既有建筑隔震加固施工流程的制作方法

本发明属于既有建筑抗震加固改造技术领域，具体涉及一种既有建筑隔震加固的施工流程，应用于地震区建筑结构隔震加固框架柱托换时使用。

背景技术：

在既有建筑的隔震加固改造工程中，隔震层施工的一般次序是：土方开挖、托换支架、切割柱混凝土、浇筑下支墩、安装隔震支座、浇筑上支墩及顶部梁板。之后才能进行上部建筑装潢工程的施工，这种施工可称之“直线式”施工流程。

现有的“直线式”施工流程，一般地，从土方开挖、托换支架施工、浇筑下支墩、安装支座、浇筑上支墩，养护，拆除托换支架、浇筑梁板混凝土，养护，地面及首层装饰工程施工，……。施工内容沿一条直线，不能较差施工，造成总工期较长。另外，在开工后很快就需要隔震支座，一般地由于隔震支座的生产与检测需要较长，难免会造成窝工。根据项目施工经验，完成全部隔震加固和必要的恢复和装饰工程，总工期约80～90天。

“直线式”施工具有以下主要特征：

(1)设置型钢柱与钢托梁形成的托换支架；

(2)托梁采用对拉螺杆或其他方式与混凝土柱连接；

(3)先切割柱混凝土，再安装隔震支座，最后浇筑上支墩和梁板结构。

(4)托换支架服役时间，始于切割柱混凝土之前，终于支座安装完毕，甚至终于上支墩混凝土养护龄期结束。

“直线式”施工，存在以下问题：

(1)托架结构的制作，采用型钢梁柱焊接而成，用钢量大，制作费材、费工，且不易重复利用；

(2)柱切割“绳锯”，速度慢，价格高，切割的混凝土面难于满足隔震支座安装的平整度要求；

(3)托架支托时间长，风险大。周围场地的微振动对建筑安全有影响。若偶遇地震，建筑的安全风险极大；

(4)造价高。这主要体现在材料消耗、托架制作和支托时间上。

隔震技术在理论研究、隔震支座制造技术、隔震分析与设计都已经相当成熟和完善。但是，现有的托换施工技术却是费材、费时、费工，费钱、风险高。这严重地阻碍了隔震技术在既有建筑的隔震加固中的应用。

既有的大量中小学校舍和医院，抗震标准不满足国家标准的规定，由于加固施工工期长影响教学工作，致使抗震加固工作无法开展。在抗震加固中，隔震技术相比抗震技术具有突出的技术经济优越性，施工工期也大大缩短，但仍不能满足教学和医院使用的实际需要。因此，需要提高隔震加固的施工水平，降低造价、缩短工期。满足实际工程的需要。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，在充分认知隔震结构特点，充分利用结构构件的承载能力的基础上，通过优化上支墩的构造、隔震支座的安装方法、托换结构的巧妙设置，优化施工流程一系列成套技术，彻底革新了隔震加固的托换施工技术。解决了传统托换技术存在的问题，能够有效地提高隔震加固的施工水平，降低造价、缩短工期。

为实现上述的技术目的，本发明将采取如下的技术方案：

一种既有建筑隔震加固施工流程，包括以下步骤：

(1)根据既有建筑隔震加固的设计需求以及所选择隔震支座的结构特点，确定隔震支座在既有建筑隔震层空间内的安装位置，确定处于隔震支座上方的上支墩、处于隔震支座下方的下支墩，确定用于将隔震支座安装在上支墩、下支墩之间的连接措施，其中：

上支墩、下支墩均为既有结构柱和新浇混凝土结构的组合结构；

连接措施包括上部连接措施、下部连接措施；上部连接措施包括上预埋板、支座上连接板、焊接锁紧件及灌浆料；下部连接措施包括下预埋板、支座下连接板、焊接锁紧件及灌浆料；

隔震支座的上方通过上部连接措施与上支墩连接，隔震支座的下方通过下部连接措施与下支墩连接；

(2)浇筑上支墩、下支墩

根据步骤(1)确定的上支墩、下支墩的具体结构，分别植筋或绑扎钢筋，先浇筑形成下支墩，再浇筑形成上支墩；

浇筑下支墩时，顶面设置下预埋板，下预埋板通过板锚固筋锚固在下支墩的新浇混凝土结构内；浇筑上支墩时，底面设置上预埋板，上预埋板通过板锚固筋锚固在上支墩的新浇混凝土结构内；

