砖石古塔整体抗震加固方法技术

本发明专利技术提供了一种砖石古塔整体抗震加固方法，计算施工所用钢筋的截面积：每层塔身每个塔面竖向刻出凹槽；同一方向塔面上的凹槽一一对应，不同层塔身同一方向塔面上相对应的凹槽形成安放槽；密檐上钻数量与安放槽数量相同的通孔；在塔基础上钻多个植筋孔；按《公路桥梁加固施工技术规范》中附录A中的植筋要求，在每个植筋孔中植筋，一个植筋孔内并排植两根加固杆；每层塔身外部塔面和内部塔面各设两道围箍；每层密檐下部外塔面和内塔面分别设两道围箍，固接两道围箍；外塔面的所有围箍与加固杆固接；填充水泥砂浆；加固砖石古塔的裂缝，完成砖石古塔的加固。该加固方法更有利于古塔塔身的整体受力性能，大大提高了砖石古塔的整体稳定性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种，计算施工所用钢筋的截面积：每层塔身每个塔面竖向刻出凹槽；同一方向塔面上的凹槽一一对应，不同层塔身同一方向塔面上相对应的凹槽形成安放槽；密檐上钻数量与安放槽数量相同的通孔；在塔基础上钻多个植筋孔；按《公路桥梁加固施工技术规范》中附录A中的植筋要求，在每个植筋孔中植筋，一个植筋孔内并排植两根加固杆；每层塔身外部塔面和内部塔面各设两道围箍；每层密檐下部外塔面和内塔面分别设两道围箍，固接两道围箍；外塔面的所有围箍与加固杆固接；填充水泥砂浆；加固砖石古塔的裂缝，完成砖石古塔的加固。该加固方法更有利于古塔塔身的整体受力性能，大大提高了砖石古塔的整体稳定性。【专利说明】
本专利技术属于古建筑抗震加固
，涉及一种砖石古塔抗震加固方法。
技术介绍
自唐山地震以来，我国在工业与民用建筑抗震研究方面取得了显著的成果。在建设部颁布的现行标准中，与建筑物、构筑物、工程设施等抗震相关的规范、标准、规程已达到18个。然而，我国古建筑的抗震研究进展缓慢，至今未制定出专门的抗震规范与标准。目前，仅在《古建筑木结构维护与加固技术规范》(GB50165-92)中，对古建筑木结构提出了抗震鉴定与加固的规定。而对大量的构筑结构不同于木结构古建筑的砖石古建筑，没有相适应的抗震鉴定和加固方法，且砖石古塔的受力研究尚处于起步阶段。 近年来，文物保护部门不惜重金对病害严重的或较为严重的古塔进行维修加固，全国目前正在维修加固或即将准备修缮加固的古塔就有百余座。但这些对砖石古塔的抗震加固措施还都处于探索、试验阶段。 尹力峰、唐丽华、刘志坚等人在文献(吐鲁番苏公塔的抗震性能研究.现代地震工程进展，2000)采用“变截面的底端固定的悬臂梁结构”对新疆吐鲁番苏公塔的动力特性及地震反应进行了分析，分别从结构强度(截面抗剪、抗弯能力)及变形能力(结构层间弹性位移角)两个方面对苏公塔进行了抗震性能评估。从构造措施考虑，提出宜在塔体外部采用平行配筋压浆等方式进行加固以加强塔砌体的抗震能力的抗震加固意见。 姚谦峰、卢俊龙、张荫在文献(砖石古塔抗震加固对策探讨.工业建筑，2007第37卷第9期:115-118)中指出砖石古塔属高耸结构，体形简单且构件单一，一般为高柔结构，基本自振周期较长，高振型对结构影响十分明显。为了控制塔体剪切破坏及轴向破坏，提出了采用塔体加箍及裂缝粘结的抗震加固方式。塔体加箍的形式可采用钢板箍、钢筋混凝土箍、砖筋箍等，加箍的作用主要是防止裂缝开展并局部提高砌体的抗剪强度，增强整体性，阻止剪切破坏，提高抗震性能。古塔墙体裂缝粘结后可有效防止塔体“劈裂”和“掉头”。 谭小蓉在文献(古塔结构纠偏及抗震保护方法研究.硕士论文，2007)中采用外贴碳纤维布对广州怀圣寺光塔进行了抗震加固研究，利用有限元分析软件SAP2000进行了相应的计算分析，探讨了该光塔的抗震加固效果和主要规律。