CN108678416B - 一种装配式地下增层隔震结构及增层隔震施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装配式地下增层隔震结构，其特征在于：包括建筑底层柱，所述建筑底层柱下端连接有上套筒，所述上套筒下端连接有隔震模块，所述隔震模块下端连接有增层预制件，所述增层预制件包括预制的增层柱和套接在增层柱上端且与隔震模块连接的下套筒，所述隔震模块包括与上套筒连接的上安装板、与下套筒连接的下安装板和连接在上安装板和下安装板之间的隔震垫。本发明通过在原有的建筑底层柱上安装隔震模块和增层预制件，所述隔震模块和增层预制件通过测量建筑底层柱的尺寸，在工厂进行预制造，相比在施工现场进行施工建造，这种方式不仅有效将降低了施工难度，同时也降低了施工周期。

Description

一种装配式地下增层隔震结构及增层隔震施工工艺

技术领域

本发明涉及建筑工程领域，特别涉及一种装配式地下增层隔震结构及增层隔震施工工艺。

背景技术

对既有建筑物进行增层或改造，合理开发利用城市空间资源，是实现可持续发展的重要途径之一。然而，既有钢筋混凝土结构大多基于旧版《建筑结构抗震设计规范》进行设计，由于建筑抗震设计认识不足、抗震设计理念陈旧等因素，导致建筑结构的抗震安全性较低，无法满足新版《建筑结构抗震设计规范》（GB50011-2010）的抗震要求。因此，在既有建筑地下增层改造中，为了使既有建筑满足新时期的抗震设防要求，往往还需对整体结构进行抗震加固。然而，已有的整体结构抗震加固方法，如增大截面法、增设构件法、粘钢加固法、植筋锚固法等，都存在加固周期长、建筑自重增大、破坏原有构件等不足。上述抗震加固方法的不足，将在很大程度上加大了地下增层改造的难度、影响了地下增层改造的质量。首先，上部结构自重明显增大，对地下室增设的支撑柱的承载力有很高的要求，大幅增加施工难度和整体造价；其次，增大截面法采用现浇钢筋混凝土，早期强度较低，易在养护阶段出现结构承载力不足导致的房屋开裂、倾斜等严重安全问题；最后，既有建筑增层改造需要将原有居民、企业等搬迁安置，上述抗震加固进一步增加了增层加固时间，在很大程度上增加了安置成本。因此，如何减少加固时间、不增加上部结构的自重、简化加固流程，成为了地下增层隔震加固研发的重点。

发明内容

本发明的目的是解决现有的建筑在增层隔震施工过程中，施工周期长，施工难度高的问题，提供一种装配式地下增层隔震结构及增层隔震施工工艺，能够有效缩短施工周期，降低施工难度。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：一种装配式地下增层隔震结构，其特征在于：包括建筑底层柱，所述建筑底层柱下端连接有上套筒，所述上套筒下端连接有隔震模块，所述隔震模块下端连接有增层预制件，所述增层预制件包括预制的增层柱和套接在增层柱上端且与隔震模块连接的下套筒，所述隔震模块包括与上套筒连接的上安装板、与下套筒连接的下安装板和连接在上安装板和下安装板之间的隔震垫。

建筑底层柱下端安装的上套筒起连接作用，用于连接安装在安装在上套筒下端的隔震模块。所述隔震模块起隔震作用，能够有效降低外界震动对建筑造成的破坏，提高建筑的抗震性能。所述增层预制件用于延长建筑底层柱的长度，从而拓展了原有建筑的低下空间，实现了开发原有建筑地下空间的目的。所述隔震模块、增层预制件在工厂进行预制造，制造完成的隔震模块和增层预制件只需在施工现场进行组装，相比现有的施工方式，这种方式不仅有效将降低了施工难度，同时也大大降低了施工周期。

作为优选，所述上套筒与建筑底层柱之间设置有细砂混凝土灌注层，所述下套筒和增层柱之间设置有细砂混凝土灌注层。所述细砂混凝土灌注层用于填补上套筒与建筑底层柱、下套筒和增层柱之间的间隙，同时提高连接的牢固度。

