一种石结构墙体抗震加固结构及施工方法

1.本发明涉及建筑技术领域，尤其是一种石结构墙体抗震加固结构及施工方法。


背景技术：

2.双向斜拉筋加固是石墙加固中比较常用的加固方式。双向斜拉筋加固存在以下几点问题：(1)由于只有一个方向的斜拉筋发挥作用，对石墙抗剪承载力和刚度的加固效果并不显著。
3.(2)在地震作用下斜压筋容易发生局部屈曲，导致加固体系失效。
4.（3）由于只有一个方向的斜拉筋参与受力，抗震耗能能力有限。(4)上层石墙、底层石墙与基础间仅依靠灰缝和摩擦力连接，安全性低，在地震作用下易发生水平灰缝破坏，导致墙体垮塌。
5.因此，本发明设计了一种新型的石结构墙体抗震加固措施来解决以上问题。


技术实现要素：

6.本发明提出一种石结构墙体抗震加固结构及施工方法，能形成更为可靠的石墙加固方案。
7.本发明采用以下技术方案。
8.一种石结构墙体抗震加固结构，所述加固结构包括x形组合体；所述x形组合体包括中部的中心加固装置（3）；中心加固装置包括x形的双向连接套筒（31）和多条滑置于双向连接套筒内不同朝向的斜向加固杆件（4）；所述斜向加固杆件的末端固定于石墙（1）墙面处，对墙面施以拉力以加固墙体；双向连接套筒内设有与斜向加固杆件相连并施以预紧力的弹性件；当墙体形变使斜向加固杆件在双向连接套筒内滑移时，所述弹性件使斜向加固杆件处于受拉状态。
9.所述中心加固装置以第一紧固件（34）固定于墙面处。
10.所述斜向加固杆件的末端以第三紧固件（22）固定于石结构墙体墙面处的节点板（2）处；所述节点板经第二紧固件（21）固定于石墙墙面处。
11.当石墙以基础（9）为支撑时；所述节点板设于石墙的孔洞（11）处；所述孔洞内固定有穿置于节点板处的横向连接杆件（7）；所述横向连接杆件固定于基础的桩基结构（8）处；所述桩基结构包括桩孔（82）和固定于桩孔内的钢管桩（81）；所述钢管桩经第五紧固件（71）与横向连接杆件相连；所述钢管桩（81）的底部焊接有带混凝土浇筑孔的钢底板（83），钢底板（83）的外径大于钢管桩（81）的截面外径，钢管桩（81）的桩壁处还密集焊接有栓钉（84），所述栓钉（84）和钢底板（83）用于提升钢管桩（81）和外部混凝土的连接耦合强度，提高钢管桩的抗拔能力。
12.所述斜向加固杆件和节点板的数量均为四个；四个节点板在墙面处呈矩形四角端排列，竖向加固杆件以第三紧固件固定于节点板处，石墙的外壁墙面处，上下节点板之间以
竖向的竖向加固杆件（5）连接。
13.所述双向连接套筒包括四个用于滑置斜向加固杆件的套筒分支，所述套筒分支内设有盖板（33）；所述弹性件为套于斜向加固杆件始端处的弹簧（32），当所述斜向加固杆件始端经第四紧固件（35）与盖板相连时，弹簧与盖板接触。
14.所述第四紧固件为安装螺栓，当安装螺栓拧紧时，盖板对弹簧施以挤压力以使弹簧处于初始化工况。
15.所述x形组合体分别设于石墙的正面和背面处；当石结构墙体为多层建筑的墙体时，各楼层的石墙间以楼板（6）分隔。
16.一种石结构墙体抗震加固结构的施工方法，以上所述的石结构墙体抗震加固结构，其施工方法包括以下步骤；步骤s1、根据建筑墙体实际大小、层数，设计石墙加固结构构件的尺寸以及数量；步骤s2、将中心加固装置和石墙通过第一紧固件进行连接，将节点板和石墙通过第二紧固件进行连接；步骤s3、将弹簧和盖板放入双向连接套筒的各个套筒分支内，令斜向加固杆件穿过弹簧后与盖板通过第四紧固件即安装螺栓进行连接；安装螺栓拧紧后，盖板对弹簧形成初始的挤压力，当斜向加固杆件沿着套筒分支轴向移动时，弹簧使得斜向加固杆件始终处于受拉状态；步骤s4、通过第三紧固件，将斜向加固杆件、竖向加固杆件固定于节点板和石墙处；步骤s5、在石墙上钻出孔洞（11），用背包钻机在基础和地基中制造出钻出桩孔（82）；步骤s6、将横向连接杆件穿过节点板，再插入孔洞，然后将钢管桩放入桩孔后和横向连接杆件通过第五紧固件连接，然后往钢管桩中压入混凝土，令混凝土充满钢管桩的整个钢管管腔，并从钢管底部钢底板（83）的混凝土浇筑孔挤出至钢管外，直至最终混凝土填满桩孔（82）。
