大板房墙板节点全方位三维钢板贴角三轴预应力加固方法与流程

1.本发明涉及大板房节点加固技术领域，具体涉及一种大板房墙板节点全方位三维钢板贴角三轴预应力加固方法。


背景技术：

[0002]“大板房”是通过预制的钢筋混凝土大板拼合焊接而成的钢筋混凝土结构形式，涌现于上世纪七八十年代。根据国家的有关规定，钢筋混凝土结构住宅的耐用年限为60年，砖混结构住宅的耐用年限为50年，而大板房作为一种特殊的钢筋混凝土大板结构形式，国家并没有关于其耐用年限的专门规定。“大板房”中一块薄混凝土板就是一堵墙，大板建筑主要特点是工业化装配式建造的房屋，所有房屋的构件均在预制工厂制造，施工现场只有装配，没有砌筑、混凝土等建筑施工，房屋的墙都是预制墙板，基本上一个墙面就是一块墙板，相对常见的楼板要大很多，所以叫大板房，如图1所示。大板房与砖混住宅相比，造价相当，可节约水泥1/3，节约木材1/4，用钢量略高，每平方米多用1.5公斤。
[0003]
整个结构无构造柱、无圈梁；更为严重的是大板墙竖向构造联结极差(上墙板仅直接置于下墙板上),从而沿竖向在楼面处形成“断层”，在地震作用下容易形成两种严重破坏:
①
墙与墙之间无可靠联结,在地震作用下，可能形成可变体系，节点极易松开使墙和楼板自由错动,导致房屋倒塌；
②
所有墙体沿竖向在楼面处无可靠联结而形成“断层”,在地震作用下极易产生层间滑移。
[0004]
随着时代的进步，大板房渐渐的消失在了人们的视野当中。最主要是由于大板房屋抗震能力差，大板容易出现开裂，存量大板房量大质劣，时间越久，大板房暴露出来的问题就越多，如隔音差、结构性能下降等。楼板墙板交汇处为空间节点，是大板房承载、抗震的薄弱环节，随着社会的发展及人们生活水平的提高，2008年以来，国家就将大板房的改造列入棚户区的改造，而节点的加固又是提升大板房结构性能的关键和难点。
[0005]
对于大板房，由于预制墙体材料，在墙板节点处承载力明显不能满足长期的使用的要求，为整个大板房承载力的薄弱面，因此，有必要专门对墙板节点位置进行进行加固。
[0006]
目前对大板房及其节点的加固方式(大板住宅楼抗震加固新措施
‑
徐家云)有：
①
增设构造柱。所有内外墙交接处(节点)和楼梯间四角均设构造柱,柱必须与所有相邻墙牢固联结,楼板上、下500mm高范围设钢板箍,内墙交接处设置异形构造柱,楼板处构造柱应满足现行抗震规范要求；
②
增设圈梁。每层增加圈梁，圈梁与构造柱连结牢固，内墙圈梁可用钢拉杆的形式代替(拉杆位于楼板底部并嵌人墙体,然后用水泥砂浆填平)；
③
增加横墙连接。横墙上、下板缝处凿v型缝，并灌高强结构胶，胶渗入缝内70mm，自上而下逐层灌缝(或在横墙孔内灌注高强细石混凝土，其高度约为横墙水平缝上下各500mm)；
④
加固山墙。山墙增设钢筋混凝土墙，钢筋网与山墙可靠联结。
[0007]
这种综合结构加固，相当于板房再造，虽然能够使板房整体抗震性能得到提升，但是对于节点位置仅在整个竖直面内布置构造柱，其节点位置承载力仍不够，还需对大板房节点位置进行加固优化。


技术实现要素：

[0008]
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是：提供一种大板房墙板节点全方位三维钢板贴角三轴预应力加固方法。该方法能够提供三个轴向的预应力。
[0009]
本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：
[0010]
