钢筋混凝土圆柱加固装置及加固方法 [0002] 目前钢筋混凝土柱的加固补强方法主要有加大截面加固法、外包钢加固法等。加 大截面加固法，顾名思义即通过加大构件的截面面积来达到提高其承载能力要求的加固方 法。就是在原柱四周加设一定厚度的环形钢筋混凝土，并采取一定的构造措施使之与原柱 有效连接成一个整体，达到共同工作以提高其承载能力的目的。若采用此法，虽然加固后能 明显提高其承载能力，满足现有的承载能力要求，但同时也有其局限性，原有柱子若继续增 大截面，一方面使得原有使用空间缩小，这在建筑不一定被允许，另一方面加固后的"胖柱" 对抗震是不利的。 [0003] 外包钢加固法，即在混凝土构件四周包以型钢或钢板的加固方法，外包钢材料可 用角钢、槽钢、钢板等，对于矩形构件大多在构件的四周包角钢，其横向用箍板连接，而对于 圆形构件大多在构件的四周包钢板。这种加固方法的主要特点是对截面尺寸和外观影响较 小、而承载能力提高较大、施工方便、现场工作量较小、受力较为可靠、且经济合理，因此适 用于使用上不允许增大混凝土构件的截面尺寸而又需大幅度地提高其承载能力的混凝土 柱的加固中。 [0004] 外包钢加固法有干式和湿式两种。干式外包钢加固法是型钢或钢板直接外包于被 加固构件四周，型钢或钢板与构件之间无任何连接，亦无化学结构胶或灌浆料等的粘结，因 此，这种加固方法不能确保结合面之间有效地传递剪力。湿式外包钢加固法分成两种：第一 种方法是在外包钢和被加固构件之间留有一定的间距，内浇注混凝土，实际上是一种外包 钢加固法和加大截面加固法相结合的复合式加固法，需占用一定的空间；第二种方法是用 化学结构胶或灌浆料将外包钢直接粘贴于被加固构件上，对截面尺寸和外观影响小，施工 方便。湿式外包钢加固法由于采取措施确保了外包钢与原构件的结合面之间的有效连接， 使之能有效地共同工作，有效地传递剪力，其提高承载力的能力显著强于干式外包钢加固 法。
[0005] 本发明所要解决的技术问题是针对因改造或者施工质量问题导致框架圆柱长细 比或者承载力不满足时对原圆柱进行加固，而提供一种钢筋混凝土圆柱加固装置及加固方 法，它对截面尺寸和外观影响较小、承载能力提高较大、施工方便、现场工作量较小、受力较 为可靠、且经济合理。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下： 一种钢筋混凝土圆柱加固装置，包括钢筋混凝土圆柱，所述钢筋混凝土圆柱外面从下 到上设有第一段外包钢板、第二段外包钢板和第三段外包钢板，所述第一段外包钢板两端 设有四个灌浆孔，所述第二段外包钢板上端设有两个灌浆孔，所述第一段外包钢板、第二段 外包钢板和第三段外包钢板焊接形成一个套箍于钢筋混凝土圆柱外的钢管，所述钢管和钢 筋混凝土圆柱之间设有灌浆料。
[0007] 其中，所述钢筋混凝土圆柱上端梁柱节点设有钢筋混凝土环形箍筋，所述环形箍 筋的钢管外壁焊接有短筋，环形箍筋底部钢管外表面焊接有一圈环形钢板，环形钢板再通 过螺栓锚于原钢筋混凝土框架梁上，所述环形钢板下等间距焊接有12个放射状坚向加劲 肋板。
[0008] 其中，所述钢筋混凝土圆柱下端基脚节点楼面上设有一圈焊接于钢管壁上的环形 钢板，环形钢板再通过螺栓锚于原钢筋混凝土梁或箱基的混凝土池壁上，所述环形钢板上 等间距焊接有12个放射状坚向加劲肋板。
[0009] 其中，所述第一段外包钢板、第二段外包钢板和第三段外包钢板各由两段半圆形 钢板构成，材质为强度I级或者Π级钢材。
[0010] 其中，所述灌浆料为C35微膨胀自流平灌浆料。