17.本发明的目的是为了解决现有石结构墙体抗震加固存在的抗剪承载力和刚度提高不显著、斜筋受压屈曲失效、墙体间连接薄弱、墙体与基础间连接薄弱等问题，提供一种石结构墙体抗震加固措施。该措施可有效约束墙体变形、显著提高墙体抗剪承载力和刚度、防止斜筋受压屈曲失效、提高耗能能力、增强相邻层墙体及墙体与基础间整体性、提高施工速度，并具有可拆卸、节能环保、经济性好等特点。
18.本发明中，由于在产品中设置了弹簧，可防止加固构件在地震作用下发生受压斜杆屈曲导致加固体系失效，两个方向的斜杆均可有效约束石墙变形，加强上层石墙、底层石墙与基础间的连接，可增强石墙的抗剪承载力和刚度。
19.本发明提供了一种石结构墙体抗震加固措施及施工方法，可有效约束墙体变形、显著提高墙体抗剪承载力和刚度、防止斜筋受压屈曲失效、提高耗能能力、增强相邻层墙体及墙体与基础间整体性、提高施工速度，并具有可拆卸、节能环保、经济性好等优点。
20.本发明所有构件可在工厂预制，主要连接方式采用螺栓连接，安装拆卸方便，施工速度快。
21.与现有石墙加固方式相比，本发明具有以下有益效果：
(1)可与斜拉筋加固对比，本发明不仅能有效约束墙体变形，还能防止受压斜杆发生受压屈曲失效。
22.(2)采用双斜筋加固时，只有斜拉钢筋参与抗剪和抗震，加固效果有限。但是对于本发明在两个斜杆相交的位置设置了弹簧装置，使得两个杆件始终处于受拉状态，因此抗剪承载力和抗震加固效果均更佳。
23.(3)斜杆、竖杆和基础均可靠连接，保证上层石墙、底层石墙和基础间的连接更加牢固，避免墙体在接缝处发生破坏。
24.(4)所有构件在工厂预制加工，加工质量高。
25.(5)构件间连接采用螺栓连接，施工工艺简单，安装拆卸方便，施工速度快。
26.(6)节能环保，大部分构件和节点连接件可重复使用，经济性好。
27.(7)和传统的钢管桩相比，本发明中的钢管桩施工方便，且具有更大的抗拔能力。
28.由于在本发明中，斜向加固杆件可滑移，因此具有较好的柔韧性，且随着斜向加固杆件滑移幅度的增大，能使更多斜向加固杆分担载荷，其抗震能力更好。
附图说明
29.下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：附图1是本发明所述一种石结构墙体抗震加固措施在石墙外壁墙面处的示意图；、附图2是本发明所述一种石结构墙体抗震加固措施在石墙内壁墙面处的示意图；图3是中心加固装置和斜向加固杆件连接的局部示意图；图4是节点板处连接以及桩基结构和石墙、基础连接的局部示意图；图中：1-石墙；2-节点板；3-中心加固装置；4-斜向加固杆件；5-竖向加固杆件；6-楼板；7-横向连接杆件；8-桩基结构；9-基础；11-孔洞；21-第二紧固件；22-第三紧固件；31-双向连接套筒；32-弹簧；33-盖板；34-第一紧固件；35-第四紧固件；71-第五紧固件；81-钢管桩；82-桩孔；83-钢底板（带混凝土浇筑孔）；84-栓钉。
具体实施方式
30.如图所示，一种石结构墙体抗震加固结构，所述加固结构包括x形组合体；所述x形组合体包括中部的中心加固装置3；中心加固装置包括x形的双向连接套筒31和多条滑置于双向连接套筒内不同朝向的斜向加固杆件4；所述斜向加固杆件的末端固定于石墙1墙面处，对墙面施以拉力以加固墙体；双向连接套筒内设有与斜向加固杆件相连并施以预紧力的弹性件；当墙体形变使斜向加固杆件在双向连接套筒内滑移时，所述弹性件使斜向加固杆件处于受拉状态。