一种大板房墙板节点全方位三维钢板贴角三轴预应力加固方法，该方法针对多层结构大板房，相邻层之间有楼板进行划分，楼板承接的上下两层之间的墙板和楼板在节点轴的位置交汇形成节点结构，楼板和墙板在节点轴位置两两相互垂直，以楼板所在平面为x、y平面，以垂直于楼板方向为z轴方向，形成空间坐标系，以每个节点为中心，墙板和楼板将空间坐标系分成八个象限，在每个象限内安装有三维钢板贴角，将节点位置用三维钢板贴角进行全方位包裹，能够通过高强螺栓调节三轴预应力；
[0011]
所述三维钢板贴角具有三个相互垂直的板面，三个板面的相交点为直角，相交点恰好紧贴在节点位置，三个板面分别与对应的两个墙板和楼板面紧贴；每个板面上均阵列开设有多个螺栓孔，相邻象限内的两个三维钢板贴角的相对板面通过紧固螺栓穿过两个相应板面的螺栓孔进行固定，连接左右象限的两个板面的紧固螺栓需穿过两个板面所贴紧的墙板；连接上下象限的两个板面的紧固螺栓需穿过这两个板面所贴紧的楼板。
[0012]
所述节点结构包括空间节点、左右半空间节点、上下半空间节点或1/4空间节点。
[0013]
在空间节点处以楼板所在平面为中心上下都设置有墙板，空间每层墙板形成十字架结构，上下层八块楼板和八块墙板在节点交汇处形成空间的八个象限，八个象限所使用的三维钢板贴角结构基本相同，三维钢板贴角的三个板面尺寸相同，均具有四个螺栓孔，四个螺栓孔呈阵列布置。
[0014]
该加固方法的步骤是：
[0015]
步骤一，用钢筋位置探测仪，探明墙板和楼板中钢筋的位置，使穿过墙板和楼板的开孔错开板内钢筋位置，并标注开孔位置；
[0016]
步骤二，根据加固要求及节点结构，选择确定三维钢板贴角的尺寸、厚度，并按墙板、楼板的开孔位置对应在三维钢板贴角上开孔；
[0017]
步骤三，将多个三维钢板贴角的相交点与节点位置紧贴，再通过螺栓穿过相应位置的螺栓孔进行连接固定，通过调节三个方向螺栓的松紧程度，给予墙板节点施加三轴预应力加固，预应力的大小以实际工程需要进行设置；
[0018]
步骤四，对三维钢板贴角进行刷涂防腐处理，在大板房外表面的新增三维钢板贴角位置及其周围还要做防水处理。
[0019]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0020]
①
本发明针对已有大板房墙板节点进行加固，直接在节点外设置全方位包裹的多块三维钢板贴角(如图4中为八块三维钢板贴角)，使得多块三维钢板贴角能够对大板房墙板节点位置进行三轴预应力加固，且三维钢板贴角在布置时，只在墙板中定位钻孔用于安置预应力高强螺栓，不破坏节点核心区固有的结构性能。
[0021]
②
加固用元件在工厂批量制作，在现场拼装施工，加固施工速度快；
[0022]
③
多块三维钢板贴角实施了对节点的全包裹，能够实现对节点的三轴预应力加固；
[0023]
④
能够适用于各种材质的梁柱节点的加固。节点材料可以是混凝土、钢材和木材；
[0024]
⑤
本发明能够在x、y、z三轴方向上对节点施加预应力，且预应力大小可以调整，使得节点一次受力和二次受力同步，能避免节点超载时出现梯次破坏；
[0025]
⑥
加固施工没有湿作业，加固施工完成后，节点可以立即承载；
附图说明
[0026]
图1为大板房空间效果图。
[0027]
图2为本发明大板房墙板一种情况的空间节点轴测图和模型示意图，其中a为板房节点的轴测图，b为板房节点的模型图。
[0028]
图3为本发明中楼板和墙板的交汇轴的结构示意图，图中阴影部分即可认为为节点核心区域。
[0029]
图4为本发明一种实施例大板房墙板空间节点(多层建筑的中间层)加固后的结构示意图。