结果表明，采用碳纤维布进行加固后，主塔顶部的位移明显减小，整个光塔的抗侧力性能有了一定的提高，说明碳纤维布对塔身的约束作用间接提高了该光塔的整体抗震性能，是一种较好的抗震加固方法。 以上的加固方法基本都是对古塔的局部进行加固，而对古塔的整体稳定性并没有显著提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能提高砖石古塔的整体稳定性的砖石古塔整体性进行抗震加固方法。 为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是:一种，其特征在于，该加固方法具体按以下步骤进行:步骤1:根据下列公式计算加固需加固的砖石古塔时所用钢筋的截面积: η.M-1 M1-—— 4 —_為 mm A - fvS *■*I式中=As表示竖向贯穿钢筋的截面面积；fy表示钢筋受拉强度设计值；s表示对侧钢筋间距鷓表示塔体第i层截面的弯矩设计值；队表示塔体第i层截面的压力设计值A min表示塔体第i层截面最小截面积，即窗口处截面积办表示塔体第i层截面尺寸，多边形取两对边距离，圆形取直径；Ii表示塔体第i层最小惯性矩，即窗口处惯性矩；在需加固的砖石古塔的每层塔身的每个塔面上均竖向刻出四条凹槽，该凹槽的宽度和深度与所用钢筋直径的两倍相适配；不同层塔身朝向同一方向的塔面上的凹槽一一对应，不同层塔身朝向同一方向塔面上相对应的凹槽形成一条安放槽；在需加固砖石古塔的密檐上钻数量与安放槽数量相同的多个通孔，一个通孔与塔身侧面的一条安放槽相对应，该通孔的直径为凹槽的宽度+10?15mm ;在需加固砖石古塔的塔基础上钻多个植筋孔，使得一个植筋孔、一个通孔和一条安放槽一一对应，即一个植筋孔、一个通孔和一条安放槽同轴设置；步骤2:取步骤I中所用的钢筋，按《公路桥梁加固施工技术规范》中附录A中的植筋要求，在塔基础上的每个植筋孔中植筋，一个植筋孔内并排植两根钢筋；步骤3:将多根钢筋通过接头螺栓依次连接成一根接杆，将一根接杆的一端通过接头螺栓与一根植筋孔内一根钢筋的另一端相连接，形成一根加固杆，加固杆的长度与需加工砖石古塔的高度相适配；单向旋转加固杆，使插入植筋孔内的加固杆与植筋孔孔壁之间的间隙均匀；室温下固化，固化过程中避免扰动；待植筋锚固胶粘剂凝固后，在凹槽和通孔内填充水泥砂浆，并振捣密实；步骤4:在每层塔身的外部塔面各设置两道第一围箍；同时，在每层塔身的内部塔面设置两道第二围箍，在塔层的所有塔面上钻加固孔，在一个加固孔内穿入一根锚杆，该锚杆的两端分别与第一围箍和第二围箍固接，使第一围箍和第二围箍形成整体；步骤5:在的每层密檐下部分别设置两个第三围箍，在该密檐相对的内部塔面设置两个第四围箍，再用锚杆将相对应的第三围箍和第四围箍联结为一个整体；步骤6:通过连接筋焊接连接每层塔身外部塔面第一围箍和加固杆，通过第二连接的围箍筋焊接连接每层密檐外部的第三围箍和加固杆；步骤7:为了保证围箍和塔体的充分接触，在围箍与塔体间的空隙内填充水泥砂浆；步骤8:采用裂缝注浆加固、碳纤维加固及塔基加固辅助措施，对需加固的砖石古塔的裂缝进行加固，完成砖石古塔的加固。 本专利技术抗震加固方法采用竖向贯穿钢筋及对穿锚杆锁定内外围箍钢带相结合的加固措施，可明显提闻砖石古塔的抗震变形能力。内外围植钢带不仅直接提闻了塔体的抗剪强度，由于箍钢带的约束作用还可提高了塔身浆砌材料的极限压应变和抗压强度，有效延缓浆砌材料的压碎破坏过程。另外，围箍钢带对纵筋的约束作用，大大提高纵筋的抗屈曲能力，进而提高塔身的延性变形能力。对穿锚杆锁定内外钢带围箍，并且内外钢带围箍与竖向贯穿钢筋通过连接钢筋焊接形成一种整体受力结构，大大提高了砖石古塔的整体稳定性。