31.所述中心加固装置以第一紧固件34固定于墙面处。
32.所述斜向加固杆件的末端以第三紧固件22固定于石结构墙体墙面处的节点板2处；所述节点板经第二紧固件21固定于石墙墙面处。
33.当石墙以基础9为支撑时；所述节点板设于石墙的孔洞11处；所述孔洞内固定有穿置于节点板处的横向连接杆件7；所述横向连接杆件固定于基础的桩基结构8处；所述桩基结构包括桩孔82和固定于桩孔内的钢管桩81；所述钢管桩经第五紧固件71与横向连接杆件相连；所述钢管桩81的底部焊接有带混凝土浇筑孔的钢底板83，钢底板83的外径大于钢管
桩81的截面外径，钢管桩81的桩壁处还密集焊接有栓钉84，所述栓钉84和钢底板83用于提升钢管桩81和外部混凝土的连接耦合强度，提高钢管桩的抗拔能力。
34.所述斜向加固杆件和节点板的数量均为四个；四个节点板在墙面处呈矩形四角端排列，竖向加固杆件以第三紧固件固定于节点板处，石墙的外壁墙面处，上下节点板之间以竖向的竖向加固杆件5连接。
35.所述双向连接套筒包括四个用于滑置斜向加固杆件的套筒分支，所述套筒分支内设有盖板33；所述弹性件为套于斜向加固杆件始端处的弹簧32，当所述斜向加固杆件始端经第四紧固件35与盖板相连时，弹簧与盖板接触。
36.所述第四紧固件为安装螺栓，当安装螺栓拧紧时，盖板对弹簧施以挤压力以使弹簧处于初始化工况。
37.所述x形组合体分别设于石墙的正面和背面处；当石结构墙体为多层建筑的墙体时，各楼层的石墙间以楼板6分隔。
38.一种石结构墙体抗震加固结构的施工方法，以上所述的石结构墙体抗震加固结构，其施工方法包括以下步骤；步骤s1、根据建筑墙体实际大小、层数，设计石墙加固结构构件的尺寸以及数量；步骤s2、将中心加固装置和石墙通过第一紧固件进行连接，将节点板和石墙通过第二紧固件进行连接；步骤s3、将弹簧和盖板放入双向连接套筒的各个套筒分支内，令斜向加固杆件穿过弹簧后与盖板通过第四紧固件即安装螺栓进行连接；安装螺栓拧紧后，盖板对弹簧形成初始的挤压力，当斜向加固杆件沿着套筒分支轴向移动时，弹簧使得斜向加固杆件始终处于受拉状态；步骤s4、通过第三紧固件，将斜向加固杆件、竖向加固杆件固定于节点板和石墙处；步骤s5、在石墙上钻出孔洞11，用背包钻机在基础和地基中制造出钻出桩孔82；步骤s6、将横向连接杆件穿过节点板，再插入孔洞，然后将钢管桩放入桩孔后和横向连接杆件通过第五紧固件连接，然后往钢管桩中压入混凝土，令混凝土充满钢管桩的整个钢管管腔，并从钢管底部钢底板83的混凝土浇筑孔挤出至钢管外，直至最终混凝土填满桩孔82。
39.本例中，石墙的外壁墙面处，上下节点板之间以竖向的竖向加固杆件（5）连接，竖向加固杆件的长度可跨越楼层。
40.石墙的内壁墙面处，上下节点板之间以竖向的竖向加固杆件（5）连接，竖向加固杆件的长度限制在楼层高度内。
41.上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种石结构墙体抗震加固结构，其特征在于：所述加固结构包括x形组合体；所述x形组合体包括中部的中心加固装置（3）；中心加固装置包括x形的双向连接套筒（31）和多条滑置于双向连接套筒内不同朝向的斜向加固杆件（4）；所述斜向加固杆件的末端固定于石墙（1）墙面处，对墙面施以拉力以加固墙体；双向连接套筒内设有与斜向加固杆件相连并施以预紧力的弹性件；当墙体形变使斜向加固杆件在双向连接套筒内滑移时，所述弹性件使斜向加固杆件处于受拉状态。2.根据权利要求1所述的一种石结构墙体抗震加固结构，其特征在于：所述中心加固装置以第一紧固件（34）固定于墙面处。3.