一種建筑結構加固改造用外套框架的制作方法
【專利摘要】本發明具體涉及建筑結構加固改造用外套框架，目的是提供一種節省成本、改造效率高、保護環境，用于既有建筑結構的一種建筑結構加固改造用外套框架，所述的外套框架包括外套柱，相鄰的外套柱之間通過外套環梁連接，所述外套柱底部的外套柱基礎與既有房屋基礎之間形成共同承力結構；所述外套環梁的內側立面通過連接件分別與既有房屋的承重樓蓋的外側立面、外挑陽臺的外側立面抵緊；所述外套柱上端、既有屋蓋的頂部設置外套屋蓋。利用外套柱、外套環梁結構可以實現對房屋外墻易倒塌部位的加固、房屋抗震能力加固，外套屋頂可實現既有房屋屋頂停車，優化了停車位改造，對既有房屋建筑節能改造，且不會影響室內正常使用和裝修。
【專利說明】
一種建筑結構加固改造用外套框架
技術領域
[0001]本發明涉及建筑設備領域，特別涉及一種建筑結構加固改造用外套框架。【背景技術】
[0002]目前很多城市內的老建筑，如居民樓、辦公樓，由于建筑年代較久遠，需要對其整體結構進行加固修繕，現有的針對既有建筑的加固改造技術主要是在既有建筑結構的承力構件基礎上進行直接加固，如對于居民樓的承重梁來說，一般是插入輔助承重鋼筋，再對傾斜或開裂的承重墻進行外墻修補，這樣的加固方式會對室內裝修造成破壞，因此上述方法對于推進正常使用的既有房屋加固修繕改造難度非常大。然而我們的既有房屋隨著年限的增加，不僅是承重墻需要加固改造，其他方面也在使用中遇到越來越多的問題，如屋面墻面滲漏、飾面磚空鼓脫落、外挑陽臺掉落、抗震能力太低、未設計電梯爬樓難等。如果仍然沿用老的加固技術方法，勢必會因為搬迀過渡的困難錯過改造時機。
[0003]現有的加固技術中加固梁與既有梁剛度也不一樣，這樣會使二者的變形量也不一樣，而現有的方法是使用對拉螺栓或鋼梁將加固梁和既有梁連接，經常會出現因變形量不一致，導致對拉螺栓承受額外變形擠壓而損壞的問題。
[0004]另外，大量既有住宅房屋，限于當初設計理念問題，很多小區都沒有設計地下停車場，停車位規劃不足是部分小區最大的問題，如果在現有的小區條件下增加地下車庫，會導致改造成本太高，而引進立體機械車庫需要占用綠化空地。
[0005]我國既有房屋建筑節能改造，現行的主要技術是在現有外墻面和屋面上面直接增設保溫層，需要采用保溫效果好且防火性能好的材料，材料價格較高，改造成本較高；如果有更好的方案，則無疑可以加速既有房屋建筑節能改造的進程。
[0006]綜上，我們迫切需要一種既有房屋修繕改造加固方法的全新理念來同時解決上述問題。
【發明內容】
[0007]針對上述問題，本發明目的是提供一種節省成本、結構堅固、改造效率高、保護環境，用于既有建筑結構的一種建筑結構加固改造用外套框架。
[0008]為實現上述發明目的，本發明所采用的技術方案是:1.一種建筑結構加固改造用外套框架，所述的外套框架包括布置在既有房屋墻柱附近相對應的邊角部的外套柱，相鄰的外套柱之間通過外套環梁連接，所述外套柱與外套環梁圍成的豎直平面內設置外套結構墻;所述外套環梁分別設置在既有房屋的地坪標高處、每層樓的承重樓蓋標高處、略高于屋蓋標高處;所述外套柱底部的外套柱基礎與既有房屋基礎之間形成共同承力結構;所述外套環梁的內側立面通過連接件分別與既有房屋的承重樓蓋的外側立面、外挑陽臺的外側立面連接;所述外套柱上端、既有屋蓋的頂部設置外套屋蓋;所述外套柱的剛度大于既有房屋墻柱的剛度;所述外套環梁的剛度大于承重樓蓋的剛度；所述連接件包括定剛度連接模塊、變剛度連接模塊，所述變剛度連接模塊包括設置在中間的超彈性螺旋彈簧，所述螺旋彈簧的兩端各與一個對拉螺栓的一端連接，其中一個對拉螺栓的另一端與外套環梁的內側立面連接，另一個對拉螺栓的另一端與承重樓蓋的外側立面或外挑陽臺的外側立面連接。
