CN103221615B - 柱脚 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是一种用于将钢筋混凝土柱(1)固定在基座(2)上的柱脚。所述柱脚包括：螺栓壳(3)，所述螺栓壳包括具有螺栓孔(4)的基板(5)；以及上部结构(6)，所述上部结构连接在所述基板(5)上并且至少一个连接单元(7)连接在所述上部结构上以将所述柱脚与所述钢筋混凝土柱(1)固定在一起。所述螺栓壳(3)是通过铸造方式制造的，使得所述上部结构(6)和所述基板(5)形成一个铸件。在所述螺栓壳(3)中形成所述连接单元(7)用的孔(11)。所述孔(11)与所述基板(5)的螺栓孔(4)基本上同轴。所述螺栓壳(3)的上部结构(6)包括套管结构(12)，所述套管结构与所述上部结构(6)一体形成并且上面形成有所述连接单元(7)用的孔(11)，并且所述上部结构(6)包括壁结构(13)，所述套管结构(12)通过所述壁结构与所述基板(5)连接。所述螺栓壳(3)的上部结构(6)的壁结构(13)包括多个壁结构部分(14)，所述套管结构(12)通过所述多个壁结构部分与所述基板(5)连接。

Description

柱脚
技术领域
本发明涉及用在钢筋混凝土柱或相应混凝土元件柱的下端角部或侧面中以将柱子固定在柱基结构的螺栓上的柱脚。
背景技术
从公开FI 118186了解到用于将钢筋混凝土柱固定在基座上的柱脚。该柱脚包括具有螺栓孔的基板和通过焊接固定在基板上以形成螺栓壳的侧板。该柱脚还包括固定在螺栓壳上以将柱脚与钢筋混凝土柱连接在一起的主连接件。还从公开FI 95164和SE 511 606了解到这种类型的柱脚。
这些已知柱脚的一个问题是锚栓与用作柱脚主连接件的加强筋之间的偏心。偏心在钢筋混凝土柱上产生水平力，这种水平力必须通过向柱增加加强件来解决。偏心还增加了柱脚中的内应力并且在柱脚经受压缩负荷时需要后连接件。这些已知柱脚的另一个问题是基板与侧板之间的连接，基板与侧板之间的连接是焊接连接并因此产生应力峰值。
发明内容
本发明的目的是提供一种柱脚以解决上述问题。
通过如下所述的柱脚实现本发明的目的。
根据本发明的实施方案提供了一种用于将钢筋混凝土柱固定在基座上的柱脚，所述柱脚包括：螺栓壳，所述螺栓壳包括具有螺栓孔的基板；以及上部结构，所述上部结构连接在所述基板上并且至少一个连接单元连接在所述上部结构上以将所述柱脚与所述钢筋混凝土柱固定在一起。所述螺栓壳是通过铸造方式制造的，使得所述上部结构和所述基板形成一个铸件，在所述螺栓壳中形成所述连接单元用的孔，所述孔与所述基板的螺栓孔同轴，所述螺栓壳的上部结构包括套管结构，所述套管结构与所述上部结构一体形成并且上面形成有所述连接单元用的孔，所述螺栓壳的上部结构包括壁结构，所述套管结构通过所述壁结构与所述基板连接，所述螺栓壳的上部结构的壁结构包括多个壁结构部分，所述套管结构通过所述多个壁结构部分与所述基板连接，并且所述螺栓壳的壁结构在远离所述基板的方向上渐缩。
说明书中描述了本发明的优选实施方案。
本发明基于以下理念：因为螺栓壳是通过铸造方式制造的，使得螺栓壳包括具有基板和侧板的一个铸件，所以在基板与侧板之间不产生应力峰值。这是因为，作为铸造的结果，在基板与侧板之间产生均匀质量的接缝。
根据本发明的方案实现的另一个优点在于：因为在螺栓壳中形成用于将连接单元固定在螺栓壳上的孔并且所述孔与螺栓壳的基板中的螺栓孔同轴，所以在根据本发明的柱脚中实际上不需要用于传递力的后连接件。
