CN104963354B - 一种整体埋入式刚性柱脚及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种整体埋入式刚性柱脚及其施工方法，该整体埋入式刚性柱脚包括钢柱、靴梁、横板、肋板、隔板、柱脚底板、锚栓，在钢柱埋入钢筋混凝土基础部分，柱脚底部设有底板，靴梁与钢柱翼缘、柱脚底板相焊接，横板水平焊接于靴梁外侧，肋板与靴梁、横板、柱脚底板相焊接，隔板与靴梁、柱脚底板相焊接，在横板范围内两靴梁外侧对称布置锚栓。该整体埋入式刚性柱脚将整体式刚性柱脚埋入钢筋混凝土基础内，通过设置靴梁扩大了柱脚埋入部分的有效承压面积，并有效利用了锚栓的抗拉作用，有利于柱脚节点所受弯矩与剪力的传递，可在保证柱脚整体刚度、承载力和抗震性能的同时降低柱脚的埋置深度，在工程实际中具有较好的经济效益。

Description

一种整体埋入式刚性柱脚及其施工方法

技术领域

本发明涉及土木建筑技术领域，尤其是一种整体埋入式刚性柱脚及其施工方法。

背景技术

整体式刚性柱脚是将钢柱固定在混凝土基础表面的一种外露式刚性柱脚，其应用锚栓连接钢柱和基础，具有构造简单、施工快捷、传力明确等优点，因此在普通钢结构和轻型钢结构中广泛应用。但整体式刚性柱脚仅通过锚栓拉力和底板压力作用共同抵抗弯矩，其整体刚度偏弱，当外荷载过大时，无法实现柱脚的完全固结效果，因此在高层钢结构中基本不推荐采用此柱脚。

发明内容

为了弥补目前已有整体式刚性柱脚在刚度、承载力、抗震性能等方面的不足，扩大整体式刚性柱脚在高层钢结构中的应用范围，本发明所要解决的技术问题是提供一种整体埋入式刚性柱脚及其施工方法，在不影响柱脚节点塑性铰发展的前提下，提高整体式刚性柱脚的刚度、承载力和抗震性能。

为了解决上述问题，本发明的一技术方案是：一种整体埋入式刚性柱脚，包括钢柱和锚栓，所述钢柱底部焊接有柱脚底板，所述钢柱下部伸入钢筋混凝土基础的凹槽内并埋入后浇混凝土中，埋入的钢柱部分的两侧面分别设置有一个平行于钢柱腹板且紧靠钢柱两翼缘板同一侧面的靴梁，所述靴梁呈对称设置，所述靴梁内侧与钢柱两翼缘板相应侧面相焊接，所述靴梁底部与柱脚底板相焊接，所述靴梁顶部与后浇混凝土顶面之间形成基础保护层，两个靴梁之间焊接有两个对称分布于钢柱两翼缘板外的隔板，所述隔板底部与柱脚底板相焊接，两个靴梁上部外侧分别焊接有水平设置的横板，所述横板上预留有锚栓贯穿孔，所述锚栓上部穿过锚栓贯穿孔并固定于横板上，所述锚栓下部预埋于钢筋混凝土基础的凹槽底面下，各个横板和柱脚底板之间分别焊接有紧靠靴梁外侧的肋板，所述肋板内端与靴梁外侧相焊接。

