装配式斜向加劲薄壁钢板剪力墙加固结构及其施工方法技术

本发明专利技术提供了一种装配式斜向加劲薄壁钢板剪力墙加固结构及其施工方法，涉及建筑加固技术领域，其包括设置在RC框架内侧的薄壁钢板，薄壁钢板的外边缘通过轻钢约束框架与RC框架连接，薄壁钢板的内边缘与拉力环连接，轻钢约束框架与拉力环之间设置有可通过螺栓滑移连接的若干斜向加劲肋，沿斜向加劲肋延伸的若干分割线将薄壁钢板分割成若干受斜向加劲肋约束的薄壁异型钢板块，薄壁异型钢板块邻近分割线的侧边缘与斜向加劲肋连接；拉力环包括加强外环，沿加强外环的外周分布连接有第一加强件，加强外环的内侧连接有第二加强件。解决了现有建筑加固结构影响大、施工周期长、湿作业面大等问题，以及提高了加固古建筑及历史建筑的可逆性和可辨识性。

【技术实现步骤摘要】
装配式斜向加劲薄壁钢板剪力墙加固结构及其施工方法
本专利技术涉及建筑加固
，特别是涉及一种适用于老旧钢筋混凝土建筑的装配式斜向加劲薄壁钢板剪力墙加固结构及其施工方法。
技术介绍
随着时间的推移，上世纪建造的钢筋混凝土(RC)框架房屋作为工业文化遗产，承载着百年中国奋力追赶世界的光荣与梦想，具有重要社会价值，如何更长久的保护这些历史遗迹，是修复加固的重要研究议题。历史建筑的保护应坚持“原址保存、重点保护、区别对待”的原则。相对于特定的建筑，由于其特殊性，其常见的加固方案需要在现代建筑加固措施中针对文物保护的特点作针对性的设计和调整，满足加固方法对历史建筑的保护原则：即最小干预原则、原真性原则、可逆性原则和可识别原则，加固完成后要能集中反映被加固历史建筑物、构筑物的结构类型、功能类型、材料类型等方面的特殊性。现有现代建筑加固技术中常用的建筑加固方法有增大截面法、置换混凝土法、体外预应力法、外包型钢法、粘贴钢板法等，这些加固方法安全可靠，且均有一定的工程应用，但还存在着一些局限性。如增大截面法，现场湿作业大、施工周期长、造价高，对现场生产和生活影响较大；粘贴钢板法使用范围存在局限性，加固效果在很大程度上取决于粘贴工艺与操作水平，对施工队伍技术要求较高；置换混凝土法，会对原有结构造成破损，同时带给结构新旧混凝土间协同工作的问题。在申请好为201420056331.2的专利中公开了一种用于加固RC框架的压型钢板剪力墙，其加固结构包括在由框架梁和框架柱组成的网格框架内外两侧分别设置的钢条、连接内外两侧钢条的拉杆、垂直焊接于内侧钢条上的槽钢、以及螺接于槽钢上的若干个相互拼接的压型钢板；相连压型钢板铆接固定，该结构整体性好，但该结构边框柱两侧的钢条自重较大，两侧用拉杆联接对位精度难以保证，对施工精度要求较高。
技术实现思路
针对现有技术中的上述问题，本专利技术提供了一种装配式斜向加劲薄壁钢板剪力墙加固结构，解决了现有建筑加固结构影响大、施工周期长和抗震性能较低的问题。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：提供一种装配式斜向加劲薄壁钢板剪力墙加固结构，其包括设置在RC框架内侧的薄壁钢板，薄壁钢板的外边缘通过轻钢约束框架与RC框架连接，薄壁钢板的内边缘与拉力环连接，轻钢约束框架与拉力环之间设置有可通过螺栓滑移连接的若干斜向加劲肋，沿斜向加劲肋延伸的若干分割线将薄壁钢板分割成若干受斜向加劲肋约束的薄壁异型钢板块，薄壁异型钢板块邻近分割线的侧边缘与斜向加劲肋连接；拉力环包括加强外环，沿加强外环的外周分布连接有第一加强件，加强外环的内侧连接有第二加强件。上述装配式斜向加劲薄壁钢板剪力墙加固结构的施工方法包括：步骤1，按照设计的尺寸在工厂中预制拉力环。步骤2，按照RC框架上梁、下梁、左柱和右柱内侧长度从T型钢材上截取对应长度的第一水平约束构件、第一垂直约束构件、第二水平约束构件和第二垂直约束构件，并在腹板上钻加工一排与薄壁异型钢板块相接的连接孔。步骤3，紧贴RC框架内侧将第一水平约束构件、第一垂直约束构件、第二水平约束构件和第二垂直约束构件焊接成轻钢约束框架；使用化学螺栓将轻钢约束框架锚固于RC框架上。步骤4，按照设计的尺寸切割呈梯形的薄壁异型钢板块，并临近薄壁异型钢板块的边缘钻其与轻钢约束框架、拉力环和斜向加劲肋相接的连接孔。步骤5，使用加强螺栓将四块薄壁异型钢板块紧固连接到轻钢约束框架的腹板上。