[0030]
图5为本发明一种实施例的三维钢板贴角的结构示意图。
[0031]
图6为本发明一种实施例大板房墙板半空间(房顶层)节点加固后的结构示意图。
[0032]
图7为本发明一种实施例的三维钢板贴角的结构示意图。
[0033]
图8屋顶角节点加固后内视图。
[0034]
图9.屋顶角节点加固后外视角图。
[0035]
图10.中间层角节点加固后内视角图。
[0036]
图11.中间层角节点加固后外视角图。
[0037]
图12为本发明一种实施例的三维钢板贴角的结构示意图。
[0038]
图13为本发明一种实施例的三维钢板贴角的结构示意图。
[0039]
图14为本发明一种实施例的三维钢板贴角的结构示意图。
[0040]
图中，1为节点轴，2为楼板，3为墙板，4紧固螺栓，5为三维钢板贴角，111为三边带法兰的角铁。
具体实施方式
[0041]
下面结合实施例及附图进一步解释本发明，但并不以此作为对本技术保护范围的限定。
[0042]
本发明大板房墙板节点全方位三维钢板贴角三轴预应力加固方法，该方法针对多层结构大板房，相邻层之间有楼板2进行划分，楼板承接的上下两层之间的墙板3和楼板在节点轴1的位置交汇形成节点结构(图2)，节点轴1所涉及的区域认为是节点核心区域(图3)，楼板和墙板在节点轴位置两两相互垂直，节点结构包括空间节点(楼层)、左右半空间(山墙和外墙)节点、上下半空间(顶层和底层)节点、1/4空间节点(大板房边缘墙角处)等，以楼板所在平面为xy平面，以垂直于楼板方向为z轴方向，形成空间坐标系，以每个节点为中心，墙板和楼板将空间坐标系分成八个象限，在每个象限内安装有三维钢板贴角，将节点位置用三维钢板贴角进行全方位包裹，能够通过高强螺栓调节三轴预应力。
[0043]
所述三维钢板贴角具有三个相互垂直的板面(图5)，即立面51、立面52和平面53，平面53与楼板所在平面贴合，二者平行，立面51和立面52分别与相邻近的两个墙板所在平面贴合，立面51、立面52和平面53三者的相交点为直角，相交点恰好紧贴在节点位置，三个
板面分别与对应的两个墙板和楼板面紧贴；
[0044]
每个板面上均阵列开设有多个螺栓孔，相邻象限内的两个三维钢板贴角的相对板面通过紧固螺栓穿过两个相应板面的螺栓孔进行固定，连接左右象限的两个板面的紧固螺栓需穿过两个板面所贴紧的墙板；连接上下象限的两个板面的紧固螺栓需穿过这两个板面所贴紧的楼板。
[0045]
图2为本发明中大板房墙板空间节点的模型图，图4为空间节点用三维钢板贴角加固后的结构图。在空间节点处以楼板所在板面为分界面上下都设置有墙板，每层墙板在空间上形成十字架结构，上下层八块楼板和八块墙板在节点交汇处形成空间的八个象限，对于中间层的墙板节点八个象限所使用的三维钢板贴角结构基本相同。在前期进行墙板和楼板钻孔位置确定时，确定好三维钢板贴角中螺栓孔的开孔位置，此时三维钢板贴角中的每个板面的尺寸几乎相同，可批量化预制。
[0046]
图6为本发明中半空间节点的一种加固后结构图，该半空间节点以下半空间节点为例，位于多层结构大板房顶层，仅在楼板的下侧设置有墙板。对于房屋顶层的墙板节点，由于楼顶无墙，顶板及其下部的墙体形成下半空间的四个象限，顶板下的四个象限内的钢贴角与空间节点中使用的三维钢板贴角无异；
[0047]
顶板上方由于无墙体的存在，无墙板一侧的三维钢板贴角中与楼板平行的平面53尺寸较大，与楼板垂直的两个立面51、52的尺寸较短(如图6和图7所示)，较短的竖立面能够减少立板根部的弯矩，提高节点处的抗弯能力；
[0048]