(3)安装托换结构

在上、下支墩之间安装若干支柱，各支柱的两端分别与上、下支墩对应顶紧；

(4)切割结构柱

切除隔震支座安装高度范围内的结构柱；

(5)安装隔震支座

先将隔震支座就位，此时隔震支座的上端通过螺栓组件安装支座上连接板，隔震支座的下端通过螺栓组件安装支座下连接板；接着，分别以支座上连接板、支座下连接板的各螺栓组件的轴线为基准，对应地在上预埋板、下预埋板的板面焊接螺纹锁紧件；然后，通过上预埋板的螺纹锁紧件与支座上连接板上对应的螺栓组件的配合连接，将隔震支座上端通过支座上连接板安装到上预埋板；同理，通过下预埋板的螺纹锁紧件与支座下连接板上对应的螺栓组件的配合连接，将隔震支座下端通过支座下连接板安装到下预埋板；

(6)灌注灌浆料拌合物

在上支墩底面与支座上连接板之间、下支墩顶面与支座下连接板之间，分别灌注灌浆料拌合物；

(7)拆除托换结构。

拆除支柱，托换完成。

作为本发明的进一步改进，步骤(2)中所述上支墩通过下述步骤浇筑而成：

2.1、先将支墩锚固筋与既有结构柱主筋焊接部位对应位置处的外层混凝土保护层剔除，形成周圈的凹槽，并露出该部位的结构柱主筋；

2.2、采用焊接固定的方式，将各支墩锚固筋一一焊接固定到既有结构柱主筋上，使得各支墩锚固筋能够与既有结构柱主筋形成灯笼筋；

2.3、在支墩锚固筋与既有结构柱主筋焊接部位的外侧布置水平封闭箍筋，以使水平封闭箍筋箍紧支墩锚固筋与既有结构柱主筋的焊接部位；

2.4、设置上支墩主筋：在灯笼筋范围内布置x、y、z三个方向的上支墩主筋，主筋采用箍筋形状，将原承重框架柱混凝土柱围合呈钢筋笼；

2.5、上支墩的下表面布置上预埋板及板锚固筋；

2.6、按照正常施工要求，浇筑混凝土层，形成上支墩。

作为本发明的进一步改进，所述支墩锚固筋呈形设置；该形锚固筋的两个焊接端，通过将c形钢筋的两端分别向内弯折以对应形成。

作为本发明的进一步改进，水平封闭箍筋布置于与形锚固筋焊接端相邻的弯折位置处。

作为本发明的进一步改进，所述支墩锚固筋包括柱边锚固筋以及柱角部锚固筋；柱边锚固筋垂直既有结构柱柱边布置；而柱角部锚固筋的布置方式具有两种，其中一种沿既有结构柱对角线方向布置，此时，既有结构柱主筋与支墩锚固筋数量一致，且支墩锚固筋与既有结构柱主筋一一对应布置；另外一种布置方式的柱角部锚固筋包括两根，各自紧靠着既有结构柱对角线垂直于既有结构柱柱边布置。

作为本发明的进一步改进，支柱采用整个钢管柱或钢管混凝土柱。

作为本发明的进一步改进，步骤(5)中，所述螺栓锁紧件为锁紧螺栓或者螺纹套筒。

作为本发明的进一步改进，所述上、下预埋板均呈矩形、正方形或圆形；且所述上、下预埋板呈矩形或正方形时，在预埋板的每一条板边的中部位置处均配置一阻或多组板锚固筋。

作为本发明的进一步改进，步骤(4)的切割结构柱具体是采用水钻切割法进行的，包括以下步骤：

4.1、在上支墩底面，钻一排孔，并补钻凸起部分，形成切割面；

4.2、在下支墩顶面，钻一排孔，并补钻凸起部分，形成切割面；

4.3切割时，结构柱的钢筋和混凝土一并切除。

作为本发明的进一步改进，在步骤(6)所述的灌注灌浆料拌合物后，还存在一个二次注浆步骤，具体是：采用压力注浆，将支座上连接板与上支墩之间、支座下连接板与下支墩之间的混凝土收缩裂缝进行注浆，确保隔震支座与上支墩、下支墩之间填充密实。

根据上述的技术方案，相对于现有技术，本发明具有如下的优点：

(1)施工组织合理

本发明所述的隔震加固方法，土建施工可以一口气地完成从下支墩到顶板梁板的施工，混凝土养护期间可以进行上部地面和装饰恢复工程的准备，柱切割和隔震支座的准备工作，同时也可施工室外工程。依靠减少混凝土浇筑次数、交叉作业等流程优化，考虑混凝土龄期的变化，总工期一般可提前30天左右。