作为优选，所述上套筒上设置有与上安装板连接的第一螺栓孔，所述下套筒上设置有与下安装板连接的第二螺栓孔，所述上安装板上设置有与第一螺栓孔数量相同且位置相互对应的第三螺栓孔，所述下安装板上设置有与第二螺栓孔数量相同且位置相互对应的第四螺栓孔。

作为优选，所述建筑底层柱底部侧面设置有若干个第一内连接孔，所述上套筒上设置有与第一内连接孔数量相同且位置相互对应的第一外连接孔，所述第一内连接孔和与第一内连接孔相对应的第一外连接孔上连接有第一螺栓，所述第一螺栓与第一内连接孔之间设置有用于加强连接的第一垫层。所述第一垫层通过橡胶材料制成，通过在螺栓与第一内连接孔之间设置第一垫层，通过第一螺栓的作用，使得第一垫层膨胀与第一内连接孔内部紧密接触，解决了与第一螺栓与第一内连接孔之间无法紧密咬合的问题，增加了螺栓的连接强度。

作为优选，所述增层柱端部侧面设置有若干个第二内连接孔，所述下套筒上设置有与第二内连接孔数量相同且位置相互对应的第二外连接孔，所述第二内连接孔和与第二内连接孔相对应的第二外连接孔上连接有第二螺栓，所述第二螺栓与第二内连接孔之间设置有用于加强连接的第二垫层。所述第二垫层通过橡胶材料制成，通过在螺栓与第二内连接孔之间设置第二垫层，通过第二螺栓的作用，使得第二垫层膨胀与第二内连接孔内部紧密接触，解决了与第二螺栓与第二内连接孔之间无法紧密咬合的问题，增加了螺栓的连接强度。

作为优选，所述上套筒上设置有若干个用于灌注混凝土的第一通孔，所述下套筒上设置有用于灌注混凝土的第二通孔。所述第一通孔和第二通孔用于灌注混凝土，同时还兼具通气孔的作用，在灌注混凝土时，排出内部空气，使得混凝土能够均匀分布。

一种利用权利要求1至6任意一项所述的装配式地下增层隔震结构的增层隔震施工工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1、测量建筑底层柱尺寸，确定拼接位置；

2、制作预制件：根据步骤1中所述测量的数据，制作与建筑底层柱相匹配的增层柱、上套筒、下套筒和隔震模块，将下套筒与增层柱组装制成增层预制件；

3、在建筑底层柱下端安装上套筒；

4、安装隔震模块；

5、安装增层预制件；

6、对外露的钢套筒表面进行防火处理。

步骤1中，通过对建筑底层柱尺寸的预先测量，从而确定合理的拼接位置，同时对建筑底层柱的尺寸测量，对预制件的制作提供了尺寸依据。步骤2中，预制件在工厂进行制造，相比原有在施工现场进行施工制造的方式，在工厂制造能够提供良好的制造环境，从而能够有效降低制作难度，节省制作时间，且制造精度更高。步骤3中，通过在建筑底部安装上套筒，通过上套筒与增层柱预制件进行连接，相比原有的通过剔除建筑底层柱混凝土部分并凿出柱顶钢筋，采用焊接的方式加长柱钢筋，然后支模浇筑混凝土的施工方式，这种连接方式不仅难度低，工时短，且对原有的建筑底层柱破坏小。步骤4中，安装预先制造完成的隔震模块，使得建筑具有良好的抗震性能。步骤5中，增层预制件为预先制造，操作时，只需将增层预制件直接组装到隔震模块下端即可，相比原有的通过剔除建筑底层柱混凝土部分并凿出柱顶钢筋，采用焊接的方式加长柱钢筋，然后支模浇筑混凝土的施工方式，这种连接方式不仅难度低，工时短，且对原有的建筑底层柱破坏小。