同时，由于无墙体的存在，相邻象限内的两个三维钢板贴角的竖立面能够相互贴合在一起，且相互贴合的两个立面之间留有预应力缝，并通过紧固螺栓固定；此时平面53的尺寸相对于空间节点中使用的三维钢板贴角的平面53的尺寸要大些，长和宽略小于空间节点中使用的三维钢板贴角的平面53的尺寸 墙板的半厚度。
[0049]
无墙板一侧的四个三维钢板贴角的合拢轴线与有墙板一侧的墙板的厚度中分面重合，能够通过三个方向的高强螺栓调节三轴预应力，实现对节点的加固。
[0050]
上半空间节点(底层)的加固方式与下半空间(顶层)节点的加固方式类似，上半空间节点为底层的墙板节点，无墙板一侧朝向地面，需对地面进行加固处理，在地下埋入地脚螺栓，再通过三维钢板贴角将贴角锚固在地面上，后续加固同下半空间节点的加固。
[0051]
对于大板房周边墙体边缘位置(中间层)，会形成左、右或前、后半空间节点，此时的加固方式也类似于下半空间节点加固方式，无墙侧设置四块具有两个尺寸较短板面的三维钢板贴角(如图7所示)，有墙侧布置四块板面尺寸相同的三维钢板贴角(如图5所示)。
[0052]
对于1/4空间节点，也就是大板房墙角位置，位于顶层的墙角，仅楼板下侧有两块墙板，墙板的两边垂直相交于墙角节点垂直轴心线，此时，在位于室内的楼板下侧的两个墙板之间设置一块三个板面尺寸相同的三维钢板贴角(图5、图8)，其余为室外屋顶面、两个外墙面和外一个墙角，布置七块异形钢板(图9)；八块异形钢板依次包裹在该1/4空间节点上，实现对墙角屋顶加点的全方位包裹，其他异形钢板的结构形式可参见图12
‑
图14，均具有三个带法兰的板面。
[0053]
当墙角节点位于楼房中间层时，从墙角节点的内视角看(图10)，楼板上下的墙角各布置一块三个平面尺寸相同的三维钢板贴角，从墙角节点的外视角看(图11)，除了与墙板外平面对应的四块采用图7所示的贴角外，在墙角外平面还要设置两个三边带法兰的角
铁111，墙角内外八块异形钢板实施对中间层墙角节点的全包裹，通过螺栓对中间层墙角节点的预应力加固。三边带法兰的角铁111的三个法兰所在板面与相邻的三维钢板贴角的相应板面和相邻角铁的法兰板面相贴合，贴合形成的缝隙线与相应墙板的厚度中线或楼板厚度中线在同一直线上。
[0054]
根据节点类型选择有墙板三维钢板贴角结构(三个平面尺寸相同的三维钢板贴角，每个平面尺寸相对较大)或具有两个较短平面的三维钢板贴角和依据节点形状的不同而设计的异形钢板，实现对墙板节点全方位的包裹，通过三个方向紧固螺栓能够调节节点位置三个方向的预应力，通过预应力的调整，能够实现对不同种类、不同加固要求的节点进行合理加固。
[0055]
各类三维钢板贴角的三个板面上设置一个、两个或四个螺栓孔，螺栓孔的直径大小与螺栓配套，螺栓的型号和材质依据预应力设计大小选型。
[0056]
本发明加固方法的步骤是：
[0057]
步骤一，用钢筋位置探测仪，探明墙板和楼板中钢筋的位置，使穿过墙板和楼板的开孔错开板内钢筋位置，并标注开孔位置；
[0058]
步骤二，根据加固要求及节点结构，选择确定三维钢板贴角的尺寸、厚度，并按墙板、楼板的开孔位置对应在三维钢板贴角上开孔；
[0059]
步骤三，将多个三维钢板贴角的相交点与节点位置紧贴，再通过螺栓穿过相应位置的螺栓孔进行连接固定，通过调节三个方向螺栓的松紧程度，给予墙板节点施加三轴预应力加固，预应力的大小以实际工程需要进行设置；
[0060]
步骤四，对三维钢板贴角进行刷涂防腐处理，在大板房外表面的新增三维钢板贴角位置及其周围还要做防水处理。
[0061]
本发明未述及之处适用于现有技术。