(2)充分利用结构构件

本发明充分利用结构构件的承载能力进行托换，不再需要型钢托架的制造、安装。仅需钢管短柱(顶托支柱)。材料消耗大大减少。施工简便、易行。

(3)风险小、易控

本发明结构柱的切割和减震支座的安装，一般2天即可完成，因此，建筑只有2天时间内有安全风险。

附图说明

图1是本发明所述既有建筑隔震加固的施工流程图；

图2是本发明所述既有建筑隔震加固的施工结构图；

图3是本发明所述上支墩构造示意图；

图4是本发明所述隔震支座安装示意图；

图5是本发明所述的托换结构示意图；

图中：11、上支墩的新浇混凝土；12、上支墩的原结构柱；2、隔震支座；31、下支墩的新浇混凝土；32、下支墩的原结构柱；

11‐1、支墩锚固筋；11‐2、水平封闭箍筋；11‐3、保护层凹槽；11‐4、柱主筋；11‐5、外部混凝土层；12、结构柱；

41‐预埋板；42‐板锚固筋；43‐螺栓锁紧件；44‐灌浆料拌合物；45‐螺栓组件；46‐支座连接板；

51‐顶托支柱；52‐钢楔；6‐待截断结构柱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)。

本发明所述的一种既有建筑隔震加固施工流程，如图1、图2所示，包括以下步骤：

(1)根据既有建筑隔震加固的设计需求以及所选择隔震支座的结构特点，确定隔震支座在既有建筑隔震层空间内的安装位置，确定处于隔震支座上方的上支墩、处于隔震支座下方的下支墩，确定用于将隔震支座安装在上支墩、下支墩之间的连接措施，其中：

上支墩、下支墩均为既有结构柱和新浇混凝土结构的组合结构；上支墩的上部是框架柱，与首层梁板形成整体刚性水平构件；下支墩的下部是结构的基础。

连接措施包括上部连接措施、下部连接措施；上部连接措施包括上预埋板和支座上连接板；下部连接措施包括下预埋板和支座下连接板；

隔震支座的上方通过上部连接措施与上支墩顶紧，隔震支座的下方通过下部连接措施与下支墩顶紧；

具体地，隔震支座安装在上、下支墩之间，隔震支座是可拆卸式的，采用螺栓与上、下支墩的预埋板上的焊接螺母连接。并且支座与预埋板之间设置有灌浆料拌合物以及压力注浆。

隔震结构的托换结构充分利用了上、支墩的承载能力，支柱高度小，托换时间大大缩短，结构的安全可靠性高。

(2)浇筑上支墩、下支墩

根据步骤(1)确定的上支墩、下支墩的具体结构，分别植筋或绑扎钢筋，先浇筑形成下支墩，再浇筑形成上支墩；

浇筑下支墩时，顶面设置下预埋板，下预埋板通过板锚固筋锚固在下支墩的新浇混凝土结构内；浇筑上支墩时，底面设置上预埋板，上预埋板通过板锚固筋锚固在上支墩的新浇混凝土结构内；所述上、下预埋板均呈矩形、正方形或圆形；且所述上、下预埋板呈矩形或正方形时，在预埋板的每一条板边的中部位置处均配置一阻或多组板锚固筋。

下支墩可以采用现有的浇筑方法来浇筑；而上支墩通过下述步骤浇筑而成：

2.1、先将支墩锚固筋与既有结构柱主筋焊接部位对应位置处的外层混凝土保护层剔除，形成周圈的凹槽，并露出该部位的结构柱主筋；其中：所述支墩锚固筋，如图3所示，呈形设置；该形锚固筋的两个焊接端，通过将c形钢筋的两端分别向内弯折以对应形成；所述支墩锚固筋包括柱边锚固筋以及柱角部锚固筋；柱边锚固筋垂直既有结构柱柱边布置；而柱角部锚固筋的布置方式具有两种，其中一种沿既有结构柱对角线方向布置，此时，既有结构柱主筋与支墩锚固筋数量一致，且支墩锚固筋与既有结构柱主筋一一对应布置；另外一种布置方式的柱角部锚固筋包括两根，各自紧靠着既有结构柱对角线垂直于既有结构柱柱边布置；

2.2、采用焊接固定的方式，将各支墩锚固筋一一焊接固定到既有结构柱主筋上，使得各支墩锚固筋能够与既有结构柱主筋形成灯笼筋；

2.3、在支墩锚固筋与既有结构柱主筋焊接部位的外侧布置水平封闭箍筋，以使水平封闭箍筋箍紧支墩锚固筋与既有结构柱主筋的焊接部位；其中：水平封闭箍筋布置于与形锚固筋焊接端相邻的弯折位置处；