作为优选，步骤3中，先在建筑底层柱上钻取第一内连接孔，对建筑底层柱底部进行凿毛，将上套筒上的第一外连接孔分别对准相应的第一内连接孔，分别在第一内连接孔内安装第一垫层，并安装第一螺栓，最后通过设在上套筒上的第一通孔向建筑底层柱与上套筒之间灌注细砂混凝土灌注层。

作为优选，在建筑底层柱上钻取第一内连接孔时，避开建筑底层柱上的钢筋，第一内连接孔直径比第一螺栓直径大3~5 mm，钻孔结束后进行清孔作业。

作为优选，步骤4中，安装隔震模块时，将上安装板通过螺栓固定在上套筒下端，步骤5中，安装增层预制件时，搭建临时支撑，支撑增层预制件并使设置在下套筒上的第二螺栓孔分别对准设置在下安装板上的第四螺栓孔，通过螺栓连接固定，同时浇筑地基使增层柱底部固定在地基上，当地基牢固成型后，撤去临时支撑。

本发明的有益效果是：本发明通过在原有的建筑底层柱上安装隔震模块和增层预制件，所述隔震模块和增层预制件通过测量建筑底层柱的尺寸，在工厂进行预制造，相比在施工现场进行施工建造，这种方式不仅有效将降低了施工难度，同时也降低了施工周期。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为图1中I部放大结构图。

图3为图1中A方向剖视图。

图4为上套筒结构示意图。

图5为下套筒结构示意图。

图6为隔震模块结构爆炸图。

图7为隔震模块剖视图。

图8为图7中II部放大结构图。

图中：1、建筑底层柱，2、上套筒，3、细砂混凝土灌注层，4、第一螺栓，5、第一垫层，6、上安装板，7、隔震垫，8、下安装板，9、下套筒，10、第二螺栓，11、第二垫层，12、增层柱，13、第一外连接孔，14、第一通孔，15、第一螺栓孔，16、第二螺栓孔，17、第二通孔，18、第二外连接孔，19、固定螺丝，20、第三螺栓孔，21、铅芯，22、上封板，23、下封板，24、第四螺栓孔，25、橡胶层，26、钢片，27、保护层。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步描述。

如图1至图8所示，一种装配式地下增层隔震结构，包括建筑底层柱1。本实施例中，所述建筑底层柱1横街面为矩形。所述建筑底层柱1下端（按图1的上下位置关系）连接有与建筑底层柱相匹配的上套筒2。所述上套筒2套接在建筑底层柱1的底部。所述上套筒2呈矩形横截面为矩形的筒状结构。所述上套筒2上端开口。所述上套筒2侧面设置有第一外连接孔13。所述第一连接孔13的数量可根据建筑底层柱的具体尺寸及受力情况进行设置。本实施例中，所述第一外连接孔13共设置有八个，每个侧面上分别设置有两个。所有第一外连接孔13均设置在同一水平面上。所述上套筒2侧面还设置有第一通孔14。本实施例中，所述第一通孔14共设置有八个。上套筒2的每个侧面上均设置有两个第一通孔。所述第一通孔设置在距离上套筒底部五分之之一的位置。所述第一通孔14起灌浆作用，同时兼具通气孔作用。所述上套筒2底部边缘设置水平向外延伸的凸缘。所述凸缘上设置有第一螺栓孔15。本实施例中，所述第一螺栓孔15共这设置有八个。所述第一螺栓孔15均匀分布在凸缘上。

所述建筑底层柱底部侧面设置有与上套筒2上的第一外连接孔13数量相同且位置相互对应的第一内连接孔。所有的第一内连接孔上均设置有第一垫层5。所述第一垫层5为圆筒状结构。所述第一垫层5通橡胶材料制成。所述第一垫层5同时穿过与第一内连接孔相对应的第一外连接孔10。所述第一垫层5外表面与第一内连接孔内表面充分接触。所有第一垫层5中间均连接有第一螺栓4。所述上套筒2与建筑底层柱之间设置有细砂混凝土灌注层3。