进一步的，各个横板上分别预留有两个锚栓贯穿孔，四个锚栓贯穿孔关于钢柱的两轴线对称分布。

进一步的，各个锚栓贯穿孔两侧对称分布有两个肋板。

进一步的，所述隔板位于两个横板同一侧锚栓贯穿孔之间的连线上。

进一步的，所述锚栓上部穿过锚栓贯穿孔后用垫板套住锚栓，所述锚栓顶部连接有压住垫板的螺帽，所述垫板与横板相焊接。

进一步的，所述锚栓贯穿孔做成U形缺口。

进一步的，所述锚栓下部的锚固长度不小于锚栓直径的35倍。

进一步的，所述后浇混凝土与钢筋混凝土基础采用相同强度等级的混凝土。

为了解决上述问题，本发明的另一技术方案是：一种整体埋入式刚性柱脚的施工方法，分为工厂和现场两个步骤进行施工：

（1）工厂施工，制作刚性柱脚，具体步骤为：首先在钢柱底部焊接柱脚底板；接着分别在平行于钢柱腹板并紧靠钢柱两翼缘板同一侧面的位置上焊接靴梁，并将靴梁底部与柱脚底板相焊接；然后分别在两靴梁之间焊接两个对称分布于钢柱两翼缘板外的隔板；再者在柱脚底板上分别焊接紧靠相应靴梁外侧的肋板，并将肋板内端与靴梁外侧相焊接；最后分别在两个靴梁上部外侧、相应肋板上部水平焊接横板，所述横板上预留有锚栓贯穿孔；

（2）现场施工，与钢筋混凝土基础形成整体埋入式刚性柱脚，具体步骤为：在钢筋混凝土基础浇筑中，将锚栓下部按设计位置预埋于钢筋混凝土基础的凹槽底面下，待钢筋混凝土基础达到钢柱安装强度后，进行钢柱吊装；在吊装施工中，锚栓上部经锚栓贯穿孔穿过横板，调整横板水平位置与垂直度后，再用垫板套住锚栓，采用螺帽紧固，并将垫板与横板焊牢；最后，在钢筋混凝土基础的凹槽钢筋混凝土二次浇筑线以上后浇混凝土，使钢柱下部埋入后浇混凝土中，所述靴梁顶部与后浇混凝土顶面之间形成基础保护层。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该整体埋入式刚性柱脚将刚性柱脚整体埋入钢筋混凝土基础内，通过设置靴梁扩大了柱脚埋入部分的有效承压面积，并有效利用了锚栓的抗拉作用，有利于柱脚节点所受弯矩与剪力的传递，可在保证柱脚整体刚度、承载力和抗震性能的同时降低柱脚的埋置深度，在工程实际中具有较好的经济效益。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是图1的I-I剖视图。

图3是图1的II-II剖视图。

图4是图1的III-III剖视图。

图中标记：1. 钢柱，2. 靴梁，3. 横板，4. 肋板，5. 隔板，6. 柱脚底板，7. 锚栓，8. 垫板，9. 钢筋混凝土基础，10. 钢筋混凝土二次浇筑线，11. 后浇混凝土。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

如图1~4所示，一种整体埋入式刚性柱脚，包括钢柱1和锚栓7，所述钢柱1底部焊接有柱脚底板6，所述钢柱1下部伸入钢筋混凝土基础9的凹槽内并埋入后浇混凝土11中，埋入的钢柱1部分的两侧面分别设置有一个平行于钢柱1腹板且紧靠钢柱1两翼缘板同一侧面的靴梁2，所述靴梁2呈对称设置，所述靴梁2内侧与钢柱1两翼缘板相应侧面相焊接，所述靴梁2底部与柱脚底板6相焊接，所述靴梁2顶部与后浇混凝土11顶面之间形成基础保护层，两个靴梁2之间焊接有两个对称分布于钢柱1两翼缘板外的隔板5，所述隔板5底部与柱脚底板6相焊接，两个靴梁2上部外侧分别焊接有水平设置的横板3，所述横板3上预留有锚栓贯穿孔，所述锚栓7上部穿过锚栓贯穿孔并固定于横板3上，所述锚栓7下部预埋于钢筋混凝土基础9的凹槽底面下，各个横板3和柱脚底板6之间分别焊接有紧靠靴梁2外侧的肋板4，所述肋板4内端与靴梁2外侧相焊接。