[0009]優選的，所述的共同承力結構為既有房屋基礎底部設置錨桿靜壓粧，外套柱基礎設置在外套柱上;或外套柱基礎單獨設置，外套柱基礎與既有房屋基礎之間通過基礎連接梁連接。
[0010]優選的，所述外套柱的外側設置通道立柱，相鄰的通道立柱之間通過通道圈梁連接，所述通道圈梁與相應位置的外套柱之間使用連接件連接;所述通道立柱、通道圈梁圍成的空間內設置垂直載人電梯、汽車電梯，汽車坡道。
[0011]優選的，所述外套屋蓋的側邊與略高于屋蓋標高處設置的外套圈梁之間通過連接件連接，使外套屋蓋與既有屋蓋之間形成具有一定的間隙膨脹區，所述既有屋蓋與略高于屋蓋標高處設置的外套圈梁之間設置輔助屋頂圈梁。
[0012]優選的，所述外套屋蓋包括橫跨在相對的外套柱之間的屋蓋橫梁，相鄰的屋蓋橫梁之間設置屋蓋面板，屋蓋面板上表面設置遮陽罩。
[0013]優選的，所述外挑陽臺與外套環梁之間設置豎向支撐。
[0014]優選的，所述既有房屋的預制樓蓋或樓梯附近設置輔助內頂蓋，所述輔助內頂蓋的一側與外套圈梁連接，另一側通過對拉螺栓與設置在既有房屋另一側相應位置的輔助內頂蓋連接。
[0015]優選的，所述既有房屋的山墻附近的外套環梁上增設抗震支撐。
[0016]優選的，所述螺旋彈簧的主要成分為:碳纖維30-50%、尼龍15-28%、橡膠絲10-15%、 乳膠絲彈力線5-10%、偶聯劑1.2-2.5%、增韌劑2-3%、硬脂酸1-2%、N-叔丁基-2-苯并噻唑次黃酰胺1-1.5%，所述超彈性螺旋彈簧的表面噴涂鐵基合金粉末，所述鐵基合金粉末按照重量百分比計算，包含有C 1.8%-2.2%，Ni 5%-8%，Co 15%-18%，Cr 20%-25%，Si 1%-2%，B 0.5%-l%，稀土0.05%-0.1%，V 2-5%，AL 8%-12%;余量為Fe。[〇〇17]根據上述任一權利要求所述的一種建筑結構加固改造用外套框架的施工方法，其特征在于:具體步驟如下:步驟1:根據設計圖紙，在既有房屋基礎附近設置外套柱基礎，形成共同承力結構；步驟2:在外套基礎上安裝外套柱，在外套柱上相應位置設置外套環梁；步驟3:相對的外套柱上端之間安裝屋蓋橫梁，既有屋蓋與略高于屋蓋標高處設置的外套圈梁之間安裝輔助屋頂圈梁；步驟4:所述外套環梁的內側立面通過連接件分別與既有房屋的承重樓蓋的外側立面、 外挑陽臺的外側立面連接；步驟5:所述外套柱的外側安裝通道立柱、通道圈梁，所述既有房屋的預制樓蓋或樓梯附近設置輔助內頂蓋；步驟6:所述外套柱與外套環梁圍成的豎直平面內設置外套結構墻;相鄰的屋蓋橫梁之間設置屋蓋面板，屋蓋面板上表面設置遮陽罩；步驟7:所述通道圈梁內側空間設置垂直載人電梯、汽車電梯，汽車坡道。
[0018]本發明具有以下有益效果:利用外套柱、外套環梁結構可以實現對房屋外墻易倒塌部位的加固、房屋抗震能力加固，外套環梁與承重樓蓋之間使用變剛度的連接件，優化了承力結構。外套屋頂可實現既有房屋屋頂停車，優化了停車位改造，對既有房屋建筑節能改造，且不會影響室內正常使用和裝修;通過在外套柱和外套環梁之間增加外墻板，從結構上改善了房屋的建筑節能效果。【附圖說明】
[0019]圖1為建筑結構加固改造用外套框架結構正視圖；圖2為建筑結構加固改造用外套框架結構俯視圖；圖3為外套屋頂俯視圖；圖4為連接件21結構示意圖。【具體實施方式】
[0020]如圖1-圖3所示的一種建筑結構加固改造用外套框架，所述的外套框架包括布置在既有房屋墻柱〇〇1附近相對應的邊角部的外套柱1，所述外套柱1的剛度大于既有房屋墻柱001的剛度，所述外套柱1的材料可以是高強度鋼筋混凝土，也可以是普通鋼筋與特種混凝土混合使用。
[0021]相鄰的外套柱1之間通過外套環梁2連接，所述外套柱1與外套環梁2圍成的豎直平面內設置外套結構墻5。所述外套環梁2分別設置在既有房屋的地坪標高處、每層樓的承重樓蓋標高處、略高于屋蓋標高處。
