用于砌体建筑节能改造的外墙防倒塌结构的制作方法

1.本发明涉及一种建筑结构，具体涉及一种对砌体建筑进行改造过程中为实现绿色节能而使用的结构，尤其是为保留砌体建筑外墙所设计的防倒塌结构。


背景技术：

2.在城市规划、更新和改造中，经常遇到既有砌体结构的改造再利用问题。由于具备一定的历史价值，一些砌体建筑被列为控制保护建筑，另外，涉及到城市规划中的风格要求，按照修旧如旧原则，很多砌体建筑被要求保留外观而不能随意拆建。
3.出于建筑安全需求、房屋的功能性利用要求等，需要对砌体建筑进行改造。通常，在建筑改造中采用混凝土框架结构，然而，为了在改造的同时满足保留外观的要求，一种考虑可以是保留砌体建筑的外墙，采用钢结构件对建筑室内进行改造，在此过程中，对建筑外墙进行保留利用也有利于节能减排。此时，考虑使用的方法是，在拆除室内原有楼板、隔墙等结构后，采用钢柱和钢梁构件构建室内整体支撑结构，在钢结构上新增楼板实现室内分层，完成功能性改造。然而，从力学角度看，钢框架部分为独立结构体系，保留下来的墙体部分为外围护墙体。在改造过程中，需要保证外墙的侧向刚度与新增的钢框架部分的侧向刚度协调，两种不同材质之间，侧向刚度不协调，发生侧向位移不同，可能会有碰撞问题，同时，保留的外墙容易发生侧向倾斜、倒塌等问题。
4.因此，当试图采用钢结构对这类砌体建筑进行修旧如旧的改造时，需要考虑外墙的防倒塌问题。