2.4、设置上支墩主筋：在灯笼筋范围内布置x、y、z三个方向的上支墩主筋，主筋采用箍筋形状，将原承重框架柱混凝土柱围合呈钢筋笼；

2.5、上支墩的下表面布置上预埋板及板锚固筋；

2.6、按照正常施工要求，浇筑混凝土层，形成上支墩。

(3)安装托换结构

在上、下支墩之间安装若干支柱，各支柱的两端分别与上、下支墩对应顶紧；

支柱采用整个钢管柱或钢管混凝土柱，设置在于上下支墩之间、隔震支座安装位置处的外侧，支座可以灵活装拆。

支柱顶紧后，可切割隔震支座安装位置处的柱混凝土，安装隔震支座，填充隔震支座与上、下支墩之间的空隙，并注浆挤密之后，但混凝土强度达到要求后，拆除支柱。

根据这一步骤，可以形成如图(5)所示的托换结构，包括支柱、上支墩与下支墩。上、下支墩分别为隔震支墩上、下的支撑结构，支柱采用楔板与上支墩、下支墩顶紧。

(4)切割结构柱

切除隔震支座安装高度范围内的结构柱；

切割时，需要注意以下几点：

(4.1)柱采用水钻切割法；

(4.2)在上支墩底面，钻一排孔，并补钻凸起部分，形成切割面；

(4.3)在下支墩顶面，钻一排孔，并补钻凸起部分，形成切割面；

(4.4)切割时钢筋和一并切除，通过灌浆和注浆，与隔震支座可靠连接；

(5)安装隔震支座

先将隔震支座就位，此时隔震支座的上端通过螺栓组件安装支座上连接板，隔震支座的下端通过螺栓组件安装支座下连接板；接着，分别以支座上连接板、支座下连接板的各螺栓组件的轴线为基准，对应地在上预埋板、下预埋板的板面焊接螺纹锁紧件；然后，通过上预埋板的螺纹锁紧件与支座上连接板上对应的螺栓组件的配合连接，将隔震支座上端通过支座上连接板安装到上预埋板；同理，通过下预埋板的螺纹锁紧件与支座下连接板上对应的螺栓组件的配合连接，将隔震支座下端通过支座下连接板安装到下预埋板；其中：所述螺栓锁紧件为锁紧螺栓或者螺纹套筒。通过步骤(5)，可以得到如图4所示的隔震支座安装构造。

(6)灌注灌浆料拌合物

在上支墩底面与支座上连接板之间、下支墩顶面与支座下连接板之间，分别灌注灌浆料拌合物；

(7)二次注浆

待灌浆料强度达到设计要求后，利用压力注浆，将灌浆料顶部与结构构件的微细缝隙填充密实。具体是：采用压力注浆，将支座上连接板与上支墩之间、支座下连接板与下支墩之间的混凝土收缩裂缝进行注浆，确保隔震支座与上支墩、下支墩之间填充密实。

(8)拆除托换结构。

拆除支柱，托换完成。

施工要求：

(1)结构构件应按照能够满足托换是的受力需求进行强度、刚度的设计，因此，上支墩新旧混凝土之间的抗剪强度设计尤为关键。

(2)混凝土柱的切割机具，考虑隔震支座安装标高、水平度的精度要求，现场切割面无法达到隔震支座预埋板、连接板的机械支座精度要求，需要采取其他措施，弥补两者之间的空隙。

(3)隔震支座的安装，要充分考虑安装空间、混凝土切割面的标高及水平度精度、连接措施等而设计与之适应的安装方式。

(4)安全应急预案。可设置必要的三角支撑架设置在房屋四角、纵横两当先设置，形成稳定的结构约束机构，防止振动对建筑的破坏。

3、与现有技术相比，本发明的效果和益处在于：

(1)省材

“后托换”成套技术，基本不再型钢梁柱等材料，钢材材料消耗大大降低。每个支座大约节省钢材0.6～1.2吨。

(2)省工

“后托换”成套技术，取消了型钢托架制作与拆除，混凝土切割采用水钻法，不需要绳锯切割也不需人工凿除，施工快捷方便。

(3)省时

“后托换”技术施工，减少了混凝土养护次数，隔震层内部托换施工可以和顶板上部的装修施工同时进行。与现有直线式施工相比，能节约总工期30天左右。对比中小学校舍的抗震加固工程，相比原先80～90天的最短工期，可缩短至50～60天，利用暑假期间能够稳妥地完成施工。对于医院建筑的隔震加固，也能缩短工期30天天，大大减少对医护工作的干扰。

(4)安全风险小

现有技术，托换支架的支托时间30天左右，而托架没有与柱等效的抗弯抗剪承载能力，这期间上部建筑完全由托架支撑，建筑的安全风险较大。“后托换技术，托换过程简单快速，1.5天左右就能完成托换。短柱高度小，稳定性好。因此，“后托换”技术对建筑的安全影响很小。

(5)造价低

后托换施工技术，由于省材、省工、省时，托换工程总造价明显降低，在先托换施工造价基础上可节省50％直接费用。