[0022]所述外套柱1底部的外套柱基礎3與既有房屋基礎002之間形成共同承力結構，所述的共同成立結構可以是既有房屋基礎002底部設置錨桿靜壓粧31，外套柱基礎3設置在外套柱1上，也可以是外套柱基礎3單獨設置，外套柱基礎3與既有房屋基礎002之間通過基礎連接梁32連接。
[0023]所述外套環梁2的內側立面通過連接件21分別與既有房屋的承重樓蓋003的外側立面、外挑陽臺004的外側立面抵緊，；為了增強既有房屋的承力能力，所述外套環梁2的剛度大于承重樓蓋003的剛度，由于外套環梁2的剛度大，而承重樓蓋003的剛度小，因此房屋加固后如果水平方向發生變形，則外套環梁2和承重樓蓋003的變形量不一致，如果連接件 21剛度是固定的，可能因其兩側墻面的變形量不一致，使連接件21承力增加，甚至被拉斷或壓彎。根據這種情況，連接件21的剛度應該是可變的，所述連接件21包括定剛度連接模塊 211、變剛度連接模塊212,所述定剛度連接模塊211可以是水平設置的橫拉桿，或水平設置的鋼筋，這樣可以保證外套環梁2與承重樓蓋003、外挑陽臺004在水平方向上共同變形傳遞水平力。所述變剛度連接模塊212包括設置在中間的超彈性螺旋彈簧213,所述螺旋彈簧213 的兩端各與一個對拉螺栓214的一端連接，其中一個對拉螺栓214的另一端與外套環梁2的內側立面連接，另一個對拉螺栓214的另一端與承重樓蓋003的外側立面或外挑陽臺004的外側立面連接。
[0024]當連接件21兩側連接的墻面變形朝向一個方向，且變形量較為接近時，變剛度連接模塊212不產生作用，當變剛度連接模塊212兩側連接的墻面變形朝向一個方向，且變形量相差較大時，變剛度連接模塊212與定剛度連接模塊211共同承力，有效的增強了連接件 21的整體承載性能。
[0025]為了滿足高剛度、耐久性等要求，螺旋彈簧213由復合材料制成，所述螺旋彈簧213的主要成分為:碳纖維30-50%、尼龍15-28%、橡膠絲10-15%、乳膠絲彈力線5-10%、偶聯劑 1.2-2.5%、增韌劑2-3%、硬脂酸1-2%、N-叔丁基-2-苯并噻唑次黃酰胺1-1.5%，所述超彈性螺旋彈簧213的表面噴涂鐵基合金粉末，所述鐵基合金粉末按照重量百分比計算，包含有C 1.8%-2.2%，Ni 5%-8%，Co 15%-18%，Cr 20%-25%，Si 1%-2%，B 0.5%-1%，稀土0.05%-0.1%，V 2-5%，AL 8%-12%;余量為Fe。[〇〇26]所述的彈性螺旋彈簧213的制作方法為:首先將尼龍、橡膠絲和乳膠絲彈力線，在 800-1200° C的環境下進行高溫熔化，15min之后，加入碳纖維，待熔化完畢之后，制成螺旋彈簧形狀，自然降溫至300-350° C時，在螺旋彈簧表面噴涂鐵基合金粉末。[〇〇27]所述外套柱1上端、既有屋蓋005的頂部設置外套屋蓋4。為了充分利用既有房屋的樓頂空間，節約地面停車土地資源，且不顯著影響房屋的采光，更好的實施方式是，所述外套柱1的外側設置通道立柱41，相鄰的通道立柱41之間通過通道圈梁42連接，所述通道圈梁 42與相應位置的外套柱1之間使用連接件21連接。所述通道立柱41、通道圈梁42圍成的空間內設置垂直載人電梯43、汽車電梯44,汽車坡道45。汽車電梯44可以將汽車運送至外套屋頂 4上，對于較低的既有房屋來說，可以設置汽車坡道45，讓汽車通過汽車坡道45自行行駛到外套屋頂4上。
[0028]為了滿足外套屋頂4停放車輛的要求，需要對相關的結構進行加強，更好的實施方式是，所述外套屋蓋4的側邊與略高于屋蓋標高處設置的外套圈梁2之間通過連接件21連接，使外套屋蓋4與既有屋蓋005之間形成具有一定的間隙膨脹區006,所述既有屋蓋005與略高于屋蓋標高處設置的外套圈梁2之間設置輔助屋頂圈梁46。所述外套屋蓋4包括橫跨在相對的外套柱1之間的屋蓋橫梁47,相鄰的屋蓋橫梁47之間設置屋蓋面板48,所述外套屋蓋面板48上表面設置遮陽罩49,這樣使外套屋蓋4與既有屋蓋005、外套柱1、外套圈梁2形成一個整體框架結構，共同承載屋頂汽車的重量。