[0011] 本发明还提供一种钢筋混凝土圆柱加固装置的加固方法，包括以下步骤： A、 支撑梁板，对与被加固钢筋混凝土圆柱相连的梁板进行有效支撑； B、 加工圆柱：打磨钢筋混凝土圆柱表面使之平整，再用钢丝刷刷毛圆柱表面，并用水冲 洗干净； C、 自下而上外包钢板： 安装第一段外包钢板，将两块钢板安装就位于圆柱最下端，就位完毕后，将两钢板在接 口处焊接，使之连接成一整体，待焊缝温度降至55-65°C时，通过灌浆孔在外包钢板与原圆 柱间灌浆； 安装第二段外包钢板，在第一段外包钢板之上将两块钢板安装就位，就位完毕后，先将 两钢板在接口处用焊接，然后再将第二段外包钢板与第一段外包钢板在接口处焊接，待焊 缝温度降至55-65°C时，通过灌浆孔在外包钢板与原圆柱间灌浆； 安装第三段外包钢板，将最后两块钢板安装就位、焊接及灌浆； D、 加固外包钢的上端梁柱节点和下端基脚节点： 加固钢筋混凝土圆柱上端梁柱节点时，采用钢管混凝土柱环梁式梁柱节点和加劲环式 梁柱节点相结合的方式，首先在梁柱节点设置钢筋混凝土环形箍筋，环形箍筋的钢管外壁 焊接短筋，环形箍筋底部钢管外表面焊接一圈环形钢板，再把环形钢板再通过螺栓锚于原 钢筋混凝土框架梁上，环形钢板下等间距焊接12个放射状坚向加劲肋板； 加固钢筋混凝土圆柱下端基脚节点时，采用加强环式节点的方式，首先在钢筋混凝土 圆柱下端基脚节点楼面上设置一圈焊接于钢管壁上的环形钢板，再把环形钢板再通过螺栓 锚于原钢筋混凝土梁或箱基的混凝土池壁上，环形钢板上等间距焊接12个放射状坚向加 劲肋板。
[0012] 其中，所述第一段外包钢板两端距端口 300mm处均布设有四个灌浆孔，所述第二 段外包钢板距端口 300mm处设有两个灌浆孔。
[0013] 其中，所述步骤C、D中焊接方式为坡口焊。
[0014] 其中，所述第一段外包钢板的两钢板的接口与第二段外包钢板的两钢板的接口错 开90度，所述第二段外包钢板的两钢板的接口与第三段外包钢板的两钢板的接口错开90 度。
[0015] 本发明的有益效果：（1)可有效提高圆柱的极限承载能力，同时提高变形能力和 耗能能力，改善圆柱的延性，更好地满足结构的抗震要求；（2)对截面尺寸和外观影响较 小、而承载能力提高较大、施工方便、现场工作量较小、受力较为可靠、且经济合理；（3)适 用于不允许增大混凝土构件的截面尺寸而又需大幅度地提高其承载能力的混凝土柱的加 固中。




[0016] 图1是本发明的圆柱湿式外包钢的加固补强图； 图2是图1的A-A剖视图； 图3是图1的B-B剖视图； 图4是本发明的圆柱湿式外包钢的加固补强的上端梁柱节点处理图； 图5是图4的C-C剖视图； 图6是图4的D-D剖视图； 图7是本发明的圆柱湿式外包钢的加固补强的下端基脚节点处理图； 图8是图7的E-E剖视图； 图中：第一段外包钢板1、第二段外包钢板2、第三段外包钢板3、灌浆孔4、加劲肋板5、 短筋6、螺栓7、环形箍筋8。


[0017] 下面结合附图对发明的做进一步说明。
[0018] 一种钢筋混凝土圆柱加固装置，包括钢筋混凝土圆柱，所述钢筋混凝土圆柱外面 从下到上设有第一段外包钢板1、第二段外包钢板2和第三段外包钢板3,所述第一段外包 钢板1两端设有四个灌浆孔4,所述第二段外包钢板2上端设有两个灌浆孔4,所述第一段 外包钢板1、第二段外包钢板2和第三段外包钢板3焊接形成一个套箍于钢筋混凝土圆柱外 的钢管，所述钢管和钢筋混凝土圆柱之间设有灌浆料。
[0019] 所述钢筋混凝土圆柱上端梁柱节点设有钢筋混凝土环形箍筋8,所述环形箍筋8 的钢管外壁焊接有短筋6,环形箍筋8底部钢管外表面焊接有一圈环形钢板，环形钢板再通 过螺栓7锚于原钢筋混凝土框架梁上，所述环形钢板下等间距焊接有12个放射状坚向加劲 肋板5,所述钢筋混凝土圆柱下端基脚节点楼面上设有一圈焊接于钢管壁上的环形钢板，环 形钢板再通过螺栓7锚于原钢筋混凝土梁或箱基的混凝土池壁上，所述环形钢板上等间距 焊接有12个放射状坚向加劲肋板5,所述第一段外包钢板1、第二段外包钢板2和第三段外 包钢板3各由两段半圆形钢板构成，材质为强度I级或者II级钢材，所述灌浆料为C35微 膨胀自流平灌浆料。
