CN105625746A - 一种既有建筑的内部置换结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种既有建筑的内部置换结构及其施工方法，该置换结构包括沿竖向设置的核心筒结构、设于核心筒结构下方的固定基础底座、设于核心筒结构和原有外墙结构柱之间的若干水平支撑、设于原有外墙结构柱外周且与水平支撑连接的连结结构件以及槽钢框架，槽钢框架用于加固原有外墙及其上的门或窗洞口。本发明通过设置核心筒结构和水平支撑对既有建筑内部结构进行有效置换；通过在原有外墙结构柱外周设置由四块钢板及其上设置的刚性铰节点组成的连结结构件，既能减少对原有外墙的破坏，也能增加原有外墙自身的稳定性；通过对原有外墙自身及其上的门或窗洞口采用由槽钢形成的槽钢框架进行加固，大大提高原有外墙的整体稳定性。

Description

一种既有建筑的内部置换结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及建筑改建工程领域，具体涉及一种既有建筑的内部置换结构及其施工方法。

背景技术

随着城市建筑的飞速发展，特别是市中心区域，越来越多的历史悠久老建筑已经远远不能满足现代人们居住条件和使用要求，这些老建筑的整体性能随着时间的影响也渐渐降低了，因此对这些建筑的加固、大修、改造的要求越来越多。在改造的过程中，这些老建筑又经过了多次的加建，对建筑基础本身增加了荷载，并且建筑基础的组成材料及腐蚀程度也随着时间慢慢的严重起来。因此，对这些老建筑的改造、加固变得尤为重要。

在对老建筑的改造过程中，通常采用保持外墙历史风貌不变，置换内部结构的方式。在内部结构置换过程中，为了保证内部结构拆除及内部施工时原有外墙的整体安全与稳定性，需要增加相应的保护措施。

然而在现有的改建工程施工中，往往存在保护措施不到位而导致破坏既有建筑结构体系，施工操作面狭小，施工工期长，从而影响结构安全及施工质量的问题，未能切实满足实际应用的需求。

发明内容

本发明提供了一种既有建筑的内部置换结构及其施工方法，以解决现有技术中存在的破坏既有建筑结构体系，施工操作面狭小，施工工期长和安全性能差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种既有建筑的内部置换结构，包括沿竖向设置的核心筒结构、设于所述核心筒结构下方的固定基础底座、设于所述核心筒结构和原有外墙结构柱之间的若干水平支撑、设于所述原有外墙结构柱外周且与所述水平支撑连接的连结结构件以及槽钢框架，所述槽钢框架用于支撑原有外墙及其上的门或窗洞口。

进一步的，所述核心筒结构包括若干沿竖向设置的钢管柱和若干沿横向设置的水平圆杆，所述钢管柱通过所述水平圆杆依次连接围成所述核心筒结构，所述钢管柱与所述水平支撑的相应一端连接。

进一步的，所述钢管柱的数量均为4根，4根所述钢管柱之间设有若干水平圆杆层和与所述水平圆杆层对应的水平支撑层，每个水平圆杆层包括4根水平圆杆，每个水平支撑层包括若干根水平支撑，4根钢管柱通过所述水平圆杆依次连接围成四边形。

进一步的，每相邻两个水平圆杆层之间设有斜向圆杆。

进一步的，所述固定基础底座包括若干钻孔灌注桩、套设于所述钻孔灌注桩内且上端从所述钻孔灌注桩顶部伸出的格构柱和水平设于所述格构柱顶端的支承板，所述钢管柱位于所述支承板上。

进一步的，所述钢管柱的外侧沿竖向间隔设有若干缀板，所述缀板与所述水平支撑的相应一端固定连接。

进一步的，所述水平支撑为H型钢，所述H型钢的一端与所述缀板通过螺栓固定连接，另一端与所述连结结构件固定连接。

进一步的，所述连结结构件包括围设于所述原有外墙结构柱四周的四块钢板，所述钢板与所述原有外墙结构柱之间围焊抱箍固定，所述钢板的外侧沿竖向间隔设有若干刚性铰节点，所述刚性铰节点与所述水平支撑通过螺栓固定连接。