步骤6，将拉力环放置到四块薄壁异型钢板块中间，使加强外环的腹板端面与薄壁异型钢板块的端面中心对齐，每块薄壁异型钢板块通过多组搭接板和加强螺栓与加强外环的腹板紧固连接。步骤7，根据轻钢约束框架、拉力环和薄壁异型钢板块之间的实际位置逐一确定每个斜向加劲肋的长度和安装位置，根据确定的斜向加劲肋的长度在角钢型材上截取等长的第一角钢板和第二角钢板，根据确定的斜向加劲肋的安装位置配钻连接孔，然后使用加强螺栓将斜向加劲肋与拉力环的腹板、轻钢约束框架的腹板和薄壁异型钢板块紧固连接。本专利技术的有益效果为：轻钢约束框架为薄壁钢板提供固定作用，四边连接的薄壁钢板具有较大的初始侧向刚度和水平承载力，通过将薄壁钢板沿对角拉力带分隔开并连接于斜向加劲肋上，避免了薄壁钢板的对角拉力带会对RC框架柱产生较大的附加弯矩和附加轴力使RC框架柱受力复杂而先于薄壁钢板发生破坏，使得本加固结构满足强柱弱梁的抗震设计准则。通过轻钢约束框架将加固结构与待加固的RC框架组成为一个受力结构整体，薄壁异型钢板块的外边缘与轻钢约束框架连接、内边缘与拉力环连接、两侧边缘与斜向加劲肋连接，通过轻钢约束框架、拉力环和斜向加劲肋给容易发生屈曲的薄壁钢板提供足够的约束，降低了薄壁钢板承受地震作用时的滞回捏缩程度，延缓薄壁钢板的屈曲，提高了薄壁钢板的耗能能力、极限承载力，并提高了内填钢框架及钢板组合体的耗能能力，进而提高整体结构抗震性能。当受到地震作用时，薄壁钢板产生弹塑性滞回变形来耗散地震能量；斜向加劲肋能大幅度提高内嵌薄壁钢板的局部弹性屈曲荷载，斜向加劲肋呈45°斜向设置在拉力环与轻钢约束框架之间能够增大内嵌薄壁钢板拉力带的面积，且使内嵌薄壁钢板的高厚比减小，弹性性能更好，能有效的阻止其面外变形，提高本加固结构的初始刚度和承载力，且使得本加固结构具有稳定的耗能能力。拉力环的加强外环的外侧通过三角加劲板作为第一加强件来提高其抗破坏能力，内侧通过十字扁钢架作为第二加强件来约束钢板产生面外屈曲破坏，使拉力环能够形成刚域，在受到外力时，具有足够的刚度来约束内嵌薄壁钢板，使其处于弹性工作阶段，在强震作用下，拉力环进入弹塑性变形阶段耗能，且其耗能能力稳定，提升了RC框架的抗侧力能力和抗破坏能力，加固效果明显、且具有很好的力学可靠性高。轻钢约束框架沿RC框架内侧分布，对原有RC框架的干预小，有利于提高历史建筑的原真性、可逆性和可识性。拉力环、薄壁异型钢板块、斜向加劲肋之间的相互连接以及其与轻钢约束框架之间均通过螺栓实现可拆卸连接，地震损坏后易于更换，到使用年限后拆除方便，不产生建筑固体废弃物；部分零部件可以在工厂进行加工，保证加工精度后，再在施工现场快速组装，使得运输更加方便，施工效率更高，对施工现场的施工人员的技能要求更低。附图说明图1为装配式斜向加劲薄壁钢板剪力墙加固结构的安装结构示意图。图2为图1中斜向加劲肋的安装结构示意图。图3为图1中拉力环的结构示意图。图4为图3中第二加强件的结构示意图。图5为图1中第一水平约束缘构件的结构示意图。其中，1、轻钢约束框架；11、第一水平约束构件；12、第一垂直约束构件；13、第二水平约束构件；14、第二垂直约束构件；2、拉力环；21、加强外环；211、滑移连接孔；22、第一加强件；23、第二加强件；231、第一斜向支撑板；232、第二斜向支撑板；233、锥形插接部；3、斜向加劲肋；31、第一角钢板；32、第二角钢板；4、薄壁钢板；41、薄壁异型钢板块；6、RC框架；61、RC框架上梁；62、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装配式斜向加劲薄壁钢板剪力墙加固结构，其特征在于，包括设置在RC框架(6)内侧的薄壁钢板(4)，所述薄壁钢板(4)的外边缘通过轻钢约束框架(1)与RC框架(6)连接，所述薄壁钢板(4)的内边缘与拉力环(2)连接，所述轻钢约束框架(1)与所述拉力环(2)之间设置有可通过螺栓滑移连接的若干斜向加劲肋(3)，沿斜向加劲肋(3)延伸的若干分割线将所述薄壁钢板(4)分割成若干受所述斜向加劲肋(3)约束的薄壁异型钢板块(41)，所述薄壁异型钢板块(41)邻近所述分割线的侧边缘与所述斜向加劲肋(3)连接；所述拉力环(2)包括加强外环(21)，沿所述加强外环(21)的外周分布连接有第一加强件(22)，所述加强外环(21)的内侧连接有第二加强件(23)。/n

