CN105862900A - 基于预制桩的装配式车库结构体系及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于预制桩的装配式车库结构体系及方法，包括预制桩，多根预制桩构成车库结构的竖直承力件，在预制桩外表设有导轨；横向支撑梁，包括地梁和叠合梁，地梁围绕预制桩一周设置以支撑车库的底板，叠合梁围绕预制桩设置以支撑车库楼面板或车库顶面板；独立基础，通过设计凹槽实现与预制桩和预制地梁的连接；所有结构构件如预制桩、独立基础等都是进行工厂化加工，可组装进行施工，减少了施工现场的污染物的排放；通过导轨的设置，以及独立基础与安装法兰的配合，使得预制桩的垂直度得以保证，很好的保证了结构的承载力，且结构精度得到了保证；预制桩和车库柱子合二为一，不仅节约能源，而且大大提高了地下车库的施工效率。

Description

基于预制桩的装配式车库结构体系及方法

技术领域

本发明涉及地下室结构，具体说是基于预制桩的装配式车库结构体系及方法。

背景技术

装配式结构是指结构中的梁、柱和板等结构构件在工厂预制完成，在现场拼装形成受力体系的结构。我国城市化进程加快，城市地面空间日趋狭小，地下车库的建设缓解地面停车的压力，大量新建的住宅建筑和公共建筑等均配有地下车库。车库一般采用独立基础、现浇框架结构。根据地基条件，往往采用独立基础且面积较大，同时设置250mm厚以上的防水底板，再绑扎柱子钢筋浇灌混凝土柱等，这样做的结果是现场施工效率低，施工工期长，造成大量的废弃物污染环境。同时，当地基土比较软弱、需要大量桩来保证承载力时，桩体的垂直度难以保证，这对结构受力不利；目前，现公开的装配式车库体系主体结构为钢结构，埋深较浅，未考虑下部桩的作用，且承受的竖向荷载较小，不适合用作住宅和一般建筑物的地下车库形式；此外现浇构件大多为非预应力构件，不能充分利用材料的特性，造成浪费，这就需要对装配式车库结构体系及方法进行新的研究设计。

发明内容

针对上述问题，为了解决现有技术的不足，本发明提供一种既能充分利用材料性质，又能在提高施工效率、保护环境的同时保证结构的受力性能的基于预制桩的装配式车库结构体系及方法。

本发明提供的方案是：

基于预制桩的装配式车库结构体系，包括：

预制桩，多根预制桩构成车库结构的竖直承力件，在预制桩外表设有导轨；

横向支撑梁，包括地梁和叠合梁，地梁围绕预制桩一周设置以支撑车库的底板，叠合梁围绕预制桩设置以支撑车库楼面板或车库顶面板；

独立基础，通过预制桩上的导轨套在预制桩上以支撑地梁，独立基础的设置更方便的实现对地梁的支撑，同时，帮助承担车库的载荷力。

本发明利用预制桩或预制柱、预制的横向支撑梁和独立基础，工厂化制作快捷施工的优势，根据地下车库层数和高度，定型生产预制桩，预制桩压入地基，承担竖向荷载，形成单桩单柱结构，桩柱连接防水底板形成整体平面，预制桩考虑基础和水平楼板安装定型设计。高强预制桩偏心受压，可考虑外包普通钢筋增加柱子抗弯能力和延性，实现车库的建筑施工工业化。

进一步地，为了将独立基础与预制桩连接为一个整体，还包括安装法兰，安装法兰于所述的预制桩上与独立基础固定以将预制桩与独立基础形成一个整体以承受载荷。

进一步地，在所述预制桩的外侧设有钢筋混凝土层以增强抗弯性能和延性。

进一步地，所述独立基础呈下端尺寸大于上端尺寸的锥形，锥形的形状不仅用料少，而且符合对独立基础结构受力的一般要求，所述横向支撑梁、独立基础均为工厂钢筋混凝土预制件以提高装配速度。

进一步地，所述独立基础的上表面预设有钢板，钢板通过紧固件与安装法兰紧固，紧固件为紧固螺栓，同时在安装法兰水平段上设有多个与紧固螺栓配合的螺栓孔。

进一步地，所述独立基础内表面与所述的导轨配合，实现预制桩压入土体的方向控制，同时可保证压入桩体的垂直度。

进一步地，为了方便操作，所述导轨为多条凹陷槽，所述独立基础内表面设有与凹陷槽配合的突起。

进一步地，所述独立基础顶部的至少两个面上设有与所述地梁端部配合的凹槽，通过凹槽来控制地梁的安放位置，并在与地梁连接的独立基础的部位用细实混凝土填缝。

进一步地，在所述预制桩上开有内凹槽，并在内凹槽内设有用于与叠合梁端部配合的预埋件，通过预埋件与叠合梁端部的预埋件焊接进行锚固。

进一步地，所述安装法兰包括套于预制桩外的竖向段和与竖向段连接的水平段，竖向段的主要作用是增大预制桩向预制方形独立基础的传力面积，防止预制方形管桩在水平段处由于应力集中发生破坏，水平段的主要作用是与使得独立基础预埋方形钢板相结合，保证预制桩的垂直度。