[0029]為了增既有房屋的抗震性能，更好的實施方式是，所述既有房屋的山墻007附近的外套環梁2上增設抗震支撐22,抗震支撐22可以在外套圈梁2的基礎上增設加強筋，也可以是單獨橫跨在多個外套柱1之間，設置在相應的山墻007附近。
[0030]對于既有房屋較為薄弱的結構，如預制樓板處、樓梯口附近、樓層平面凹陷處，需要適當增強其局部結構剛度，更好的實施方式是，所述既有房屋的預制樓蓋或樓梯附近設置輔助內頂蓋6,所述輔助內頂蓋6的一側與外套圈梁2連接，另一側通過對拉螺栓7與設置在既有房屋另一側相應位置的輔助內頂蓋6連接。
[0031]某些外挑陽臺由于年久失修，其外挑部分無法承受豎直方向的重量，因策更好的實施方式是，所述外挑陽臺004與外套環梁2之間設置豎向支撐23,這樣可以保證外挑陽臺堅固，延長其使用年限。
[0032]所述的建筑結構加固改造用外套框架的施工方法具體包括以下步驟:步驟1:根據設計圖紙，在既有房屋基礎002附近設置外套柱基礎3，形成共同承力結構； 步驟2:在外套基礎3上安裝外套柱1，在外套柱1上相應位置設置外套環梁2;步驟3:相對的外套柱1上端之間安裝屋蓋橫梁47,既有屋蓋005與略高于屋蓋標高處設置的外套圈梁2之間安裝輔助屋頂圈梁46;步驟4:所述外套環梁2的內側立面通過連接件21分別與既有房屋的承重樓蓋003的外側立面、外挑陽臺004的外側立面連接；步驟5:所述外套柱1的外側安裝通道立柱41、通道圈梁42，所述既有房屋的預制樓蓋或樓梯附近設置輔助內頂蓋6;步驟6:所述外套柱1與外套環梁2圍成的豎直平面內設置外套結構墻5;相鄰的屋蓋橫梁47之間設置屋蓋面板48，屋蓋面板48上表面設置遮陽罩49;步驟7:所述通道圈梁42內側空間設置垂直載人電梯43、汽車電梯44,汽車坡道45。
【主權項】
1.一種建筑結構加固改造用外套框架，其特征在于:所述的外套框架包括布置在既有 房屋墻柱(001)附近相對應的邊角部的外套柱(1)，相鄰的外套柱(1)之間通過外套環梁(2) 連接，所述外套柱(1)與外套環梁(2)圍成的豎直平面內設置外套結構墻(5);所述外套環梁 (2)分別設置在既有房屋的地坪標高處、每層樓的承重樓蓋標高處、略高于屋蓋標高處;所 述外套柱(1)底部的外套柱基礎(3)與既有房屋基礎(002)之間形成共同承力結構;所述外 套環梁(2)的內側立面通過連接件(21)分別與既有房屋的承重樓蓋(003)的外側立面、外挑 陽臺(004)的外側立面連接;所述外套柱(1)上端、既有屋蓋(005)的頂部設置外套屋蓋(4); 所述外套柱(1)的剛度大于既有房屋墻柱(001)的剛度;所述外套環梁(2)的剛度大于承重 樓蓋(003)的剛度；所述連接件(21)包括定剛度連接模塊(211 )、變剛度連接模塊(212)，所述變剛度連接 模塊(212)包括設置在中間的超彈性螺旋彈簧(213)，所述螺旋彈簧(213)的兩端各與一個 對拉螺栓(214)的一端連接，其中一個對拉螺栓(214)的另一端與外套環梁(2)的內側立面 連接，另一個對拉螺栓(214)的另一端與承重樓蓋(003)的外側立面或外挑陽臺(004)的外 側立面連接。2.根據權利要求1所述的一種建筑結構加固改造用外套框架，其特征在于:所述的共同 承力結構為既有房屋基礎(002)底部設置錨桿靜壓粧(31)，外套柱基礎(3)設置在外套柱 (1)上；或外套柱基礎(3)單獨設置，外套柱基礎(3)與既有房屋基礎(002)之間通過基礎連 接梁(32)連接。3.