在本发明实施例中，各个横板3上分别预留有两个锚栓贯穿孔，四个锚栓贯穿孔关于钢柱1的两轴线对称分布，各个锚栓贯穿孔两侧对称分布有两个肋板4。所述隔板5位于两个横板3同一侧锚栓贯穿孔之间的连线上，即位于锚栓贯穿孔的轴线上。所述锚栓贯穿孔可以做成U形缺口，其开口方向由内朝外。

在本发明实施例中，所述锚栓7上部穿过锚栓贯穿孔后用垫板8套住锚栓7，所述锚栓7顶部连接有压住垫板8的螺帽，所述垫板8与横板3相焊接，所述锚栓7顶部与靴梁2相平齐，所述锚栓7顶部与钢筋混凝土基础9顶面的距离为基础保护层厚度。

在本发明实施例中，所述锚栓7下部的锚固长度不小于锚栓7直径的35倍。所述后浇混凝土11顶面与钢筋混凝土基础9顶面相平齐，所述后浇混凝土11应与钢筋混凝土基础9采用相同强度等级的混凝土。

从方便施工和保证施工质量的角度考虑，该整体埋入式刚性柱脚的钢柱1、靴梁2、横板3、肋板4、隔板5、柱脚底板6可预先在工厂进行焊接，形成一个连接体，然后将该焊接成型的连接体运抵施工现场，定位调平后与锚栓7连接紧固，再浇筑基础混凝土即可。

如图1~4所示，一种整体埋入式刚性柱脚的施工方法，分为工厂和现场两个步骤进行施工：

（1）工厂施工，制作刚性柱脚，具体步骤为：首先在钢柱1底部焊接柱脚底板6；接着分别在平行于钢柱1腹板并紧靠钢柱1两翼缘板同一侧面的位置上焊接靴梁2，并将靴梁2底部与柱脚底板6相焊接；然后分别在两靴梁2之间焊接两个对称分布于钢柱1两翼缘板外的隔板5；再者在柱脚底板6上分别焊接紧靠相应靴梁2外侧的肋板4，并将肋板4内端与靴梁2外侧相焊接；最后分别在两个靴梁2上部外侧、相应肋板4上部水平焊接横板3，所述横板3上预留有锚栓贯穿孔；

（2）现场施工，与钢筋混凝土基础9形成整体埋入式刚性柱脚，具体步骤为：在钢筋混凝土基础9浇筑中，将锚栓7下部按设计位置预埋于钢筋混凝土基础9的凹槽底面下，待钢筋混凝土基础9达到钢柱1安装强度后，进行钢柱1吊装；在吊装施工中，锚栓7上部经锚栓贯穿孔穿过横板3，调整横板3水平位置与垂直度后，再用垫板8套住锚栓7，采用螺帽紧固，并将垫板8与横板3焊牢；最后，在钢筋混凝土基础9的凹槽钢筋混凝土二次浇筑线10以上后浇混凝土11，使钢柱1下部埋入后浇混凝土11中，所述靴梁2顶部与后浇混凝土11顶面之间形成基础保护层，即靴梁2顶部与后浇混凝土11顶面之间的距离为基础保护层厚度。

在本发明实施例中，步骤（1）的各个横板3上分别预留有两个锚栓贯穿孔，四个锚栓贯穿孔关于钢柱1的两轴线对称分布，各个锚栓贯穿孔两侧对称焊接两个肋板4，隔板5位于两个横板3同一侧锚栓贯穿孔之间的连线上，即位于锚栓贯穿孔的轴线上。所述锚栓贯穿孔可以做成U形缺口，其开口方向由内朝外。