根据本发明的螺栓壳的上部结构包括套管结构，所述套管结构与所述上部结构一体形成并且上面形成有连接单元用的孔，所述螺栓壳的上部结构包括壁结构，所述套管结构通过所述壁结构与所述基板连接，所述螺栓壳的上部结构的壁结构包括多个壁结构部分，所述套管结构通过所述多个壁结构部分与所述基板连接。根据本发明的方案实现的一个优点在于：因为壁结构由多个壁结构部分构成，所以可以大大节省壁结构材料，由此仅放置在需要的位置。
一般地，必须使用这种后连接件来将水平力偶中的较低水平力传递至钢筋混凝土柱，其中水平力偶中的较低水平力是由相对于螺栓(位于连接单元和螺栓孔的位置)的偏心位置产生的。在根据本发明的方案中，由于孔与螺栓孔的同轴性，连接单元(例如，加强筋和设置在基座中的下层锚栓)将至少部分地，更优选全部地位于基本上相同的轴线上，因而在锚栓与加强筋之间不会形成偏心。因为锚栓与连接单元(例如，加强筋)之间不存在偏心，所以在钢筋混凝土柱中不需要用于在柱脚承载张力时去掉由偏心所产生的水平力的额外钩部件。因此，减少和简化了钢筋混凝土柱的加固。
由于同轴性，柱脚没有由偏心产生的应力。这导致了螺栓壳的静态模型的简化。这还导致了可以从新的和更简单的起始点优化螺栓壳的形状和直径。此外，可以在简单的轴向张力测试中容易地证明柱脚的性能，而不需要将产品铸造在混凝土上。
由于同轴性，不需要用于在柱脚经受压缩负荷时去掉由偏心产生的水平力的后连接件。因为不需要后连接件并且因为螺栓壳的形状和直径可以被优化，所以减少了柱脚中的钢量并且降低了柱脚的制造成本。
通过本发明的方案，可以使具有一层楼高的柱脚螺栓(其中，柱脚的连接单元同时用作柱的主钢筋)与连接螺栓结合。因为在柱脚、柱的连接单元与锚栓之间不需要重叠的加强筋，所以减少了柱中的钢的总用量。
在运输和储存期间，螺栓壳和柱脚只占用很少的空间。
柱脚可以整体制造而不需要焊接。带螺纹的加强筋可以用作主连接件，压制到加强筋上的钢筋连接器可以拧到螺栓壳的上部结构的螺纹孔中。可选择地，用作主连接件的加强筋可以直接压制到螺栓壳的上部结构的孔中。
螺栓壳可以包括在铸造过程中形成的一个或多个连接凸耳。连接凸耳也可以增加螺栓壳的刚性并且增强与混凝土的连接。凸耳还可以用于例如借助板(例如，穿孔板)、螺旋杆、圆杆、加强筋或绳扣将柱脚固定在一起。
螺栓壳及其连接的加强筋还可以用作杆状部件的牵引连接器。
附图说明
下面将结合附图进一步描述本发明的优选实施方案，附图中：
图1从上面斜视地示出柱脚螺栓壳的第一优选实施方案；
图2从下面斜视地示出图1所示的柱脚螺栓壳；
图3从侧面直视地示出图1所示的柱脚螺栓壳；
图4从正面直视地示出图1所示的柱脚螺栓壳；
图5从上面直视地示出图1所示的柱脚螺栓壳；
图6示出沿着图5的线A-A剖切的图1所示的柱脚螺栓壳；
图7示出沿着图5的线B-B剖切的图1所示的柱脚螺栓壳；
图8从上面斜视地示出柱脚螺栓壳的第二优选实施方案；
图9从下面斜视地示出图8所示的柱脚螺栓壳；
图10从侧面直视地示出图8所示的柱脚螺栓壳；
图11从上面斜视地示出柱脚螺栓壳的第三优选实施方案；
图12从下面斜视地示出图11所示的柱脚螺栓壳；
图13从侧面直视地示出图11所示的柱脚螺栓壳；
图14和图15示出根据图1的柱脚螺栓壳，其中呈加强筋形式的连接单元固定在柱脚螺栓壳上；
图16和图17示出根据图1的柱脚螺栓壳，其中呈加强筋形式的连接单元固定在柱脚螺栓壳上并且锚栓固定在柱脚螺栓壳的基板上；
