1.本发明属于建筑改造加固技术领域，具体是一种梁纵筋贯通的新增梁与既有柱连接结构及方法。


背景技术：

2.建筑改造中经常遇到需要新增加层楼板的情况，目前通常采用钢筋混凝土梁板或钢梁+压型钢板两种做法，对于钢筋混凝土梁板做法，新增混凝土梁的纵筋以植筋方式锚入既有混凝土柱、梁柱交接处既有柱表面采用花锤砂轮机打毛或人工凿槽等方式确保新旧结构有效连接和抗剪。对于钢梁+压型钢板楼板做法，在既有柱侧面通过机械锚栓固定竖向钢板，竖向钢板上焊接耳板，钢梁与耳板采用螺栓连接，最终实现钢梁与既有柱的铰接连接，钢梁上铺设压型钢板，压型钢板上浇筑配筋混凝土，钢梁与压型钢板需除锈处理，钢梁和参与受力的压型钢板需喷涂防火涂料。
3.根据《混凝土结构加固设计规范》(gb50367-2013)要求，植筋锚固长度不少于25d(d为梁纵筋直径，通常25mm～22mm)，植筋孔孔径通常大于植入钢筋直径8mm，设计施工中，因为梁纵筋较多、间距较密、植入深度较长、植筋钻孔直径粗，现场施工使用冲击钻，冲击钻成孔时遇柱中石子需扩孔或移孔以及工人操作冲击钻抖动等影响，极易造成植筋孔之间混凝土被打酥，尤其是当柱四个侧面均需钻孔时，对柱截面的损伤非常巨大；此外，施工人员不按规范流程清孔、注胶不饱满等施工质量问题，都会造成植筋的抗拉强度降低甚至钢筋被拔出。而对于钢梁+压型钢板的做法，钢材价格及防锈防火涂料导致其成本高于混凝土结构，同时也因钢梁按铰接连接以及叠加压型钢板厚度导致对加层的净高影响较大。目前两种普遍做法均存在各自的弊端和风险。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种梁纵筋贯通的新增梁与既有柱连接结构及方法。
5.为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种梁纵筋贯通的新增梁与既有柱连接结构，包括既有柱，所述既有柱四周设置有两组两两对称的新增梁，所述既有柱上开设有贯通孔，所述贯通孔内穿插设置有贯通梁纵筋，贯通孔采用结构胶或cgm灌浆料进行灌注密实。
7.优选地，所述贯通孔采用单圆孔或8字形孔，贯通孔的具体形状和孔径根据贯通梁纵筋的直径和根数确定。
8.优选地，当所述贯通孔为单圆孔时，其最大公称直径不大于76mm，其内部设置有由4根直径不大于25mm的钢筋组成的贯通梁纵筋。
9.优选地，当所述贯通孔为8字形孔时，其由两个最大公称直径不大于50mm的圆孔上下叠合组成，其内部设置有由2根直径不大于25mm的钢筋组成的贯通梁纵筋。
10.优选地，所述既有柱上位于贯通孔两端的位置处开设有扩大孔，扩大孔外轮廓比
贯通孔外轮廓扩大20mm，扩大孔深度自柱边算起为100mm。
11.优选地，所述既有柱与新增梁交接处进行凿毛处理，且植入若干短筋，用于抗剪。
12.优选地，两组两两对称的新增梁之间分别对应设置有两组贯通梁纵筋，分别为第一组纵筋和第二组纵筋，第一组纵筋包括第一上纵筋、第一下纵筋，第二组纵筋包括第二上纵筋、第二下纵筋。
13.优选地，所述第一上纵筋对应的贯通孔的位置高度高于第二上纵筋对应的贯通孔的位置高度；
14.所述第一下纵筋对应的贯通孔的位置高度高于第二下纵筋对应的贯通孔的位置高度。
15.所述第一下纵筋位于其对应贯通孔外的两侧区段分别进行弯折处理，使第一下纵筋和第二下纵筋分别位于其对应新增梁内的位置高度相同；