【技术特征摘要】
1.一种装配式斜向加劲薄壁钢板剪力墙加固结构，其特征在于，包括设置在RC框架(6)内侧的薄壁钢板(4)，所述薄壁钢板(4)的外边缘通过轻钢约束框架(1)与RC框架(6)连接，所述薄壁钢板(4)的内边缘与拉力环(2)连接，所述轻钢约束框架(1)与所述拉力环(2)之间设置有可通过螺栓滑移连接的若干斜向加劲肋(3)，沿斜向加劲肋(3)延伸的若干分割线将所述薄壁钢板(4)分割成若干受所述斜向加劲肋(3)约束的薄壁异型钢板块(41)，所述薄壁异型钢板块(41)邻近所述分割线的侧边缘与所述斜向加劲肋(3)连接；所述拉力环(2)包括加强外环(21)，沿所述加强外环(21)的外周分布连接有第一加强件(22)，所述加强外环(21)的内侧连接有第二加强件(23)。


2.根据权利要求1所述的装配式斜向加劲薄壁钢板剪力墙加固结构，其特征在于，所述轻钢约束框架(1)包括与RC框架上梁(61)连接的第一水平约束构件(11)、与RC框架左柱(62)连接的第一垂直约束构件(12)、与RC框架下梁(63)连接的第二水平约束构件(13)以及与RC框架右柱(64)连接的第二垂直约束构件(14)，所述第一水平约束构件(11)、第一垂直约束构件(12)、第二水平约束构件(13)和第二垂直约束构件(14)依次首尾垂直连接成矩形结构。


3.根据权利要求2所述的装配式斜向加劲薄壁钢板剪力墙加固结构，其特征在于，所述第一水平约束构件(11)、第一垂直约束构件(12)、第二水平约束构件(13)和第二垂直约束构件(14)均为T型钢板，T型钢板的翼缘板与RC框架通过化学螺栓连接，所述斜向加劲肋(3)和所述薄壁钢板(4)均通过高强螺栓连接在T型钢板的腹板上。


4.根据权利要求1所述的装配式斜向加劲薄壁钢板剪力墙加固结构，其特征在于，所述加强外环(21)为四块T型钢依次首尾焊接成的矩形环且T型钢腹板位于所述加强外环(21)的外侧，所述第一加强件(22)为对称焊接于T型钢腹板两侧的三角加劲板。


5.根据权利要求4所述的装配式斜向加劲薄壁钢板剪力墙加固结构，其特征在于，所述第二加强件(23)包括第一斜向支撑板(231)和第二斜向支撑板(232)，所述第二斜向支撑板(232)的中部垂直连接于所述第一斜向支撑板(231)的中部，所述第一斜向支撑板(231)和所述第二斜向支撑板(232)的端部均一体成型有截面为三角形的锥形插接部(233)。


6.根据权利要求4所述的装配式斜向加劲薄壁钢板剪力墙加固结构，其特征在于，加强外环(21)的四块T型钢腹板的两端对称设置有连接所述斜向加劲肋(3)的滑移连接孔(211)。

【专利技术属性】
技术研发人员：丛宇，褚云朋，唐飞，古松，姚军，周锐，崔航，贾彬，宋艺，
申请(专利权)人：四川省文物考古研究院，西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51