图18和图19示出根据图1的柱脚螺栓壳，其中呈加强筋形式的连接单元固定在柱脚螺栓壳上并且锚栓固定在柱脚螺栓壳的基板上，此外基板的边缘还具有用于固定穿孔板的孔；
图20和图21示出根据图18和图19的柱脚螺栓壳处于穿孔板固定在基板上的状态下的视图；以及
图22示出钢筋混凝土柱与基座之间的部分剖切的连接点。
具体实施方式
本发明的目的是一种用于将钢筋混凝土柱1(例如，混凝土柱元件)固定在基座2(例如，建筑物的地基或相应的承重结构元件)上的柱脚(未标注)。
所述柱脚包括：螺栓壳3，所述螺栓壳包括具有螺栓孔4的基板5，以及上部结构6，所述上部结构连接在基板5上并且至少一个连接单元7连接在所述上部结构上以通过将连接单元7铸造在钢筋混凝土柱1上而使所述柱脚与钢筋混凝土柱1固定在一起。此外，螺栓壳3的一部分(尤其是螺栓壳3的上部结构6的一部分)同时铸造在钢筋混凝土柱1上。
图14和图15示出了柱脚的实施例。
图22示出钢筋混凝土柱1与基座2之间的部分剖切的连接点的实施例，其中柱脚已经用于将钢筋混凝土柱1固定在基座2上。在图22中，部分铸造在基座2上的竖直锚栓8穿过位于螺栓壳3的基板5中的螺栓孔4。竖直锚栓8具有螺纹(未标注)，螺母9和垫片10设置在锚栓上，以便将柱脚固定在位于基座2中的竖直锚栓8上。在图22中，通过将连接单元7铸造在钢筋混凝土柱1上并且通过将螺栓壳3部分地铸造在钢筋混凝土柱1上而使柱脚固定在钢筋混凝土柱1上。
图1～13示出四个不同的柱脚螺栓壳3，其中图1～7示出柱脚的螺栓壳3的第一实施方案，图8～10示出柱脚的螺栓壳3的第二实施方案，图11～13示出柱脚的螺栓壳3的第三实施方案。
螺栓壳3是通过铸造方式制造的，使得螺栓壳3的上部结构6和基板5形成一个铸件。该铸件优选但非必然地由铸钢或铸铁制造而成。基板5的螺栓孔4可以与铸件一起形成，或者可以在铸造之后至少部分地加工而成。
在螺栓壳3中形成连接单元7用的孔11。孔11与基板5的螺栓孔4基本上同轴。因此，如图14～22所示，如果在柱脚中使用直的连接单元7(例如，直的加强筋)，并且如果安装期间在钢筋混凝土柱1的基座2中使用直的竖直锚栓8，那么加强筋和竖直锚栓8可以基本上位于相同的轴线上，因而在加强筋与竖直锚栓8之间不会形成偏心。孔11可以与铸件一起形成，或者可以在铸造之后至少部分地加工而成。
在螺栓壳3中(例如，在螺栓壳3的上部结构6中)可以形成更多连接单元(图中未示出)用的更多孔(图中未示出)，但是更优选的是，在螺栓壳3中只形成一个连接单元7用的一个孔11，如图所示，孔11与基板5的螺栓孔4基本上同轴。
如图1～13所示，螺栓壳3的上部结构6包括套管结构12，所述套管结构与上部结构6一体形成并且上面形成有连接单元7用的孔11。如图1～13所示，螺栓壳3的上部结构6包括壁结构13，套管结构12通过所述壁结构与基板5连接。
螺栓壳3的上部结构6可以在套管结构12的方向上渐缩。图1～13示出了这种螺栓壳3。
螺栓壳3的上部结构6的壁结构可以至少部分地呈拱形，使得所述壁结构在套管结构12的方向上渐缩。图1～13示出了这种螺栓壳3。在螺栓壳3的上部结构6的壁结构13至少部分地呈拱形的情况下，该壁结构可以至少部分地呈抛物线形状。与常规的竖直壁结构相比，这种拱形(例如，上部结构6的抛物线形壁结构13)的优点例如是可以更好地补偿螺栓壳中的力和张力。