技术实现要素：

5.本发明的发明目的是提供一种用于砌体建筑节能改造的外墙防倒塌结构，能够在砌体建筑改造时，有效利用旧的外墙，在保留外观风貌的同时，能减少改造材料的使用以实现节能，同时保证建筑的安全性。
6.为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种用于砌体建筑节能改造的外墙防倒塌结构，包括保留的砌体建筑外墙、设置在外墙内的钢结构，所述钢结构是由钢柱和钢梁构件构成的框架结构，每一钢柱与外墙之间设有缝，钢柱与地圈梁之间经第一植筋固定连接，钢柱与外墙之间经多组拉结筋固定连接，在竖直方向相邻的拉结筋之间的距离为400～600mm，钢柱与圈梁之间经圈梁连接结构连接；所述圈梁连接结构包括加劲板和弹簧板，所述加劲板焊接固定在钢柱上，所述弹簧板一端与加劲板固定连接，另一端经第二植筋与圈梁固定连接。
7.上述技术方案中，钢柱下部与地圈梁固定连接，上部与圈梁经圈梁连接结构弹性连接，当整个建筑具有多层结构时，则每层位置分别与圈梁弹性连接，同时，钢柱本体在竖直方向间隔与外墙经拉结筋连接。由此使得外墙整体受到侧向约束，而整体为柔性连接，不传递弯矩，保证了外墙的稳定性。钢柱与外墙之间的缝是预留的，考虑到钢结构比较柔，可能产生较大的侧向位移，具体缝宽根据实际计算确定，一般缝宽可以在80～150mm之间。
8.优选的技术方案，所述外墙的内表面由钢筋网面层覆盖加固。
9.上述技术方案中，所述拉结筋中部焊接固定在钢柱上，拉结筋两端分别折弯至外墙内侧，并埋设在钢筋网面层内部，经钢筋网面层与外墙固定连接。
10.优选的技术方案，所述拉结筋从钢柱处向外墙方向形成第一折弯，折弯角度为40～50度，在接近外墙处形成第二折弯，形成平行于外墙内壁的拉结部，拉结部的长度为250～400mm。
11.优选的技术方案，所述钢柱为工字钢，工字钢的翼板与外墙内表面平行设置，所述圈梁连接结构中，在工字钢的腹板两侧分别设置一加劲板，所述加劲板水平布置，分别与两侧翼板的内表面、腹板的一侧表面焊接固定，并伸出翼板之外，对应两侧的加劲板分别设置有一弹簧板。
12.上述技术方案中，所述弹簧板由与加劲板平行的第一连接部、与外墙内壁平行的第二连接部、在第一连接部和第二连接部之间的弹性部构成，第一连接部、弹性部、第二连接部由一块板折弯成型，第一连接部焊接在加劲板上，第二连接部由第二植筋固定在外墙的圈梁上。
13.优选的技术方案，所述加劲板远离外墙的一部分伸出翼板之外，用于连接弹簧板，使整个加劲板构成l形。
14.当用于多层建筑时，所述钢结构中设有压型钢板混凝土组合楼板，所述压型钢板混凝土组合楼板端部与外墙之间经弹簧钢板连接。
15.上述技术方案中，所述弹簧钢板的一端固定在压型钢板混凝土组合楼板内，另一端具有一平行于外墙内壁的折弯并经第三植筋固定连接在外墙上，使压型钢板混凝土组合楼板与外墙之间构成弹性连接。
16.由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：1、本发明在钢结构与外墙之间设置有缝，以此在钢柱和外墙的地圈梁、墙体、圈梁之间分别设置不同的连接结构，实现钢柱与外墙之间的柔性连接，既对外墙提供侧向约束，又使外墙与竖向荷载脱离，实现了对外墙的防倒塌。
17.2、本发明能有效利用现有建筑的外墙，既能实现环保节能，又能适用于规划上不允许拆建的砌体建筑，保留建筑外观和历史价值。
18.3、通过在外墙内表面设置钢筋网面层，既实现了对外墙的加固，增强了外墙的一体性，也便于钢柱与外墙墙体的连接。
附图说明
19.图1是本发明实施例中钢柱与外墙连接示意图；图2是图1的a-a剖面示意图；图3是实施例中钢柱与地圈梁连接示意图；图4是图3的b-b剖面示意图；图5是实施例中钢柱与圈梁连接示意图；图6是图5的俯视示意图；图7是图5中的弹簧板；图8是图7的右视图；
图9是实施例中压型钢板混凝土组合楼板与外墙连接示意图；图10是图9中的弹簧钢板；图11是图10的俯视图；图12是图11中与墙体连接部分的右视图（植筋和螺帽未画出）。
20.其中，1、钢柱；2、外墙；3、缝；4、拉结筋；5、钢筋网面层；6、地圈梁；7、第一植筋；8、圈梁；9、加劲板；10、弹簧板；11、第二植筋；12、翼板；13、腹板；14、第一连接部；15、第二连接部；16、弹性部；17、通孔；18、压型钢板混凝土组合楼板；19、弹簧钢板；20、第三植筋；21、长孔。
实施方式
21.下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：实施例一：一种用于砌体建筑节能改造的外墙防倒塌结构，包括保留的砌体建筑外墙、设置在外墙内的钢结构，钢结构是由钢柱和钢梁构件构成的框架结构，通过现浇混凝土设置楼板。在每一钢柱处，分别设置其与外墙墙体、地圈梁、圈梁的连接结构，同时，压型钢板混凝土组合楼板与外墙墙体之间也设置连接结构。
22.参见图1所示，是钢柱与外墙连接示意图，可见，钢柱1与外墙2之间设有100mm宽的缝3，钢柱1与外墙2之间经多组拉结筋4固定连接，在竖直方向相邻的拉结筋4之间的距离为500mm。外墙2的内表面由钢筋网面层5覆盖加固。
23.参见图2，钢柱1采用工字钢，拉结筋4中部焊接固定在工字钢的一个翼板上，拉结筋从钢柱处向外墙方向形成第一折弯，折弯角度a为45度，在接近外墙处形成第二折弯，形成平行于外墙内壁的拉结部，拉结部的长度为300mm，两端的拉结部分别埋设在钢筋网面层5内部，经钢筋网面层5与外墙2固定连接。
24.参见图3、图4所示，钢柱1与地圈梁6之间经第一植筋7固定连接。
25.参见图5，钢柱1与圈梁8之间经圈梁连接结构连接；所述圈梁连接结构包括加劲板9和弹簧板10，加劲板9焊接固定在钢柱1上。弹簧板10一端与加劲板9固定连接，另一端经第二植筋11与圈梁固定连接。
26.参见图6，钢柱为工字钢，工字钢的翼板12与外墙2内表面平行设置，圈梁连接结构中，在工字钢的腹板13两侧分别设置一加劲板9，加劲板9水平布置，分别与两侧翼板的内表面、腹板的一侧表面焊接固定。本实施例中，加劲板9远离外墙的一部分伸出翼板之外，用于连接弹簧板10，使整个加劲板构成l形。
27.从图6和图7可见，弹簧板由与加劲板平行的第一连接部14、与外墙内壁平行的第二连接部15、在第一连接部和第二连接部之间的弹性部16构成，第一连接部14、弹性部16、第二连接部15由一块板折弯成型，第一连接部焊接在加劲板9上。
28.从图8可见，第二连接部15上开设有两个通孔，可以采用2根第二植筋配合螺帽将其固定在外墙的圈梁上。
29.当钢结构中设有压型钢板混凝土组合楼板时，参见图9，压型钢板混凝土组合楼板18端部与外墙2之间经弹簧钢板19连接。弹簧钢板19的一端固定在压型钢板混凝土组合楼板内，另一端具有一平行于外墙内壁的折弯并经第三植筋20固定连接在外墙上，使压型钢板混凝土组合楼板与外墙之间构成弹性连接。
30.图10至图12是弹簧钢板的连接示意图，从图12可见，用于穿设第三植筋的孔为长孔21，弹簧钢板竖向设置，长孔同样竖向布置，以避免竖向荷载传递至外墙。