根據權利要求1所述的一種建筑結構加固改造用外套框架，其特征在于:所述外套柱 (1)的外側設置通道立柱(41)，相鄰的通道立柱(41)之間通過通道圈梁(42)連接，所述通道 圈梁(42)與相應位置的外套柱(1)之間使用連接件(21)連接;所述通道立柱(41)、通道圈梁 (42 )圍成的空間內設置垂直載人電梯(43 )、汽車電梯(44)，汽車坡道(45 )。4.根據權利要求1所述的一種建筑結構加固改造用外套框架，其特征在于:所述外套屋 蓋(4)的側邊與略高于屋蓋標高處設置的外套圈梁(2)之間通過連接件(21)連接，使外套屋 蓋(4)與既有屋蓋(005)之間形成具有一定的間隙膨脹區(006)，所述既有屋蓋(005)與略高 于屋蓋標高處設置的外套圈梁(2)之間設置輔助屋頂圈梁(46)。5.根據權利要求4所述的一種建筑結構加固改造用外套框架，其特征在于:所述外套屋 蓋(4)包括橫跨在相對的外套柱(1)之間的屋蓋橫梁(47)，相鄰的屋蓋橫梁(47)之間設置屋 蓋面板(48 )，屋蓋面板(48 )上表面設置遮陽罩(49 )。6.根據權利要求1所述的一種建筑結構加固改造用外套框架，其特征在于:所述外挑陽 臺(004)與外套環梁(2)之間設置豎向支撐(23)。7.根據權利要求1所述的一種建筑結構加固改造用外套框架，其特征在于:所述既有房 屋的預制樓蓋或樓梯附近設置輔助內頂蓋(6)，所述輔助內頂蓋(6)的一側與外套圈梁(2) 連接，另一側通過對拉螺栓(7)與設置在既有房屋另一側相應位置的輔助內頂蓋(6)連接。8.根據權利要求1所述的一種建筑結構加固改造用外套框架，其特征在于:所述既有房 屋的山墻(007)附近的外套環梁(2)上增設抗震支撐(22)。9.根據權利要求1所述的一種建筑結構加固改造用外套框架，其特征在于:所述螺旋彈 簧(213)的主要成分為:碳纖維30-50%、尼龍15-28%、橡膠絲10-15%、乳膠絲彈力線5-10%、偶 聯劑1.2-2.5%、增韌劑2-3%、硬脂酸1-2%、N-叔丁基-2-苯并噻唑次黃酰胺1-1.5%，所述超彈性螺旋彈簧(213)的表面噴涂鐵基合金粉末，所述鐵基合金粉末按照重量百分比計算，包含 有C 1.8%-2.2%，Ni 5%-8%，C。15%-18%，Cr 20%-25%，Si 1%-2%，B 0.5%-1%，稀土0.05%-0.1%，V 2-5%，AL 8%-12%;余量為Fe。10.根據權利要求1-9任一所述的一種建筑結構加固改造用外套框架的施工方法，其特 征在于:具體步驟如下:步驟1:根據設計圖紙，在既有房屋基礎(002)附近設置外套柱基礎(3)，形成共同承力 結構；步驟2:在外套基礎(3)上安裝外套柱(1)，在外套柱(1)上相應位置設置外套環梁(2);步驟3:相對的外套柱(1)上端之間安裝屋蓋橫梁(47)，既有屋蓋(005)與略高于屋蓋標 高處設置的外套圈梁(2)之間安裝輔助屋頂圈梁(46);步驟4:所述外套環梁(2)的內側立面通過連接件(21)分別與既有房屋的承重樓蓋 (003 )的外側立面、外挑陽臺(004)的外側立面連接；步驟5:所述外套柱(1)的外側安裝通道立柱(41)、通道圈梁(42)，所述既有房屋的預制樓蓋或樓梯附近設置輔助內頂蓋(6);步驟6:所述外套柱(1)與外套環梁(2)圍成的豎直平面內設置外套結構墻(5);相鄰的 屋蓋橫梁(47)之間設置屋蓋面板(48)，屋蓋面板(48)上表面設置遮陽罩(49);步驟7:所述通道圈梁(42)內側空間設置垂直載人電梯(43)、汽車電梯(44)，汽車坡道 (45)〇
【文檔編號】E04G23/02GK105971304SQ201610542771
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月12日
【發明人】吳玉峰, 溫麗明
【申請人】溫麗明