螺栓壳3的上部结构6的壁结构13由多个分开的壁结构部分14构成，套管结构12通过所述分开的壁结构部分与基板5连接。图1～13示出了一种螺栓壳3，该螺栓壳的壁结构13由两个分开的壁结构部分14构成。壁结构部分14可以相对于螺栓孔4和孔11对称地设置。
可选择地，螺栓壳3的上部结构6可以包括上面形成有连接单元7用的孔11的壁结构13。然后，螺栓壳3的上部结构6的壁结构13可以在远离基板5的方向上渐缩。可选择地，螺栓壳3的上部结构6的壁结构13可以至少部分地呈拱形，使得该壁结构在远离基板5的方向上渐缩。在螺栓壳3的上部结构6的壁结构13至少部分地呈拱形的情况下，该壁结构可以至少部分地呈抛物线形状。
如图1～13所示，螺栓壳3可以由一个铸件构成。
柱脚的连接单元7优选但非必然地包括加强筋。图14～22示出其中一根加强筋用作连接单元7的柱脚。加强筋优选但非必然地是基本上直的。
在连接单元7为加强筋的情况下，孔11的直径优选但非必然地基本上相应于所述加强筋的直径。
在连接单元7为加强筋的情况下，孔11可以具有内螺纹(图中未示出)，所述加强筋可以具有适合与孔11的内螺纹配合的外螺纹(图中未示出)，使得加强筋通过将所述加强筋旋拧到螺栓壳3的孔11中的方式固定在螺栓壳3上。在一根加强筋作为连接单元7的情况下，所述加强筋优选但非必然地是基本上直的并且横截面是基本上圆形的，使得所述加强筋与螺栓壳3的基板5中的螺栓孔4基本上同轴。
连接单元7可以通过将螺栓壳3压制到与连接单元7接合的方式而固定在螺栓壳3上，而连接单元通过在孔11的位置压制螺栓壳3的方式而设置在孔11中。
连接单元7可以借助套管(图中未示出)固定在孔11中，其中所述套管设置在孔11中并且在套管上设置连接单元7，使得分别在孔11与套管之间和在套管与连接单元7之间形成例如压接连接。
可以通过铸造在螺栓壳3上的方式形成从螺栓壳3伸出的连接凸耳15。图8～13示出这种螺栓壳3。如图11～13所示，连接凸耳15可以具有孔18。连接凸耳15用于增强螺栓壳3与钢筋混凝土柱1之间的紧固连接。这些连接凸耳15还可以增加螺栓壳3的刚性。在柱脚的装配过程中，线或加强筋可以穿过连接凸耳15的最后的孔18，例如用于将多个柱脚固定在一起。
在螺栓壳3的基板5的边缘中可以形成用于固定至少一个穿孔板17的孔16。图18和图19以及图20和图21示出穿孔板17。当柱脚至少部分地铸造在钢筋混凝土柱1上时，这种穿孔板17在安装过程中允许例如多个柱脚固定在一起或者允许柱脚固定在例如铸模或等同部件上。
图1～7中所示的螺栓壳3的上部结构6包括壁结构13，所述壁结构由两个壁结构部分14构成，套管结构12通过壁结构部分与基板5连接。
图8～10示出柱脚的螺栓壳3的第二实施方案。图8～10所示的螺栓壳3与图1～7所示的螺栓壳3之间的不同之处在于：通过铸造在螺栓壳3上的方式形成从螺栓壳3伸出的两个连接凸耳15。连接凸耳15用于增强螺栓壳3与钢筋混凝土柱1之间的紧固连接。
图11～13示出柱脚的螺栓壳3的第三实施方案。图11～13所示的螺栓壳3与图8～10所示的螺栓壳3之间的不同之处在于：通过铸造在螺栓壳3上的方式形成具有孔18的两个连接凸耳15。
显然，作为技术进步，本领域技术人员可以按各种方式实施本发明的构思。因此，本发明及其实施方案不限于上面所示的例子，而是可以在权利要求的框架内变化。

Claims (13)

1.一种用于将钢筋混凝土柱(1)固定在基座(2)上的柱脚，其中所述柱脚包括：
螺栓壳(3)，所述螺栓壳包括具有螺栓孔(4)的基板(5)；以及