与其它抗震加固方法相比较，本方法更有利于古塔塔身的整体受力性能。同时，提供了一种砖石古塔抗震加固的新思路，这必将会推动我国塔式抗震加固方法的进步，产生重大的经济意义和深远的社会意义。 【专利附图】【附图说明】 图1是采用本专利技术方法加固砖石古塔时，在砖石古塔上竖向贯穿钢筋和安装内、外围植加固的不意图。 图2是采用本专利技术方法加固砖石古塔时，竖向贯穿钢筋和内外围箍飞细部图。 图3是采用本专利技术方法加固古塔前、后的有限元计算模型。 【具体实施方式】 下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术进行详细说明。 由于古塔建筑材料抗拉能力非常差，因此，对古塔进行抗震加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种砖石古塔整体抗震加固方法，其特征在于，该加固方法具体按以下步骤进行：步骤1：根据下列公式计算加固需加固的砖石古塔时所用钢筋的截面积：式中：As表示竖向贯穿钢筋的截面面积；fy表示钢筋受拉强度设计值；S表示对侧钢筋间距；Mi表示塔体第i层截面的弯矩设计值；Ni表示塔体第i层截面的压力设计值；Ai min表示塔体第i层截面最小截面积，即窗口处截面积；Di表示塔体第i层截面尺寸，多边形取两对边距离，圆形取直径；Ii表示塔体第i层最小惯性矩，即窗口处惯性矩；在需加固的砖石古塔的每层塔身的每个塔面上均竖向刻出四条凹槽，该凹槽的宽度和深度与所用钢筋直径的两倍相适配； 不同层塔身朝向同一方向的塔面上的凹槽一一对应，不同层塔身朝向同一方向塔面上相对应的凹槽形成一条安放槽；在需加固砖石古塔的密檐上钻数量与安放槽数量相同的多个通孔，一个通孔与塔身侧面的一条安放槽相对应，该通孔的直径为凹槽的宽度+10～15mm；在需加固砖石古塔的塔基础上钻多个植筋孔，使得一个植筋孔、一个通孔和一条安放槽一一对应，即一个植筋孔、一个通孔和一条安放槽同轴设置；步骤2：取步骤1中所用的钢筋，按《公路桥梁加固施工技术规范》中附录A中的植筋要求，在塔基础上的每个植筋孔中植筋，一个植筋孔内并排植两根钢筋；步骤3：将多根钢筋通过接头螺栓依次连接成一根接杆，将一根接杆的一端通过接头螺栓与一根植筋孔内一根钢筋的另一端相连接，形成一根加固杆，加固杆的长度与需加工砖石古塔的高度相适配；单向旋转加固杆，使插入植筋孔内的加固杆与植筋孔孔壁之间的间隙均匀；室温下固化，固化过程中避免扰动；待植筋锚固胶粘剂凝固后，在凹槽和通孔内填充水泥砂浆，并振捣密实；步骤4：在每层塔身的外部塔面各设置两道第一围箍；同时，在每层塔身的内部塔面设置两道第二围箍，在塔层的所有塔面上钻加固孔，在一个加固孔内穿入一根锚杆，该锚杆的两端分别与第一围箍和第二围箍固接，使第一围箍和第二围箍形成整体；步骤5：在的每层密檐下部分别设置两个第三围箍，在该密檐相对的内部塔面设置两个第四围箍，再用锚杆将相对应的第三围箍和第四围箍联结为一个整体；步骤6：通过连接筋焊接连接每层塔身外部塔面第一围箍和加固杆，通过第二连接的围箍筋焊接连接每层密檐外部的第三围箍和加固杆；步骤7：为了保证围箍和塔体的充分接触，在围箍与塔体间的空隙内填充水泥砂浆；步骤8：采用裂缝注浆加固、碳纤维加固及塔基加固辅助措施，对需加固的砖石古塔的裂缝进行加固，完成砖石古塔的加固。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孔德刚，赵成江，王逢睿，胡明珠，马周全，于凯同，刘世锋，郑静，王桢，刘立志，张永亮，
申请(专利权)人：中铁西北科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃;62