进一步的，所述槽钢框架包括设于所述原有外墙内外两侧以及设于所述门或窗洞口内部的槽钢，所述原有外墙内外两侧的槽钢通过对拉螺栓连接。

本发明还提供一种上述既有建筑的内部置换结构的施工方法，包括以下步骤：

S1：确定核心筒结构的位置，在其下方施工固定基础底座；

S2：破除与所述核心筒结构位置冲突的原结构楼板，在所述固定基础底座上方施工核心筒结构；

S3：在所述原有外墙结构柱的外周施工连结结构件；

S4：安装槽钢框架对所述原有外墙及原有外墙上的门或窗洞口进行加固；

S5：在所述核心筒结构和连结结构件之间施工水平支撑，同时由上而下逐层拆除原结构楼板；

S6：由下而上逐层施工新结构框架柱和新结构楼板，同时拆除水平支撑，最后拆除核心筒结构，完成既有建筑的内部置换施工。

进一步的，所述步骤S1中施工固定基础底座具体为：首先施工若干钻孔灌注桩，并在每根所述钻孔灌注桩的顶部插入格构柱，使所述格构柱的上端从钻孔灌注桩的顶部伸出，最后在所述格构柱的顶部水平设置一支承板。

进一步的，所述步骤S2中施工核心筒结构具体为：首先将若干钢管柱通过水平圆杆依次连接形成核心筒结构，将所述核心筒结构吊装至指定位置，使其中的钢管柱位于所述支承板上，并沿所述核心筒结构的竖向间隔设置若干缀板。

进一步的，所述步骤S3中施工连结结构件具体为：在所述原有外墙结构柱的四周围焊抱箍四块钢板，并在所述钢板的外侧沿竖向设置若干刚性铰节点，所述刚性铰节点与所述水平支撑通过螺栓固定连接。

进一步的，所述步骤S5具体为：安装水平支撑与拆除原结构楼板交替进行，即先施工顶层水平支撑再拆除该层原结构楼板，拆除所述原结构楼板采用以核心筒结构为中心，先中间后四边拆除的方法。

本发明提供的既有建筑的内部置换结构及其施工方法，通过设置核心筒结构和水平支撑对既有建筑内部结构进行有效置换；通过在原有外墙结构柱外周设置由四块钢板围焊抱箍在结构柱上，并在钢板上设置刚性铰节点组成连结结构件，与水平支撑通过螺栓相连接，既能尽量减少对原有外墙的破坏，也能增加原有外墙自身的稳定性；通过对原有外墙自身及其上的门或窗洞口采用由槽钢形成的槽钢框架进行加固，有效提高了原有外墙的整体稳定性。本发明不仅实现了对既有建筑的内部结构的有效置换，且有效提高了原有外墙的安全性能，施工操作空间大，施工工期短，提高了置换结构的施工质量，切实满足了实际应用的需求。

附图说明

图1是本发明既有建筑的内部置换结构的俯视图；

图2是本发明既有建筑的内部置换结构的主视图；

图3是图2中A处的放大图；

图4是图2中B处的放大图；

图5是本发明槽钢框架对原有外墙的支撑示意图；

图6是本发明槽钢框中对拉螺栓与原有外墙结构柱的结构示意图；

图7是本发明槽钢框架对门的加固示意图；

图8是本发明槽钢框架对窗洞口的加固示意图；

图9是本发明既有建筑的内部置换结构施工中拆除原结构楼板的示意图；

图10是本发明既有建筑的内部置换结构施工中施工新结构框架柱和新结构楼板的示意图。

图中所示：1、核心筒结构；101、钢管柱；102、水平圆杆；103、斜向圆杆；104、缀板；105、螺栓；2、固定基础底座；201、钻孔灌注桩；202、格构柱；203、支承板；3、原有外墙结构柱；4、水平支撑；5、连结结构件；501、钢板；502、刚性铰节点；6、槽钢框架；601、槽钢；602、对拉螺栓；7、原有外墙；8、门；9、窗洞口；10、原结构楼板；11、新结构框架柱；12、新结构楼板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细描述：