所述上套筒2下端连接有隔震模块。所述隔震模块包括隔震垫7、连接在隔震垫7上端的上安装板6和连接在隔震垫下端的下安装板8。所述上安装板6和下安装板8均为矩形板状结构。所述上安装板6上设置有与上套筒2上的第一螺栓孔15数量相同且位置相互对应的第三螺栓孔20。所述上套筒2与上安装板6之间通过螺栓组连接。螺栓同时穿过第一螺栓孔15和与第一螺栓孔15相对应的第三螺栓孔20使上安装板6与上套筒2形成连接。隔震垫7为圆柱体结构。所述隔震垫7包括设置在上端的上封板22和设置在下端的下封板23。所述上封板22和下封板23均为圆形板状结构。所述上封板22与下封板23截面相同。所述上封板22和下封板23中间均设置有圆孔结构。所述上封板22上设置有用于连接上安装板6的螺纹孔。所述第一螺纹孔共设置有六个。所述第一螺纹孔呈环形排列设置。所述下封板23上设置有用于连接下安装板8的第二螺纹孔。所述第二螺纹孔呈圆形排列设置。所述上封板22与下封板23平行设置。所述上封板与下封板之间设置有若干个钢片26。所述钢片26的截面与上封板22的截面相同。钢片26相互平行且等距设置。相邻两个钢片26之间设置有橡胶层25。所述隔震垫7中间设置有圆柱体的铅芯21。所述隔震垫侧面包裹有橡胶制成的保护层27。

所述上安装板6下端面设置有圆形的第一凹槽。所述第一凹槽截面与隔震垫截面相同。所述隔震垫7上端连接在第一凹槽内。所述上安装板6上设置有与上封板22上的第一螺纹孔数量相同且位置相互对应的第一沉孔。所述上安装板6与隔震垫7之间通过螺栓方式连接。螺栓穿过第一沉孔与第一沉孔相对应的第一螺纹孔相连。所述下安装板上表面设置有圆形的第二凹槽。所述第二凹槽的截面与隔震垫截面相同。所述隔震垫7下端连接在第二凹槽内。所述下安装板8上设置有下封板23上的第二螺纹孔数量相同且位置相互对应的第二沉孔。所述下安装板8与隔震垫7之间通过螺栓方式连接。螺栓穿过第二沉孔与第二沉孔相对应的第二螺纹孔相连。所述下安装板8还设置有若干个第四螺栓孔24。本实施例中，所述第四螺栓孔24共设置有八个。所述第四螺栓孔24分别设置在下安装板8边缘位置。

所述隔震模块下方连接有预制的增层预制件。所述增层柱预制件包括增层柱12和套接在增层柱12上端下套筒9。本实施例中，所述增层柱9横截面为矩形。所述增层柱9下端连接地基。所述下套筒6为下端开口的矩形筒状结构。所述下套筒9套接在增层柱9的上端。所述下套筒6上端边缘处设置有向水平向外延伸的凸缘。所述凸缘上设置与第四螺栓孔数量相同且位置相互对应的第二螺栓孔16。所述下套筒6侧面设置有八个第二外连接孔18。下套筒6的每个侧面分别设置有两个第二外连接孔18。所述的第二外连接孔18分别位于同一水平面上。所述下套筒侧面设置有八个第二通孔17。所述下套筒6每个侧面分别设置有两个第二通孔17。所述第二通孔均设置在距离下套筒上端面

所述增层柱12上端侧面设置有与第二外连接孔数量相同且位置相互对应的第二内连接孔。所有第二内连接孔上均连接有第二垫层11。所述第二垫层11为圆筒状结构。所述第二垫层11通过橡胶材料制成。所述第一垫层11同时穿过与第二内连接孔相对应的第二外连接孔12。所述第二垫层11外表面与第二内连接孔内表面充分接触。所有第二垫层11中间均接有第二螺栓10。所述下套筒与增层柱12之间设置有细砂混凝土灌注层。

