱構成的六面體空間結構，所述避難倉單元六個面內均采用鋼斜撐對拉，避難倉單元上、下表面分別安裝有鋼板；所述型鋼梁包括新加縱向鋼梁、新加橫向鋼梁，所述型鋼柱包括新加外型鋼柱、新加內型鋼柱；所述新加內型鋼柱貼緊在既有砌體結構外墻外，并通過螺栓將外墻、外墻間的內橫墻以及新加內型鋼柱連接在一起，而遠離既有砌體結構外墻一側的型鋼柱為新加外型鋼柱；其中，與外墻平行的型鋼梁為新加縱向鋼梁，而與外墻垂直的型鋼梁為新加橫向鋼梁，新加縱向鋼梁、新加橫向鋼梁、新加外型鋼柱、新加內型鋼柱相互連接，共同構成一六面體空間結構；南、北向兩個外套避難倉通過鋼拉桿對拉連接。所述鋼拉桿設置于既有砌體結構屋頂下方。所述螺栓長度不小于1000mm，螺栓縱向間距為1000mm。所述避難倉單元在有門洞的一面采用門洞雙斜桿鋼斜撐拉接，在有外窗的一面采用窗洞雙斜桿鋼斜撐拉接，其余四面采用無洞口十字交叉鋼斜撐拉接。所述鋼板的厚度為20mm。所述型鋼柱為工字鋼。所述工字鋼腹板與翼緣之間焊接有肋板，工字鋼外面包裹有混凝土。
上述既有砌體結構外套避難倉的施工方法具體步驟如下步驟1:根據設計圖紙，在既有砌體結構南、北兩側安裝型鋼柱的位置預先做好鋼柱基礎；步驟2 :裝配型鋼柱、型鋼梁以及鋼斜撐，構成避難倉單元，并預留門、窗洞口，數個避難倉單元并排設置從而構成南、北向兩個外套避難倉；步驟3 :將新加內型鋼柱與原砌體結構外墻及對應的內橫墻通過螺栓連接，植入原砌體結構內橫墻的螺栓與新加內型鋼柱通過螺母連接；步驟4 :將鋼板設置于避難倉單元的上、下表面；步驟5 :通過屋頂下部的鋼拉桿將南、北向的兩處外套避難倉對拉，鋼拉桿的間距不小于500mm ；步驟6 :采用肋板將型鋼柱工字鋼的腹板和翼緣進行加強，然后澆注混凝土包裹工字鋼。有益效果采用本發明的結構，當地震來臨時，既有砌體結構和新增外套避難倉共同抵抗地震波的侵襲，即使原砌體結構產生較大的裂縫，甚至局部破損、脫落，剛性外套避難倉由于鋼結構的延性好，局部可能發生變形，但外套避難倉完整性不會被破壞，保證外套避難倉內有較大的活動空間，使“躲”在外套避難倉內的人們不致于被砌體碎塊壓死，延緩人們的救援時間。由于外套避難倉屬于組合結構，組合結構具有節約鋼材、提高混凝土利用系數、抗震性能好等優點，同時可以避免強震時造成巨大的人員傷亡和避免財產損失，該技術具有顯著的經濟效益和社會效益。


圖1為本發明在砌體結構外增設的外套避難倉平面示意圖；圖2為圖1的A-A剖視圖(砌體結構增設外套避難倉立面圖)；圖3為圖1的B-B局部剖視圖(型鋼柱與砌體結構通過鋼筋連接示意圖)；圖4為C向視圖(有門洞十字交叉鋼斜撐連接圖)；圖5為D向視圖(無洞口十字交叉鋼斜撐連接圖)；圖6為E向視圖(窗洞雙斜桿鋼斜撐連接圖)；圖7為外包混凝土的型鋼柱連接圖；圖8為外套避難倉上、下表面焊接20mm厚鋼板外形圖。圖中，1:新加縱向鋼梁；2 :新加橫向鋼梁；3 :新加外型鋼柱；4 :新加內型鋼柱；5 外墻；6 :鋼拉桿；7 :屋頂；8 :鋼斜撐；9 :預留門洞；10、螺栓；11 :螺母；12 :預留外窗；13 肋板；14 :工字鋼；15 :鋼板；16 :內橫墻。
具體實施例方式本發明的具體實施方式