如图1-10所示，本发明提供一种既有建筑的内部置换结构，包括沿竖向设置的核心筒结构1、设于所述核心筒结构1下方的固定基础底座2、设于所述核心筒结构1和原有外墙结构柱3之间的若干水平支撑4、设于所述原有外墙结构柱3外周且与所述水平支撑4连接的连结结构件5以及槽钢框架6，所述槽钢框架6用于支撑原有外墙7及其上的门8或窗洞口9。通过设置核心筒结构1和水平支撑4有效提高了原有外墙7的强度，避免在拆除原结构楼板10时对其造成损坏；通过在原有外墙结构柱3外周设置连结结构件5，增加了原有外墙7自身的稳定性；通过设置槽钢框架6对原有外墙7自身及其上的门8或窗洞口9进行加固，有效提高了原有外墙7的整体稳定性。本发明不仅实现了对既有建筑内部结构的有效置换，且提高了原有外墙7的安全性能，施工操作空间大，施工工期短，提高了置换结构的施工质量，切实满足了实际应用的需求。

请重点参照图1，所述核心筒结构1包括若干沿竖向设置的钢管柱101和若干沿横向设置的水平圆杆102，所述钢管柱101通过所述水平圆杆102依次连接围成所述核心筒结构1，所述钢管柱101与所述水平支撑4的一端连接。所述钢管柱101的数量均为4根，4根所述钢管柱101之间设有若干水平圆杆层和与所述水平圆杆层对应的水平支撑层，每个水平圆杆层包括4根水平圆杆102，每个水平支撑层包括若干根水平支撑4，每根所述钢管柱101对应若干根所述水平支撑4，4根钢管柱101通过所述水平圆杆102依次连接围成四边形，即4根钢管柱101位于四边形的四个角，每个水平圆杆层的中的四根水平圆杆102位于四边形的四条边上，如图2所示，本实施例中，该四边形为正方形，水平圆杆102与钢管柱101之间焊接固定，连接强度高。

请重点参照图2，每相邻两个水平圆杆层之间设有斜向圆杆103，具体的，斜向圆杆103对角设置，两端分别与水平圆杆102和钢管柱101焊接固定，对两者进行支撑，进一步提高核心筒结构1的强度和可靠性。

请继续参照图2，所述固定基础底座2包括若干钻孔灌注桩201、套设于所述钻孔灌注桩201内且上端从所述钻孔灌注桩201顶部伸出的格构柱202和水平设于所述格构柱202顶端的支承板203，所述钢管柱101设于所述支承板203上，具体的，钻孔灌注桩201为中空结构，支承板203为30mm厚的钢板，与格构柱202顶部焊接固定，即每个格构柱202对应一块钢板，在安装时需保持钢板水平无倾斜且位置居中，且不同钢板之间位于同一水平面，以对钢管柱101和水平圆杆102进行有效支承和固定。

如图3所示，所述钢管柱101的外侧沿竖向间隔设有若干缀板104，所述缀板104与所述水平支撑4的一端固定连接，具体的，缀板104的位置根据原结构楼板10的位置进行设定，高出相应一层原结构楼板10上表面1m左右，与水平支撑4的相应一端固定连接。优选的，所述水平支撑4为H型钢，所述H型钢的一端与所述缀板104通过螺栓105固定连接，另一端与所述连结结构件5固定连接。

如图4所示，所述连结结构件5包括围设于所述原有外墙结构柱3四周的四块钢板501，所述钢板501与所述原有外墙结构柱3之间围焊抱箍固定，所述钢板501的外侧沿竖向间隔设有若干刚性铰节点502，所述刚性铰节点502与所述水平支撑4通过螺栓105固定连接，不仅可以减少对原有外墙7的破坏，而且能增加原有外墙7自身的稳定性。需要说明的是，本实施例中，刚性铰节点502仅设于与水平支撑4相对应一侧的钢板501上，以实现原有外墙结构柱3与水平支撑4之间的有效固定。

如图5所示，所述槽钢框架6包括设于所述原有外墙7内外两侧以及设于所述门8或窗洞口9内部的槽钢601，所述原有外墙7内外两侧的槽钢601通过对拉螺栓602连接，具体的，原有外墙7中与原有外墙结构柱3对应位置处开设有贯穿内外两侧的孔洞，对拉螺栓602从该孔洞中穿过，对两侧的槽钢601进行连接固定，如图6所示。门8或窗洞口9内部槽钢601的尺寸根据对应门8或窗洞口9的自身尺寸进行设定，如图7-8所示。