16.所述第二上纵筋位于其对应贯通孔外的两侧区段分别进行弯折处理，使第一下纵筋和第二下纵筋分别位于其对应新增梁内的位置高度相同。
17.还公开了一种梁纵筋贯通的新增梁与既有柱连接方法，包括以下步骤：
18.使用水钻在既有柱的一个方向上开设上下各两个贯通孔，在每个贯通孔的两端，各设置一个扩大孔；
19.将2根或4根直径不大于25mm的钢筋组成一束，组成贯通梁纵筋，放入每个贯通孔中，使既有柱两侧同一方向的新增梁上下各有4根或8根纵筋贯穿既有柱，超过贯穿钢筋的其它纵筋在柱外侧环绕通过；
20.对贯通孔和扩大孔采用cgm灌浆料进行灌注密实，其中cgm灌浆料强度高于柱混凝土强度一个等级，灌注时在扩大孔外侧设置漏斗状模板，一端灌浆，另一端排气，直至浆料从排气端流出并且浆料面高于扩大孔上端不小于100mm，待达到100％强度后，将柱表面以外灌浆料形成的多于部分剔凿掉；
21.新增梁与既有柱交接范围的柱表面混凝土凿毛处理：贯通孔范围将柱保护层剔凿掉，露出柱纵筋，确保水钻成孔时避开柱纵筋；
22.穿过贯通孔的贯通梁纵筋，在贯通孔外采取机械接头连接的方式接长，第一下纵筋和第二上纵筋位于既有柱外区段按1:7弯折处理。
23.优选地，根据结构加固设计计算确定贯通梁纵筋直径和根数，并据此确定贯通孔形状和直径；针对确定的贯通孔形状和直径，验算既有柱加固改造期间的抗压承载力，具体需满足下列公式：
24.q≤rfca，
25.其中：q为既有柱开设贯通孔所在楼层改造施工工况下轴向压力设计值；
26.r为既有柱抗压承载力不利折减系数，一般取0.85-0.9；
27.a为既有柱扣除贯通孔后的截面面积；
28.a＝bh-nd(b+h)+nd2，
29.b、h分别为既有柱的长、宽；
30.d为贯通孔的直径；
31.n为贯通孔数量的1/4，贯通孔数量通常为8；
32.当不满足上述公式时，应在既有柱四边设置临时支撑，临时支撑应自建筑物顶层
至基础底板设置。
33.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
34.本发明通过水钻在既有柱上开置贯通孔、将新增梁多根纵向钢筋汇集成束的方式，有效解决了以往常规植筋造成对既有柱损伤、新增梁纵筋锚固长度不足等问题；通过贯通孔内注入cgm灌浆料的方式，有效解决了以往常规植筋时结构胶灌注不饱满或清孔不方便不彻底等造成植筋质量不达标，从而使得钢筋锚固失效问题；通过在贯通孔两端设置扩大孔的方式，有效提升了cgm灌浆料代替结构胶做法下梁纵筋在地震力作用下的抗拉位移控制。综合上述三个方面，从而实现新旧结构构件连接节点的可靠连接，达到新旧混凝土构件连接节点等同现浇的效果。
35.本发明做法结构受力概念清晰明确，实现新旧结构构件之间连接可靠；达到新旧混凝土构件连接节点等同现浇的效果，特别是降低了加固施工对既有结构的损伤、实现了新旧混凝土构件连接节点现场检查的直观可靠，从而确保了结构加固施工质量,同时做到现场施工简单易行。
附图说明
36.图1是本发明一种梁纵筋贯通的新增梁与既有柱连接结构的整体结构示意图；
37.图2是本发明一种梁纵筋贯通的新增梁与既有柱连接结构中单圆孔型贯通孔与纵向钢筋束位置关系示意图；
38.图3是本发明一种梁纵筋贯通的新增梁与既有柱连接结构中8字型贯通孔与纵向钢筋束位置关系示意图；
39.图4是本发明一种梁纵筋贯通的新增梁与既有柱连接结构的正视图；