如圖1-8所示，本發明為一種既有砌體結構外套避難倉結構，包括數個避難倉單元，數個避難倉單元并排連接分別設置于既有砌體結構南、北向，從而構成南、北向兩個外套避難倉，每個避難倉單元為由8根型鋼梁和4根型鋼柱構成的六面體空間結構，避難倉單元六個面內均采用鋼斜撐8對拉，避難倉單元上、下表面分別安裝有20mm厚鋼板15 ;型鋼梁包括新加縱向鋼梁1、新加橫向鋼梁2，型鋼柱包括新加外型鋼柱3、新加內型鋼柱4 ;新加內型鋼柱4貼緊在既有砌體結構外墻5外，并通過螺栓10將外墻5、外墻5間的內橫墻16以及新加內型鋼柱4連接在一起，螺栓10長度不小于1000mm，螺栓10縱向間距為1000mm，而遠離既有砌體結構外墻5 —側的型鋼柱為新加外型鋼柱3 ;其中，與外墻5平行的型鋼梁為新加縱向鋼梁1，而與外墻5垂直的型鋼梁為新加橫向鋼梁2，新加縱向鋼梁1、新加橫向鋼梁2、新加外型鋼柱3、新加內型鋼柱4相互連接，共同構成一六面體空間結構；南、北向兩個外套避難倉通過屋頂7下方的鋼拉桿6對拉連接。其中，避難倉單元在有門洞的一面采用門洞雙斜桿鋼斜撐8拉接(如圖4所示)，在有外窗的一面采用窗洞雙斜桿鋼斜撐8拉接(如圖6所示)，其余四面采用無洞口十字交叉鋼斜撐8拉接(如圖5所示)。型鋼柱采用工字鋼14，工字鋼14腹板與翼緣之間焊接有肋板13，工字鋼14外面包裹有混凝土。本發明在結合目前老舊住宅外套加固改造工程進行設計時，除了在原砌體結構進行抗震加固設計外，還要考慮將老舊住宅砌體結構新增加的外套部分設計為安全的剛體空間。該空間由上、下共8個型鋼梁、4個型鋼柱構成，該空間的6個面全部采用鋼斜撐8對拉，形成堅固的外套剛體——避難倉。當地震來臨時，外套避難倉和原砌體結構共同抵抗地震波的侵襲，即使原砌體結構產生較大的裂縫，甚至局部破損、脫落，外套避難倉由于鋼結構的延性好，局部可能發生變形，但外套避難倉完整性不會被破壞，保證外套避難倉會有較大的活動空間，使“躲”在外套避難倉內的人們不致于被砌體砌塊壓死，延緩人們的救援時間。該避難倉結構的具體施工方法為步驟1:根據設計圖紙，在既有砌體結構南、北兩側安裝型鋼柱的位置預先做好鋼柱基礎；步驟2 :裝配型鋼柱、型鋼梁以及鋼斜撐8，構成避難倉單元，并預留門、窗洞口(如圖4、6所示)，數個避難倉單元并排設置從而構成南、北向兩個外套避難倉；步驟3 :將新加內型鋼柱4與原砌體結構外墻5及對應的內橫墻16通過螺栓10連接，植入原砌體結構內橫墻的螺栓10與新加內型鋼柱4通過螺母11連接(如圖3所示)；步驟4 :將鋼板15設置于避難倉單元的上、下表面在連接好鋼斜撐8的外套避難倉的上、下表面，分別將20mm厚的鋼板15與上、下表面的四個型鋼梁及鋼斜撐8進行連接。20mm厚鋼板15的尺寸大小同上、下表面四個鋼梁所圍成的尺寸。20mm厚鋼板15的外形如圖8所示，這樣就構成一個外套避難倉整體，當地震來臨時，砌體結構與外套避難倉共同抵抗地震波的侵襲；步驟5 :通過屋頂7下部的鋼拉桿6將南、北向的兩處外套避難倉對拉，鋼拉桿6的間距不小于500mm ；步驟6 :采用肋板13將型鋼柱工字鋼14的腹板和翼緣進行加強，然后澆注混凝土包裹工字鋼14。以上是本發明的一典型實施方式，本發明的具體實施不限于此。
權利要求
