一种柱的区域约束加固结构及加固方法

本发明属于建筑，尤其涉及一种柱的区域约束加固结构及加固方法。

背景技术：

1、柱是建筑物中重要的竖向受力构件，其主要承担竖向荷载并抵抗侧向水平力。在自然灾害的作用下，各种建筑物的安全等级降低，会带来一定的安全隐患。另外，随着已有建筑房龄增加，柱会出现裂缝增加、变形增大等问题，其承载力和抗震性能均不满足现行规范的要求。此外，随着城市建设的发展，某些建筑物在使用上发生功能性改变，柱承担的荷载增加，但其承载力和变形能力不能满足正常使用的要求。因而，对柱进行加固以满足承载力需求和使用功能要求是十分重要的，也是时代发展的必然趋势。因此，需要一种简单、快捷、经济、安全、方便的柱加固方式。现有柱加固方式主要有增大截面法，外包型钢加固法，胶粘碳纤维布法等，但这些加固方式都存在一定弊端。

2、增大截面法是根据柱的受力情况，在其单侧、两侧或四周外包混凝土。通过单纯增大混凝土横截面面积和纵筋配筋率来达到提高柱承载力、变形能力并满足正常使用要求的一种加固方式。该方法施工工艺简单，具有长期的实际工程施工经验。但其加固后柱承载力发挥受原柱损伤程度的影响，且加固后柱自重增加、占地面积大、建筑使用空间减小。

3、胶粘碳纤维布法是采用碳纤维布对钢筋混凝土柱进行加固，通常采用横向包裹的方式。碳纤维布可对包裹的混凝土施加连续环向约束作用，使其处于三向受压的状态，以此来改善钢筋混凝土柱承载力和变形能力不足的情况。其优点为轻质高强，耐腐蚀、耐潮湿、施工便捷，但对使用环境的温度有限制，且需作专门的防护处理。若防护不当，容易遭受火灾和人为损坏。此加固方式不适用于被加固钢筋混凝土柱已无法发挥承载力的情况，使用条件受到一定限制。

4、外包型钢法是在钢筋混凝土柱两角或四角外包角钢并采用焊接的方式连接在扁钢箍上的加固方式，该方法广泛应用于框架柱的加固。外包型钢法施工流程简单，但是难以保证型钢与柱结合面间剪力的有效传递，型钢与柱之间的变形难以协调，型钢与原柱不能作为一个整体共同受力，整体性较差。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明提供一种柱的区域约束加固结构及加固方法，对已有建筑中有加固需求的构件进行加固处理，通过区域约束箍筋相互搭接，串联形成环向封闭的区域约束，通过在各个区域箍筋搭接区域设置纵向钢筋，形成整体约束，成为一种新型加固方式。本发明将整个大加固区分为若干个小的环向封闭加固区，减小弱约束区和非约束区面积，增大强约束区面积，约束作用增强，约束混凝土强度提高，且环形封闭约束箍筋的存在能够保证需加固区与外加固区共同工作，整体性能好。

2、一种柱的区域约束加固结构，包括需加固区、外加固区、区域约束箍筋、区域纵向钢筋和结构辅助筋，所述需加固区为需加固的柱；区域约束箍筋沿着柱的高度方向相互搭接在需加固区的外侧，搭接后形成多边形；区域约束纵向钢筋设置在区域约束箍筋的搭接区域，结构辅助筋设置在区域约束箍筋的非搭接区域；区域约束箍筋与需加固区间及区域约束箍筋外侧浇筑有混凝土，在需加固区外部形成外加固区。