40.图5是本发明一种梁纵筋贯通的新增梁与既有柱连接结构的侧视图；
41.图6是本发明一种梁纵筋贯通的新增梁与既有柱连接结构中梁纵筋绕柱示意图。
42.附图标记：1、既有柱；2、新增梁；3、贯通孔；4、贯通梁纵筋；5、扩大孔；6、第一上纵筋；7、第一下纵筋；8、第二上纵筋；9、第二下纵筋。
具体实施方式
43.以下结合附图1-6，进一步说明本发明一种梁纵筋贯通的新增梁与既有柱连接结构及方法的具体实施方式。本发明一种梁纵筋贯通的新增梁与既有柱连接结构及方法不限于以下实施例的描述。
44.实施例1：
45.本实施例给出一种梁纵筋贯通的新增梁与既有柱连接结构的具体实施方式，如图1-6所示，包括既有柱1，既有柱1四周设置有两组两两对称的新增梁2，既有柱1上开设有贯通孔3，贯通孔3内穿插设置有贯通梁纵筋4。
46.进一步的，既有柱1与新增梁2交接处进行凿毛处理，且植入若干短筋，用于抗剪。
47.进一步的，两组两两对称的新增梁2之间分别对应设置有两组贯通梁纵筋4，分别为第一组纵筋和第二组纵筋，第一组纵筋包括第一上纵筋6、第一下纵筋7，第二组纵筋包括第二上纵筋8、第二下纵筋9。
48.进一步的，第一上纵筋6对应的贯通孔3的位置高度高于第二上纵筋8对应的贯通
孔3的位置高度；
49.第一下纵筋7对应的贯通孔3的位置高度高于第二下纵筋9对应的贯通孔3的位置高度。
50.第一下纵筋7位于其对应贯通孔3外的两侧区段分别进行弯折处理，使第一下纵筋7和第二下纵筋9分别位于其对应新增梁2内的位置高度相同；
51.第二上纵筋8位于其对应贯通孔3外的两侧区段分别进行弯折处理，使第一下纵筋8和第二下纵筋6分别位于其对应新增梁2内的位置高度相同。
52.实施例2：
53.本实施例给出一种梁纵筋贯通的新增梁与既有柱连接结构的具体实施方式，如图1-6所示，其他结构与实施例1相似，贯通孔3采用cgm灌浆料进行灌注密实。
54.进一步的，既有柱1上位于贯通孔3两端的位置处开设有扩大孔5，扩大孔5外轮廓比贯通孔3外轮廓扩大20mm，扩大孔5深度自柱边算起为100mm。
55.实施例3：
56.本实施例给出一种梁纵筋贯通的新增梁与既有柱连接结构的具体实施方式，如图1-6所示，其他结构与实施例1相似，贯通孔3采用结构胶进行灌注密实。
57.实施例4：
58.本实施例给出一种梁纵筋贯通的新增梁与既有柱连接结构的具体实施方式，如图1-6所示，其他结构与实施例1相似，贯通孔3的具体形状和孔径根据贯通梁纵筋4的直径和根数确定，贯通孔3为单圆孔，其最大公称直径不大于76mm，其内部设置有由4根直径不大于25mm的钢筋组成的贯通梁纵筋4。
59.实施例5：
60.本实施例给出一种梁纵筋贯通的新增梁与既有柱连接结构的具体实施方式，如图1-6所示，其他结构与实施例1相似，贯通孔3的具体形状和孔径根据贯通梁纵筋4的直径和根数确定，贯通孔3为8字形孔，其由两个最大公称直径不大于50mm的圆孔上下叠合组成，其内部设置有由2根直径不大于25mm的钢筋组成的贯通梁纵筋4。
61.实施例6：
62.本实施例给出一种梁纵筋贯通的新增梁与既有柱连接结构的具体实施方式，如图1-6所示，其他结构与实施例1相似，当计算纵筋超出贯通纵筋数量时，采取将超出部分绕柱通过的做法。
63.实施例7：
64.本实施例给出一种梁纵筋贯通的新增梁与既有柱连接方法的具体实施方式，包括以下步骤：