技术特征：
1.一种用于砌体建筑节能改造的外墙防倒塌结构，包括保留的砌体建筑外墙、设置在外墙内的钢结构，其特征在于：所述钢结构是由钢柱和钢梁构件构成的框架结构，每一钢柱与外墙之间设有缝，钢柱与地圈梁之间经第一植筋固定连接，钢柱与外墙之间经多组拉结筋固定连接，在竖直方向相邻的拉结筋之间的距离为400～600mm，钢柱与圈梁之间经圈梁连接结构连接；所述圈梁连接结构包括加劲板和弹簧板，所述加劲板焊接固定在钢柱上，所述弹簧板一端与加劲板固定连接，另一端经第二植筋与圈梁固定连接。2.根据权利要求1所述的用于砌体建筑节能改造的外墙防倒塌结构，其特征在于：所述外墙的内表面由钢筋网面层覆盖加固。3.根据权利要求2所述的用于砌体建筑节能改造的外墙防倒塌结构，其特征在于：所述拉结筋中部焊接固定在钢柱上，拉结筋两端分别折弯至外墙内侧，并埋设在钢筋网面层内部，经钢筋网面层与外墙固定连接。4.根据权利要求3所述的用于砌体建筑节能改造的外墙防倒塌结构，其特征在于：所述拉结筋从钢柱处向外墙方向形成第一折弯，折弯角度为40～50度，在接近外墙处形成第二折弯，形成平行于外墙内壁的拉结部，拉结部的长度为250～400mm。5.根据权利要求1或2所述的用于砌体建筑节能改造的外墙防倒塌结构，其特征在于：所述钢柱为工字钢，工字钢的翼板与外墙内表面平行设置，所述圈梁连接结构中，在工字钢的腹板两侧分别设置一加劲板，所述加劲板水平布置，分别与两侧翼板的内表面、腹板的一侧表面焊接固定，并伸出翼板之外，对应两侧的加劲板分别设置有一弹簧板。6.根据权利要求5所述的用于砌体建筑节能改造的外墙防倒塌结构，其特征在于：所述弹簧板由与加劲板平行的第一连接部、与外墙内壁平行的第二连接部、在第一连接部和第二连接部之间的弹性部构成，第一连接部、弹性部、第二连接部由一块板折弯成型，第一连接部焊接在加劲板上，第二连接部由第二植筋固定在外墙的圈梁上。7.根据权利要求5所述的用于砌体建筑节能改造的外墙防倒塌结构，其特征在于：所述加劲板远离外墙的一部分伸出翼板之外，用于连接弹簧板，使整个加劲板构成l形。8.根据权利要求1或2所述的用于砌体建筑节能改造的外墙防倒塌结构，其特征在于：所述钢结构中设有压型钢板混凝土组合楼板，所述压型钢板混凝土组合楼板端部与外墙之间经弹簧钢板连接。9.根据权利要求8所述的用于砌体建筑节能改造的外墙防倒塌结构，其特征在于：所述弹簧钢板的一端固定在压型钢板混凝土组合楼板内，另一端具有一平行于外墙内壁的折弯并经第三植筋固定连接在外墙上，使压型钢板混凝土组合楼板与外墙之间构成弹性连接。

技术总结
本发明公开了一种用于砌体建筑节能改造的外墙防倒塌结构，包括外墙、钢结构，其特征在于：钢结构由钢柱和钢梁构成，每一钢柱与外墙之间设有80～150mm宽的缝，钢柱与地圈梁之间经第一植筋固定连接，钢柱与外墙之间经多组拉结筋固定连接，钢柱与圈梁之间经圈梁连接结构连接；圈梁连接结构包括加劲板和弹簧板，加劲板焊接固定在钢柱上，弹簧板一端与加劲板固定连接，另一端经第二植筋与圈梁固定连接。本发明既对外墙提供侧向约束，又使外墙与竖向荷载脱离，实现了对外墙的防倒塌，能有效利用现有建筑的外墙，既能实现环保节能，又能适用于规划上不允许拆建的砌体建筑，保留建筑外观和历史价值。史价值。史价值。


技术研发人员：顾夏英 殷伟 顾天熊 陈赟 郑恒亮 朱海 沈荣荣
受保护的技术使用者：苏州中固建筑科技股份有限公司
技术研发日：2023.06.02
技术公布日：2023/8/4