利用本发明对既有建筑进行地下增层隔震施工改造时，其施工工艺包括如下具体步骤：

1、测量建筑底层柱尺寸，确定拼接位置。对建筑底层柱尺寸的测量，确定底层柱与地下室增层装配式钢筋混凝土柱拼接位置。

2、制作预制件。根据步骤1中测量数据制作与建筑底层柱相匹配的增层柱、上套筒、下套筒和隔震模块，将下套筒与增层柱通过螺栓进行连接，在下套筒与增层柱之间灌注细砂混凝土灌注层，使得增层柱与下套筒组装形成增层预制件。增层柱的截面面积可根据建筑的具体情况进行设定，增层柱的截面面积可大于或者小于建筑底层柱的截面面积。作为优选方案，增层柱的截面面积与建筑底层柱的截面面积相同。

3、在建筑底层柱上安装上套筒。在建筑底层柱底面及底部侧面上凿毛，在建筑底层柱上钻取用于连接上套筒的第一内连接孔，将上套筒套接在建筑底层柱的下端，将上套筒上的第一外连接孔分别对准相应的第一内连接孔，分别在第一内连接孔内安装第一垫层，并安装第一螺栓，最后通过设在上套筒上的通孔向建筑底层柱与上套筒之间灌注细砂混凝土灌注层。

在凿毛作业中在柱底混凝土面上凿出凹凸面，同时控制凹陷深度与突起高度间的高差在3~5 mm。

在建筑底层柱上钻取第一内连接孔时，避开建筑底层柱钢筋。第一内连接孔直径比第一螺栓直径大3~5 mm，钻孔结束后进行清孔作业。清孔作业方法为毛刷伸至孔底反复来回扫动，把灰尘和残渣带出，再通入压缩空气进一步吹净孔内浮尘。用脱脂棉蘸取丙酮或酒精擦洗螺栓孔内壁，不得使用水擦洗孔洞内壁。清孔结束后，用干净的脱脂棉将螺栓孔封闭。

在建筑底层柱与上套筒之间灌注细砂混凝土灌注层时，先配制细砂混凝土，拌合用水应符合现行行业标准《混凝土用水标准》JGJ 63的有关规定；加水量应细砂混凝土配置的要求确定，并应按重量计量；细砂混凝土应采用电动设备搅拌充分、均匀，并宜静置2 min后使用；搅拌完成后，不得再次加水；每工作班应检查灌浆料拌合物初始流动度不少于1次，强度检验试件的留置数量应符合验收及施工控制要求。灌浆操作全过程应有专职检验人员负责现场监督并及时形成施工检查记录；灌浆施工时，环境温度应符合细砂混凝土使用说明书要求；环境温度低于5℃时不宜施工，低于0℃时不得施工；当环境温度高于30℃时，应采取降低细砂混凝土拌合物温度的措施；灌浆作业应采用压浆法从下灌浆孔注入，当灌浆料拌合物从构件其他灌浆孔、出浆孔流出后应及时封堵；细砂混凝土在加水后30 min内用完。

4.安装隔震模块：通过螺栓将隔震模块安装到上套筒下端。安装时，隔震模块上的第三螺栓孔分别对准上套筒上的第一螺栓孔，螺栓同时穿过第三螺栓孔和与之对应的第一螺栓孔，将隔震模块安装到上套筒下端。

5.将增层预制件安装到隔震模块下方。安装时，将设置在下套筒上的第二螺栓孔分别对准设置在下安装板上的第四螺栓孔，搭建临时支撑，使增层预制件保持现有位置不动，螺栓同时穿过第二螺栓孔和与之对应的第四螺栓孔，将增层预制件与隔震模块固定，同时浇筑地基使增层柱底部固定在地基上。当地基牢固成型后，撤去临时支撑。

6、对外露的钢套筒表面进行防火处理。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明的简单变换后的结构均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种装配式地下增层隔震结构，其特征在于：包括建筑底层柱（1），所述建筑底层柱（1）下端连接有上套筒（2），所述上套筒（2）下端连接有隔震模块，所述隔震模块下端连接有插入地基的增层预制件，所述增层预制件包括预制的增层柱（12）和套接在增层柱（12）上端且与隔震模块连接的下套筒（9），所述增层柱（12）底部插入地基土层，所述隔震模块包括与上套筒连接的上安装板（6）、与下套筒连接的下安装板（8）和连接在上安装板和下安装板之间的隔震垫（7）；