上部结构(6)，所述上部结构连接在所述基板(5)上并且至少一个连接单元(7)连接在所述上部结构上以将所述柱脚与所述钢筋混凝土柱(1)固定在一起；
其特征在于，
所述螺栓壳(3)是通过铸造方式制造的，使得所述上部结构(6)和所述基板(5)形成一个铸件，
在所述螺栓壳(3)中形成所述连接单元(7)用的孔(11)，
所述孔(11)与所述基板(5)的螺栓孔(4)同轴，
所述螺栓壳(3)的上部结构(6)包括套管结构(12)，所述套管结构与所述上部结构(6)一体形成并且上面形成有所述连接单元(7)用的孔(11)，
所述螺栓壳(3)的上部结构(6)包括壁结构(13)，所述套管结构(12)通过所述壁结构与所述基板(5)连接，
所述螺栓壳(3)的上部结构(6)的壁结构(13)包括多个壁结构部分(14)，所述套管结构(12)通过所述多个壁结构部分与所述基板(5)连接，并且
所述螺栓壳(3)的壁结构(13)在远离所述基板(5)的方向上渐缩。
2.根据权利要求1所述的柱脚，其特征在于，所述壁结构部分(14)相对于所述螺栓孔(4)和所述孔(11)对称地设置。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的柱脚，其特征在于，所述螺栓壳(3)的壁结构(13)在所述套管结构(12)的方向上渐缩。
4.根据权利要求1-2中任一项所述的柱脚，其特征在于，所述螺栓壳(3)的壁结构(13)至少部分地呈拱形，使得所述螺栓壳(3)的壁结构(13)在所述套管结构(12)的方向上渐缩。
5.根据权利要求1-2中任一项所述的柱脚，其特征在于，所述螺栓壳(3)的上部结构(6)的壁结构(13)至少部分地呈拱形，使得所述螺栓壳(3)的壁结构(13)在远离所述基板(5)的方向上渐缩。
6.根据权利要求1所述的柱脚，其特征在于，所述连接单元(7)是加强筋。
7.根据权利要求6所述的柱脚，其特征在于，所述孔(11)的直径相应于所述加强筋的直径。
8.根据权利要求7所述的柱脚，其特征在于，所述孔(11)具有内螺纹，所述加强筋具有设置成与所述孔(11)的内螺纹配合的外螺纹，使得通过旋拧的方式将所述加强筋固定在所述螺栓壳(3)的上部结构(6)上。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的柱脚，其特征在于，所述加强筋是直的并且横截面是圆形的，使得所述加强筋与所述螺栓壳(3)的基板(5)中的螺栓孔(4)同轴。
10.根据权利要求1-2中任一项所述的柱脚，其特征在于，所述连接单元(7)通过将所述螺栓壳(3)压制到与所述连接单元(7)接合的方式而固定在所述螺栓壳(3)上。
11.根据权利要求1-2中任一项所述的柱脚，其特征在于，所述连接单元(7)借助套管固定在所述孔(11)中，所述套管设置在所述孔(11)中并且所述连接单元(7)固定在所述套管上。
12.根据权利要求1-2中任一项所述的柱脚，其特征在于，通过铸造在所述螺栓壳(3)上的方式形成从所述螺栓壳(3)伸出的连接凸耳(15)，用于增强所述螺栓壳(3)与所述钢筋混凝土柱(1)之间的紧固连接。
13.根据权利要求1-2中任一项所述的柱脚，其特征在于，在所述螺栓壳(3)的基板(5)的边缘中形成用于将至少一个穿孔板(17)固定在所述螺栓壳(3)上的孔(16)。
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