根据权利要求1所述的一种石结构墙体抗震加固结构，其特征在于：所述斜向加固杆件的末端以第三紧固件（22）固定于石结构墙体墙面处的节点板（2）处；所述节点板经第二紧固件（21）固定于石墙墙面处。4.根据权利要求3所述的一种石结构墙体抗震加固结构，其特征在于：当石墙以基础（9）为支撑时；所述节点板设于石墙的孔洞（11）处；所述孔洞内固定有穿置于节点板处的横向连接杆件（7）；所述横向连接杆件固定于基础的桩基结构（8）处；所述桩基结构包括桩孔（82）和固定于桩孔内的钢管桩（81）；所述钢管桩经第五紧固件（71）与横向连接杆件相连；所述钢管桩（81）的底部焊接有带混凝土浇筑孔的钢底板（83），钢底板（83）的外径大于钢管桩（81）的截面外径，钢管桩（81）的桩壁处还密集焊接有栓钉（84），所述栓钉（84）和钢底板（83）用于提升钢管桩（81）和外部混凝土的连接耦合强度，提高钢管桩的抗拔能力。5.根据权利要求3所述的一种石结构墙体抗震加固结构，其特征在于：所述斜向加固杆件和节点板的数量均为四个；四个节点板在墙面处呈矩形四角端排列，竖向加固杆件以第三紧固件固定于节点板处，石墙的外壁墙面处，上下节点板之间以竖向的竖向加固杆件（5）连接。6.根据权利要求1所述的一种石结构墙体抗震加固结构，其特征在于：所述双向连接套筒包括四个用于滑置斜向加固杆件的套筒分支，所述套筒分支内设有盖板（33）；所述弹性件为套于斜向加固杆件始端处的弹簧（32），当所述斜向加固杆件始端经第四紧固件（35）与盖板相连时，弹簧与盖板接触。7.根据权利要求6所述的一种石结构墙体抗震加固结构，其特征在于：所述第四紧固件为安装螺栓，当安装螺栓拧紧时，盖板对弹簧施以挤压力以使弹簧处于初始化工况。8.根据权利要求1所述的一种石结构墙体抗震加固结构，其特征在于：所述x形组合体分别设于石墙的正面和背面处；当石结构墙体为多层建筑的墙体时，各楼层的石墙间以楼板（6）分隔。9.一种石结构墙体抗震加固结构的施工方法，其特征在于：所述施工方法包括以下步骤；步骤s1、根据建筑墙体实际大小、层数，设计石墙加固结构构件的尺寸以及数量；步骤s2、将中心加固装置和石墙通过第一紧固件进行连接，将节点板和石墙通过第二紧固件进行连接；步骤s3、将弹簧和盖板放入双向连接套筒的各个套筒分支内，令斜向加固杆件穿过弹簧后与盖板通过第四紧固件即安装螺栓进行连接；安装螺栓拧紧后，盖板对弹簧形成初始的挤压力，当斜向加固杆件沿着套筒分支轴向移动时，弹簧使得斜向加固杆件始终处于受
拉状态；步骤s4、通过第三紧固件，将斜向加固杆件、竖向加固杆件固定于节点板和石墙处；步骤s5、在石墙上钻出孔洞（11），用背包钻机在基础和地基中制造出钻出桩孔（82）；步骤s6、将横向连接杆件穿过节点板，再插入孔洞，然后将钢管桩放入桩孔后和横向连接杆件通过第五紧固件连接，然后往钢管桩中压入混凝土，令混凝土充满钢管桩的整个钢管管腔，并从钢管底部钢底板（83）的混凝土浇筑孔挤出至钢管外，直至最终混凝土填满桩孔（82）。

技术总结
本发明提出一种石结构墙体抗震加固结构及施工方法，所述加固结构包括X形组合体；所述X形组合体包括中部的中心加固装置（3）；中心加固装置包括X形的双向连接套筒（31）和多条滑置于双向连接套筒内不同朝向的斜向加固杆件（4）；所述斜向加固杆件的末端固定于石墙（1）墙面处，对墙面施以拉力以加固墙体；双向连接套筒内设有与斜向加固杆件相连并施以预紧力的弹性件；当墙体形变使斜向加固杆件在双向连接套筒内滑移时，所述弹性件使斜向加固杆件始终处于受拉状态；本发明能形成更为可靠的石墙加固方案。固方案。固方案。


技术研发人员：王志滨 黄书恬 高献
受保护的技术使用者：福州大学
技术研发日：2023.05.25
技术公布日：2023/8/4