65.使用水钻在既有柱1的一个方向上开设上下各两个贯通孔3，在每个贯通孔3的两端，各设置一个扩大孔5；
66.将2根或4根直径不大于25mm的钢筋组成一束，组成贯通梁纵筋4，放入每个贯通孔中，使既有柱1两侧同一方向的新增梁2上下各有4根或8根纵筋贯穿既有柱1，超过贯穿钢筋的其它纵筋在柱外侧环绕通过；
67.对贯通孔3和扩大孔5采用cgm灌浆料进行灌注密实，其中cgm灌浆料强度高于柱混凝土强度一个等级，灌注时在扩大孔5外侧设置漏斗状模板，一端灌浆，另一端排气，直至浆
料从排气端流出并且浆料面高于扩大孔上端不小于100mm，待达到100％强度后，将柱表面以外灌浆料形成的多于部分剔凿掉；
68.新增梁2与既有柱1交接范围的柱表面混凝土凿毛处理：贯通孔3范围将柱保护层剔凿掉，露出柱纵筋，确保水钻成孔时避开柱纵筋；
69.穿过贯通孔3的贯通梁纵筋4，在贯通孔3外采取机械接头连接的方式接长，第一下纵筋7和第二上纵筋8位于既有柱外区段按1:7弯折处理。
70.实施例8：
71.本实施例给出一种梁纵筋贯通的新增梁与既有柱连接方法的具体实施方式，其他步骤与实施例7相似，当采贯通孔3采用结构胶进行灌注密实时，无需开设扩大孔5，直接对贯通孔3采用结构胶进行灌注密实。
72.实施例9：
73.本实施例给出一种梁纵筋贯通的新增梁与既有柱连接方法的具体实施方式，其他步骤与实施例7相似，根据结构加固设计计算确定贯通梁纵筋4直径和根数，并据此确定贯通孔3形状和直径；针对确定的贯通孔3形状和直径，验算既有柱1加固改造期间的抗压承载力，具体需满足下列公式：
74.q≤rfca，
75.其中：q为既有柱1开设贯通孔3所在楼层改造施工工况下轴向压力设计值；
76.r为既有柱1抗压承载力不利折减系数，一般取0.85-0.9；
77.a为既有柱1扣除贯通孔3后的截面面积；
78.a＝bh-nd(b+h)+nd2，
79.b、h分别为既有柱1的长、宽；
80.d为贯通孔3的直径；
81.n为贯通孔3数量的1/4，贯通孔3数量通常为8。
82.实施例10：
83.本实施例给出一种梁纵筋贯通的新增梁与既有柱连接方法的具体实施方式，其他步骤与实施例7相似，当验算既有柱1加固改造期间的抗压承载力不满足q≤rfca时，应在既有柱1四边设置临时支撑，临时支撑应自建筑物顶层至基础底板设置。
84.工作原理：如图1-6所示，首先，充分利用水钻开设贯通性的单圆孔或8字型孔作为贯通孔3，以及钢筋并筋形成钢筋束作为纵筋4，从而在柱截面损伤最小的前提下实现纵筋4贯通，实现新增梁2与既有柱1连接等同现浇的质量安全效果。最终解决以往常规植筋存在的纵筋锚固长度无法保障、植筋冲击钻成孔对既有柱损伤较大、植筋施工质量无法保障等一系列问题。
85.针对施工期间贯通孔3对既有柱1截面削弱导致的既有柱1轴向抗压承载能力是否满足的问题，给出了明确计算公式作为判断依据，对于不满足公式情况下给出了设置临时支撑分担上部荷载的解决措施。
86.此外，所有新增梁2与既有柱1交接面均要求进行凿毛处理，并要求在交接面处设置植入既有柱1的短筋，从而实现和确保新增梁2梁端剪力与既有柱1之间的有效传递。新增梁2的截面和配筋，均可根据改造项目的具体情况由设计人按常规进行计算和设置。针对计算纵筋超出贯通纵筋数量的情况，采取将超出部分绕柱通过的做法。
87.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。