在本发明实施例中，步骤（2）的锚栓7下部的锚固长度不小于锚栓7直径的35倍，后浇混凝土11顶面与钢筋混凝土基础9顶面相平齐，后浇混凝土11与钢筋混凝土基础9采用相同强度等级的混凝土。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的整体埋入式刚性柱脚及其施工方法。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种整体埋入式刚性柱脚，包括钢柱和锚栓，所述钢柱底部焊接有柱脚底板，其特征在于：所述钢柱下部伸入钢筋混凝土基础的凹槽内并埋入后浇混凝土中，埋入的钢柱部分的两侧面分别设置有一个平行于钢柱腹板且紧靠钢柱两翼缘板同一侧面的靴梁，所述靴梁呈对称设置，所述靴梁内侧与钢柱两翼缘板相应侧面相焊接，所述靴梁底部与柱脚底板相焊接，所述靴梁顶部与后浇混凝土顶面之间形成基础保护层，两个靴梁之间焊接有两个对称分布于钢柱两翼缘板外的隔板，所述隔板底部与柱脚底板相焊接，两个靴梁上部外侧分别焊接有水平设置的横板，所述横板上预留有锚栓贯穿孔，所述锚栓上部穿过锚栓贯穿孔并固定于横板上，所述锚栓下部预埋于钢筋混凝土基础的凹槽底面下，各个横板和柱脚底板之间分别焊接有紧靠靴梁外侧的肋板，所述肋板内端与靴梁外侧相焊接。

2.根据权利要求1所述的整体埋入式刚性柱脚，其特征在于：各个横板上分别预留有两个锚栓贯穿孔，四个锚栓贯穿孔关于钢柱的两轴线对称分布。

3.根据权利要求2所述的整体埋入式刚性柱脚，其特征在于：各个锚栓贯穿孔两侧对称分布有两个肋板。

4.根据权利要求2或3所述的整体埋入式刚性柱脚，其特征在于：所述隔板位于两个横板同一侧锚栓贯穿孔之间的连线上。

5.根据权利要求1所述的整体埋入式刚性柱脚，其特征在于：所述锚栓上部穿过锚栓贯穿孔后用垫板套住锚栓，所述锚栓顶部连接有压住垫板的螺帽，所述垫板与横板相焊接。

6.根据权利要求1或5所述的整体埋入式刚性柱脚，其特征在于：所述锚栓贯穿孔做成U形缺口。

7.根据权利要求1所述的整体埋入式刚性柱脚，其特征在于：所述锚栓下部的锚固长度不小于锚栓直径的35倍。

8.根据权利要求1所述的整体埋入式刚性柱脚，其特征在于：所述后浇混凝土与钢筋混凝土基础采用相同强度等级的混凝土。

9.一种如权利要求1至8中任一项所述的整体埋入式刚性柱脚的施工方法，其特征在于，分为工厂和现场两个步骤进行施工：

（1）工厂施工，制作刚性柱脚，具体步骤为：首先在钢柱底部焊接柱脚底板；接着分别在平行于钢柱腹板并紧靠钢柱两翼缘板同一侧面的位置上焊接靴梁，并将靴梁底部与柱脚底板相焊接；然后分别在两靴梁之间焊接两个对称分布于钢柱两翼缘板外的隔板；再者在柱脚底板上分别焊接紧靠相应靴梁外侧的肋板，并将肋板内端与靴梁外侧相焊接；最后分别在两个靴梁上部外侧、相应肋板上部水平焊接横板，所述横板上预留有锚栓贯穿孔；

（2）现场施工，与钢筋混凝土基础形成整体埋入式刚性柱脚，具体步骤为：在钢筋混凝土基础浇筑中，将锚栓下部按设计位置预埋于钢筋混凝土基础的凹槽底面下，待钢筋混凝土基础达到钢柱安装强度后，进行钢柱吊装；在吊装施工中，锚栓上部经锚栓贯穿孔穿过横板，调整横板水平位置与垂直度后，再用垫板套住锚栓，采用螺帽紧固，并将垫板与横板焊牢；最后，在钢筋混凝土基础的凹槽钢筋混凝土二次浇筑线以上后浇混凝土，使钢柱下部埋入后浇混凝土中，所述靴梁顶部与后浇混凝土顶面之间形成基础保护层。