3、所述区域约束箍筋与需加固区的间隙为保护层厚度。

4、区域约束纵向钢筋沿柱的高度设置在搭接区域内相邻的区域约束箍筋的交叉处并与区域约束箍筋绑扎连接。

5、结构辅助筋设置沿柱的高度紧贴非搭接区域内的区域约束箍筋设置并与区域约束箍筋绑扎连接。

6、结构辅助筋设置位于非搭接区域内的区域约束箍筋边的中部。

7、所述需加固区为钢筋混凝土柱、砖柱、型钢柱或其他需要加固的结构形式。

8、一种柱的区域约束加固方法，采用上述的一种柱的区域约束加固结构，包括以下步骤：

9、步骤一：将区域约束箍筋、区域纵向钢筋和结构辅助筋加工完成后，运送至施工现场；

10、步骤二：在需加固区四周底部按设计要求且满足现行的建筑规范的搭接长度要求摆放区域约束箍筋；

11、步骤三：在区域约束箍筋的搭接区域插入区域约束纵向钢筋并临时固定；在区域约束箍筋的非搭接区域插入结构辅助筋并临时固定；

12、步骤四：将区域约束箍筋由底部升至设计位置，并与区域约束纵向钢筋和结构辅助筋绑扎成型；

13、步骤五：在钢筋骨架外侧支护模板并浇筑混凝土形成外加固区。

14、本发明的有益效果是：

15、1、本发明提供的柱的加固结构包括需加固区、外加固区、区域约束箍筋、区域纵向钢筋和结构辅助筋，区域约束箍筋相互搭接，串联成一种环形封闭的结构形式，不受需加固区损伤程度及承载力发挥程度的影响。

16、2、本发明在区域约束箍筋的搭接区域设置区域约束纵向钢筋，在区域约束箍筋的非搭接区域设置结构辅助筋，形成区域约束的形式，能够提高外加固区的整体工作能力。

17、3、区域约束箍筋、区域纵向钢筋和结构辅助筋可形成有效的共同约束作用，可以提高外加固区的抗压强度和变形能力，因而可减小外加固区的横截面积，降低自重，增加建筑使用空间。

18、4、本发明需加固区可为钢筋混凝土柱、砖柱、型钢柱，也可为其他需要加固的结构形式。

19、5、区域约束箍筋、区域纵向钢筋和结构辅助筋均可在工厂使用常见的钢筋弯曲机制作，完成后运输至加固现场绑扎连接，可减少对现场施工作业面的需求；本加固结构采用绑扎的形式形成钢筋骨架，无需焊接，对电依赖性低，可在灾后等不利环境中使用。

技术特征：

1.一种柱的区域约束加固结构，其特征在于：包括需加固区、外加固区、区域约束箍筋、区域纵向钢筋和结构辅助筋，所述需加固区为需加固的柱；区域约束箍筋沿着柱的高度方向相互搭接在需加固区的外侧，搭接后形成多边形；区域约束纵向钢筋设置在区域约束箍筋的搭接区域，结构辅助筋设置在区域约束箍筋的非搭接区域；区域约束箍筋与需加固区间及区域约束箍筋外侧浇筑有混凝土，在需加固区外部形成外加固区。

2.根据权利要求1所述的一种柱的区域约束加固结构，其特征在于：所述区域约束箍筋与需加固区的间隙为保护层厚度。

3.根据权利要求1所述的一种柱的区域约束加固结构，其特征在于：区域约束纵向钢筋沿柱的高度设置在搭接区域内相邻的区域约束箍筋的交叉处并与区域约束箍筋绑扎连接。

4.根据权利要求1所述的一种柱的区域约束加固结构，其特征在于：结构辅助筋设置沿柱的高度紧贴非搭接区域内的区域约束箍筋设置并与区域约束箍筋绑扎连接。

5.根据权利要求4所述的一种柱的区域约束加固结构，其特征在于：结构辅助筋设置位于非搭接区域内的区域约束箍筋边的中部。

6.根据权利要求1所述的一种柱的区域约束加固结构，其特征在于：所述需加固区为钢筋混凝土柱、砖柱、型钢柱或其他需要加固的结构形式。

7.一种柱的区域约束加固方法，采用权利要求1-6任一项所述的一种柱的区域约束加固结构，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明涉及一种柱的区域约束加固结构及加固方法，属于建筑技术领域，包括需加固区、外加固区、区域约束箍筋、区域纵向钢筋和结构辅助筋，所述需加固区为需加固的柱；区域约束箍筋沿着柱的高度方向相互搭接在需加固区的外侧，搭接后形成多边形；区域约束纵向钢筋设置在区域约束箍筋的搭接区域，结构辅助筋设置在区域约束箍筋的非搭接区域；区域约束箍筋与需加固区间及区域约束箍筋外侧浇筑有混凝土，在需加固区外部形成外加固区。本发明将整个大加固区分为若干个小的环向封闭加固区，减小弱约束区和非约束区面积，增大强约束区面积，约束作用增强，约束混凝土强度提高，且环形封闭约束箍筋的存在能够保证需加固区与外加固区共同工作，整体性能好。技术研发人员：侯翀驰,王帅华,贲翔,王庆贺,张信龙,刘鹏飞受保护的技术使用者：沈阳建筑大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11