[0020] 由于使用功能改变，需敲除二层的部分楼盖(板及梁)，导致其中一框架圆柱(直径 为800mm)的长度变为9. 3m (系一层层高4. 8m加上二层层高4. 5m)，形成相对细长柱，使其 承载能力和稳定性有所下降。为满足正常的使用要求、极限承载能力要求和抗震要求，对其 进行加固补强处理。
[0021] 在加固过程中，加固步骤为： A、支撑梁板，对与被加固钢筋混凝土圆柱相连的梁板进行有效支撑。
[0022] B、加工圆柱：打磨钢筋混凝土圆柱表面使之平整，再用钢丝刷刷毛圆柱表面，并用 水冲洗干净，打磨平整是为了使弧形钢板与圆柱表面更加贴合，而用钢丝刷刷毛并冲洗干 净则是为了使弧形钢板与圆柱通过灌浆料能更好地粘结在一起。
[0023] C、自下而上外包钢板：外包钢板均为工厂制作，共有三段，每段分成两个半圆，共 分为六块，加工制作成六段等内径的180度弧形钢板，四段长为3. 0m，两段长为3. lm，并做 有效地防腐处理。其中，长为3.1m的两段钢板置于最上端，需升至板底，遇梁处则割除。外 包钢板施工时主要有以下三个步骤： 安装第一段外包钢板1，把两块3. Om长的弧形钢板安装就位于圆柱最下端，就位时应 调直，并用卡具从X和Y两个方向将外包弧形钢板卡贴于圆柱并校准。就位完毕后，将两钢 板在接口处用坡口焊焊接，使之连接成一整体，形成一圆形钢管套箍于圆柱。待焊缝温度降 至60°C后，即进行C35微膨胀自流平灌浆料的灌浆，灌浆时通过高压泵把灌浆料从下端的 四个灌浆孔4压入，直至上端4个灌浆孔4均有浆液溢出则停止灌浆； 安装第二段外包钢板2,在第一段外包钢板1之上将两块钢板安装就位，就位完毕后， 先将两钢板在接口处用焊接，然后再将第二段外包钢板2与第一段外包钢板1在接口处焊 接，待焊缝温度降至55-65°C时，通过灌浆孔4在外包钢板与原圆柱间灌浆； 安装第二段外包钢板2,在第一段外包钢板1之上将两块3. Om长的弧形钢板安装就位， 所述第一段外包钢板1的两钢板的接口与第二段外包钢板2的两钢板的接口错开90度，就 位完毕后，先将该段两钢板在接口处用坡口焊焊接，然后再将该段钢板与前段钢板在接口 处用坡口焊焊接。待焊缝温度降至60°C后，即进行C35微膨胀自流平灌浆料的灌浆，通过高 压泵把灌浆料从灌浆孔4压入，直至第二段外包钢板2的灌浆孔4均有浆液溢出则停止灌 浆； 安装第三段外包钢板3,将最后两块长3. lm的弧形钢板安装就位、焊接及灌浆，此时灌 浆时需全部灌满，无需再留置。所述第二段外包钢板2的两钢板的接口与第三段外包钢板 3的两钢板的接口错开90度，即与第一段两钢板接口在同一坚直线上； 在对第一段外包钢板1和第二段外包钢板2施工灌浆时，均在外包钢最上端留置一段 未灌浆，其原因是若灌浆至端口，则浆液将会粘结于钢板端口，加大上下两段钢板相焊接时 的端口处理难度，影响焊接质量。此外，焊接时焊缝周围温度较高，会影响灌浆料的粘结质 量，而留置一段则可以避免这种不利影响。外包钢板施工完毕后，外包钢已焊接成一个套箍 于圆柱的钢管，与原柱有效粘结，与原钢筋混凝土圆柱形成一个整体共同参与工作。
[0024] D、加固外包钢的上端梁柱节点和下端基脚节点： 加固钢筋混凝土圆柱上端梁柱节点时，采用钢管混凝土柱环梁式梁柱节点和加劲环式 梁柱节点相结合的方式，所包钢管一直伸至板底，遇梁处则割除，在梁柱节点设置300_宽 并且与该节点处最高粱等高的钢筋混凝土环形箍筋8,环形箍筋8的钢管外壁焊接短筋6， 环形箍筋8底部钢管外表面焊接一圈环形钢板，再把环形钢板再通过螺栓7锚于原钢筋混 凝土框架梁上，环形钢板下等间距焊接12个放射状坚向加劲肋板5,并使之与钢管壁和钢 环板相焊接，此外，还从梁顶挂下若干钢筋与钢管焊接； 加固钢筋混凝土圆柱下端基脚节点时，采用加强环式节点的方式，所包钢管伸至一层 楼面，在钢筋混凝土圆柱下端基脚节点楼面上设置一圈焊接于钢管壁上的环形钢板，再把 环形钢板再通过螺栓7锚于原钢筋混凝土梁或箱基的混凝土池壁上，环形钢板上等间距焊 接12个放射状坚向加劲肋板5。