1.既有砌體結構外套避難倉結構，其特征在于包括數個避難倉單元，數個避難倉單元并排連接分別設置于既有砌體結構南、北向，從而構成南、北向兩個外套避難倉；每個避難倉單元為由8根型鋼梁和4根型鋼柱構成的六面體空間結構，所述避難倉單元六個面內均采用鋼斜撐(8)對拉，避難倉單元上、下表面分別安裝有鋼板(15);所述型鋼梁包括新加縱向鋼梁(I)、新加橫向鋼梁(2)，所述型鋼柱包括新加外型鋼柱(3)、新加內型鋼柱(4);所述新加內型鋼柱(4)貼緊在既有砌體結構外墻(5)外，并通過螺栓(10)將外墻(5)、外墻(5)間的內橫墻(16)以及新加內型鋼柱(4)連接在一起，而遠離既有砌體結構外墻(5) — 側的型鋼柱為新加外型鋼柱(3);其中，與外墻(5)平行的型鋼梁為新加縱向鋼梁(1)，而與外墻(5)垂直的型鋼梁為新加橫向鋼梁(2)，新加縱向鋼梁(I)、新加橫向鋼梁(2)、新加外型鋼柱(3)、新加內型鋼柱(4)相互連接，共同構成一六面體空間結構；南、北向兩個外套避難倉通過鋼拉桿(6)對拉連接。
2.根據權利要求1所述的既有砌體結構外套避難倉結構，其特征在于所述鋼拉桿(6) 設置于既有砌體結構屋頂(7)下方。
3.根據權利要求1所述的既有砌體結構外套避難倉結構，其特征在于所述螺栓(10) 長度不小于1000mm，螺栓(10)縱向間距為1000mm。
4.根據權利要求1所述的既有砌體結構外套避難倉結構，其特征在于所述避難倉單元在有門洞的一面采用門洞雙斜桿鋼斜撐(8)拉接，在有外窗的一面采用窗洞雙斜桿鋼斜撐(8)拉接，其余四面采用無洞口十字交叉鋼斜撐(8)拉接。
5.根據權利要求1所述的既有砌體結構外套避難倉結構，其特征在于所述鋼板(15) 的厚度為20mm。
6.根據權利要求1所述的既有砌體結構外套避難倉結構，其特征在于所述型鋼柱為工字鋼(14)。
7.根據權利要求6所述的既有砌體結構外套避難倉結構，其特征在于所述工字鋼(14)腹板與翼緣之間焊接有肋板(13)，工字鋼(14)外面包裹有混凝土。
8.根據權利要求1-7任一所述既有砌體結構外套避難倉結構的施工方法，其特征在于具體步驟如下步驟1:根據設計圖紙，在既有砌體結構南、北兩側安裝型鋼柱的位置預先做好鋼柱基礎；步驟2 :裝配型鋼柱、型鋼梁以及鋼斜撐(8)，構成避難倉單元，并預留門、窗洞口，數個避難倉單元并排設置從而構成南、北向兩個外套避難倉；步驟3 :將新加內型鋼柱(4)與原砌體結構外墻(5)及對應的內橫墻(16)通過螺栓 (10)連接，植入原砌體結構內橫墻的螺栓(10)與新加內型鋼柱(4)通過螺母(11)連接；步驟4 :將鋼板(15)設置于避難倉單元的上、下表面；步驟5 :通過屋頂(7)下部的鋼拉桿(6)將南、北向的兩處外套避難倉對拉，鋼拉桿(6) 的間距不小于500mm ；步驟6 :采用肋板(13)將型鋼柱工字鋼(14)的腹板和翼緣進行加強，然后澆注混凝土包裹工字鋼(14)。
全文摘要
本發明涉及一種既有砌體結構外套避難倉結構及其施工方法，屬于抗震加固技術領域，包括數個避難倉單元，數個避難倉單元并排連接分別設置于既有砌體結構南、北向，從而構成南、北向兩個外套避難倉；每個避難倉單元為由8根型鋼梁和4根型鋼柱構成的六面體空間結構，其六個面內均采用鋼斜撐對拉，上、下表面安裝有鋼板；型鋼柱、外墻和內橫墻通過螺栓連接；南、北向兩個外套避難倉通過屋頂下方的鋼拉桿對拉。當地震來臨時，既有砌體結構和新增外套避難倉共同抵抗地震波的侵襲，保證外套避難倉內有較大的活動空間，使“躲”在外套避難倉內的人們不致于被砌體碎塊壓死，延緩人們的救援時間。
文檔編號E04G23/04GK103046789SQ20131001186
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月14日 優先權日2013年1月14日
發明者董有, 鞠樹森, 謝建明 申請人:北京筑福建設工程有限責任公司