本发明还提供一种如上所述既有建筑的内部置换结构的施工方法，包括以下步骤：

S1：确定核心筒结构1的位置，在其下方施工固定基础底座2，具体的，首先施工若干钻孔灌注桩201，本实施例中钻孔灌注桩201的位置与钢管柱101的设定位置一一相对应，且位于地面下方，并在每个所述钻孔灌注桩201的顶部插入一格构柱202，使所述格构柱202的上端从钻孔灌注桩201的顶部伸出，最后在所述格构柱202的顶部水平设置一支承板203，具体的，钻孔灌注桩201为中空结构，支承板203为30mm厚的钢板，与格构柱202顶部焊接固定，即每个格构柱202对应一块钢板，在安装时需保持钢板水平无倾斜且位置居中，且不同钢板之间位于同一水平面，以对钢管柱101进行有效支撑和固定。

S2：破除与所述核心筒结构1位置冲突的原结构楼板10，在所述固定基础底座2上方施工核心筒结构1，具体的，首先将若干钢管柱101通过水平圆杆102依次连接形成核心筒结构1，将所述核心筒结构1吊装至指定位置，使钢管柱101位于所述支承板203上，并沿所述核心筒结构1的竖向间隔设置若干缀板104，本实施例中，缀板104的位置根据原结构楼板10的位置进行设定，高出相应一层原结构楼板10上表面1m左右，用于与水平支撑4进行连接。

S3：在所述原有外墙结构柱3的外周施工连结结构件5，具体的，在所述原有外墙结构柱3的四周围焊抱箍四块钢板501，并在所述钢板501的外侧沿竖向设置若干刚性铰节点502，用于与所述水平支撑4进行连接。

S4：安装槽钢框架6对所述原有外墙7及位于原有外墙7上的门8或窗洞口9进行支撑，具体的，槽钢框架6包括设于所述原有外墙7内外两侧以及设于所述门8或窗洞口9内部的槽钢601，所述原有外墙7内外两侧的槽钢601通过对拉螺栓602连接，原有外墙7中与原有外墙结构柱3对应位置处开设有贯穿内外两侧的孔洞，对拉螺栓602从该孔洞中穿过，对两侧的槽钢601进行连接固定。

S5：在所述核心筒结构1和连结结构件5之间施工水平支撑4，同时由上而下逐层拆除原结构楼板10，具体的，安装水平支撑4与拆除原结构楼板10交替进行，即先施工顶层水平支撑4再拆除该层原结构楼板10，拆除所述原结构楼板10采用以核心筒结构1为中心，先中间后四边拆除的方法，如图9所示。

S6：由下而上逐层施工新结构框架柱11和新结构楼板12，同时拆除水平支撑4，最后拆除核心筒结构1，完成既有建筑的内部置换施工。具体的，施工新框架结构柱11和新结构楼板12与拆除水平支撑4交替进行，即先施工底层新支框架结构柱11和新结构楼板12，再拆除该层对应的水平支撑4，如图10所示。

综上所述，本发明提供的既有建筑的内部置换结构及其施工方法，通过设置核心筒结构1和水平支撑4对既有建筑内部结构进行有效置换；通过在原有外墙结构柱3外周设置围焊四块钢板501，并在钢板501上设置钢刚性铰节点502组成的连结结构件5，与水平支撑4通过螺栓105相连接，既能尽量减少对原有外墙7的破坏，也能增加原有外墙7自身的稳定性；通过对原有外墙7自身及其上的门或窗洞口采用由槽钢601形成的槽钢框架6进行加固，有效提高了原有外墙7的整体稳定性。本发明不仅实现了对既有建筑的内部结构的有效置换，且有效提高了原有外墙7的安全性能，施工操作空间大，施工工期短，提高了置换结构的施工质量，切实满足了实际应用的需求。

虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (14)

1.一种既有建筑的内部置换结构，其特征在于，包括沿竖向设置的核心筒结构、设于所述核心筒结构下方的固定基础底座、设于所述核心筒结构和原有外墙结构柱之间的若干水平支撑、设于所述原有外墙结构柱外周且与所述水平支撑连接的连结结构件以及槽钢框架，所述槽钢框架用于加固原有外墙及其上的门或窗洞口。