所述建筑底层柱（1）底部侧面设置有若干个第一内连接孔，所述上套筒（2）上设置有与第一内连接孔数量相同且位置相互对应的第一外连接孔（13），所述第一内连接孔和与第一内连接孔相对应的第一外连接孔上连接有第一螺栓（4）；

所述增层柱（12）端部侧面设置有若干个第二内连接孔，所述下套筒（9）上设置有与第二内连接孔数量相同且位置相互对应的第二外连接孔（18），所述第二内连接孔和与第二内连接孔相对应的第二外连接孔（18）上连接有第二螺栓（10）；

所述上套筒（2）上设置有若干个用于灌注混凝土的第一通孔（14），所述下套筒（9）上设置有用于灌注混凝土的第二通孔（17）。

2.根据权利要求1所述的一种装配式地下增层隔震结构，其特征在于，所述上套筒（2）与建筑底层柱（1）之间设置有细砂混凝土灌注层，所述下套筒（9）和增层柱（12）之间设置有细砂混凝土灌注层。

3.根据权利要求1所述的一种装配式地下增层隔震结构，所述上套筒（2）上设置有与上安装板（6）连接的第一螺栓孔（15），所述下套筒（9）上设置有与下安装板（8）连接的第二螺栓孔（16），所述上安装板（6）上设置有与第一螺栓孔（15）数量相同且位置相互对应的第三螺栓孔（20），所述下安装板（8）上设置有与第二螺栓孔（16）数量相同且位置相互对应的第四螺栓孔（24）。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种装配式地下增层隔震结构，其特征在于，所述第一螺栓（4）与第一内连接孔之间设置有用于加强连接的第一垫层（5）。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种装配式地下增层隔震结构，其特征在于，所述第二螺栓（10）与第二内连接孔之间设置有用于加强连接的第二垫层（11）。

6.一种利用权利要求1至5任意一项所述的装配式地下增层隔震结构的增层隔震施工工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1、测量建筑底层柱尺寸，确定拼接位置；

2、制作预制件：根据步骤1中所述测量的数据，制作与建筑底层柱相匹配的增层柱（12）、上套筒（2）、下套筒（9）和隔震模块，将下套筒（9）与增层柱（12）组装制成增层预制件；

3、在建筑底层柱（1）下端安装上套筒（2）；

4、安装隔震模块；

5、安装增层预制件；

6、对外露的钢套筒表面进行防火处理。

7.根据权利要求6所述的一种增层隔震施工工艺，其特征在于，步骤3中，先在建筑底层柱上钻取第一内连接孔，对建筑底层柱（1）底部进行凿毛，将上套筒（10）上的第一外连接孔（10）分别对准相应的第一内连接孔，分别在第一内连接孔内安装第一垫层（5），并安装第一螺栓（4），最后通过设在上套筒（2）上的第一通孔（14）向建筑底层柱（1）与上套筒（2）之间灌注细砂混凝土灌注层。

8.根据权利要求7所述的一种增层隔震施工工艺，其特征在于，在建筑底层柱（1）上钻取第一内连接孔时，避开建筑底层柱（1）上的钢筋，第一内连接孔直径比第一螺栓（4）直径大3~5 mm，钻孔结束后进行清孔作业。

9.根据权利要求6或7或8或所述的一种增层隔震施工工艺，其特征在于，步骤4中，安装隔震模块时，将上安装板（6）通过螺栓固定在上套筒（2）下端，步骤5中，安装增层预制件时，搭建临时支撑，支撑增层预制件并使设置在下套筒（9）上的第二螺栓孔（16）分别对准设置在下安装板上的第四螺栓孔（24），通过螺栓连接固定，同时浇筑地基使增层柱（12）底部固定在地基上，当地基牢固成型后，撤去临时支撑。