2.根据权利要求1所述的既有建筑的内部置换结构，其特征在于，所述核心筒结构包括若干沿竖向设置的钢管柱和若干沿横向设置的水平圆杆，所述钢管柱通过所述水平圆杆依次连接围成所述核心筒结构，所述钢管柱与所述水平支撑的相应一端连接。

3.根据权利要求2所述的既有建筑的内部置换结构，其特征在于，所述钢管柱的数量均为4根，4根钢管柱通过4根水平圆杆依次连接围成四边形，4根所述钢管柱之间设有若干水平圆杆层和与所述水平圆杆层对应的水平支撑层，每个水平圆杆层包括4根水平圆杆，每个水平支撑层包括若干根水平支撑。

4.根据权利要求3所述的既有建筑的内部置换结构，其特征在于，每相邻两个水平圆杆层之间设有斜向圆杆。

5.根据权利要求3所述的既有建筑的内部置换结构，其特征在于，所述固定基础底座包括若干钻孔灌注桩、套设于所述钻孔灌注桩内且上端从所述钻孔灌注桩顶部伸出的格构柱和水平设于所述格构柱顶端的支承板，所述钢管柱位于所述支承板上。

6.根据权利要求3所述的既有建筑的内部置换结构，其特征在于，所述钢管柱的外侧沿竖向间隔设有若干缀板，所述缀板与所述水平支撑的相应一端固定连接。

7.根据权利要求6所述的既有建筑的内部置换结构，其特征在于，所述水平支撑为H型钢，所述H型钢的一端与所述缀板通过螺栓固定连接，另一端与所述连结结构件固定连接。

8.根据权利要求3所述的既有建筑的内部置换结构，其特征在于，所述连结结构件包括围设于所述原有外墙结构柱四周的四块钢板，所述钢板与所述原有外墙结构柱之间围焊成抱箍固定，所述钢板的外侧沿竖向间隔设有若干刚性铰节点，所述刚性铰节点与所述水平支撑通过螺栓固定连接。

9.根据权利要求1所述的既有建筑的内部置换结构，其特征在于，所述槽钢框架包括设于所述原有外墙内外两侧以及设于所述门或窗洞口内部的槽钢，所述原有外墙内外两侧的槽钢通过对拉螺栓连接。

10.一种根据权利要求1～9任一项所述的既有建筑的内部置换结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：确定核心筒结构的位置，在其下方施工固定基础底座；

S2：破除与所述核心筒结构位置冲突的原结构楼板，在所述固定基础底座上方施工核心筒结构；

S3：在所述原有外墙结构柱的外周施工连结结构件；

S4：安装槽钢框架对所述原有外墙及原有外墙上的门或窗洞口进行加固；

S5：在所述核心筒结构和连结结构件之间施工水平支撑，同时由上而下逐层拆除原结构楼板；

S6：由下而上逐层施工新结构框架柱和新结构楼板，同时拆除水平支撑，最后拆除核心筒结构，完成既有建筑的内部置换施工。

11.一种根据权利要求10所述的施工方法，其特征在于，所述步骤S1中施工固定基础底座具体为：首先施工若干钻孔灌注桩，并在每根所述钻孔灌注桩的顶部插入格构柱，使所述格构柱的上端从钻孔灌注桩的顶部伸出，最后在所述格构柱的顶部水平设置一支承板。

12.一种根据权利要求11所述的施工方法，其特征在于，所述步骤S2中施工核心筒结构具体为：首先将若干钢管柱通过水平圆杆依次连接形成核心筒结构，将所述核心筒结构吊装至指定位置，使其中的钢管柱位于所述支承板上，并沿所述核心筒结构的竖向间隔设置若干缀板。

13.一种根据权利要求10所述的施工方法，其特征在于，所述步骤S3中施工连结结构件具体为：在所述原有外墙结构柱的四周围焊焊接四块钢板，并在所述钢板的外侧沿竖向设置若干刚性铰节点，所述刚性铰节点与所述水平支撑通过螺栓固定连接。

14.一种根据权利要求10所述的施工方法，其特征在于，所述步骤S5具体为：安装水平支撑与拆除原结构楼板交替进行，即先施工顶层水平支撑再拆除该层原结构楼板，拆除所述原结构楼板采用以核心筒结构为中心，先中间后四边拆除的方法。