所述的基于预制桩的装配式车库结构体系的施工方法，具体步骤如下：

步骤1)：确定预制桩的位置后在该位置固定独立基础；

步骤2)：通过独立基础安装地梁；

步骤3)：将桩身上套有安装法兰的预制桩穿过独立基础进行设置；

步骤4)：安装地下车库的防水底板；

步骤5)：通过预制桩固定叠合梁以支撑车库的楼面板或车库顶面板；

步骤6)：在车库的楼面板与叠合梁上，车库顶面板与叠合梁上分别整体现浇面层。

此外，在步骤3)完成后，对预制桩外用钢筋混凝土进行外包，以提高整体抗弯性能。

本发明的工作原理是：通过导轨、紧固件以及安装法兰的设置双重保证了桩体的垂直度。传统的叠合梁的施工是将叠合梁搁置在柱端，搭上叠合板然后现浇混凝土面层以保证结构的整体性，为考虑到本发明将预制桩和地下车库的柱子合二为一实现单桩单柱，采用在预制桩上预埋铁件或者预制桩内凹一部分的方式以实现与预制叠合梁的连接，以此来提高施工效率。同时，本结构体系考虑了防水底板的结构性作用，能有效地增加结构的整体性和整体刚度，可部分减少其他结构构件如预制叠合梁的尺寸，具有良好的经济性。

本发明的有益效果是：

1)所有结构构件如预制桩、独立基础等都是进行工厂化加工，可组装进行施工，减少了施工现场的污染物的排放；

2)通过导轨的设置，以及独立基础与安装法兰的配合，使得预制桩的垂直度得以保证，很好的保证了结构的承载力，且结构精度得到了保证；

3)预制桩和车库柱子合二为一，不仅节约能源，而且大大提高了地下车库的施工效率；

4)考虑防水底板结构性作用如能增加结构的整体性和刚度等，通过设置独立基础，既方便对防水底板与地梁的支撑，且又能有效增加结构的整体性和整体刚度，可部分减少其他构件的截面尺寸，具有良好的经济性。

附图说明

图1是本发明一种结构体系三维示意图。

图2是本发明预制方形独立基础三维示意图(以方形孔洞为例，圆形孔洞与之类似)。

图3是本发明预制桩在基础部位的三维示意图(以预制方桩为例，预制圆桩与之类似)。

图4是本发明预制桩与地梁、防水底板和叠合梁连接平面示意图。

图5是本发明预制桩与地梁、防水底板和叠合梁连接平面示意图。

其中：1.独立基础，2.地梁，3.防水底板，4.楼层处叠合梁，5.预制桩，6.桩顶处叠合梁，7.叠合板，8.与地梁相匹配的凹槽，9.独立基础内表面导轨，10.预埋钢板，11.预埋锚栓，12.竖向段，13.水平段，14.螺栓孔，15.弧形导轨，16.预制桩内凹槽，17.预制桩外包层，18.预制桩楼层处预埋铁件。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步的描述：

如图1所示，一种基于预制桩的装配式新型车库结构体系，包括：多个预制方形独立基础1，多根预制地梁2，多块预制防水底板3，多根预制桩5，多根楼层处叠合梁4，多根桩顶处叠合梁6，多块叠合板7。在已经挖好的基坑内，通过放线定位将预制方形独立基础1吊装到定位点，调整至水平。将预制地梁2吊装安放在预制方形独立基础1的凹槽内部，在其连接处用细实混凝土填缝。将预制桩5起吊对准预制方形独立基础1预留的孔洞，打桩机慢慢将预制桩5压入土体，施工过程注意监测预制方形独立基础的水平度或者桩体的垂直度。待将桩体压入特定深度时，预制方形独立基础1上预埋的锚栓或紧固螺栓会穿过预制桩5上安装法兰13上的螺栓孔，用螺母将锚栓锚固。将防水底板3吊装安装在地梁2上并进行锚固，接缝处和与预制方形独立基础的连接部位用细实混凝土填实。在所有的桩体都施工完毕后，吊装叠合梁4至预制桩5楼层标高处，通过焊接或者直接将预制叠合梁插入预制桩5上的方式实现预制叠合梁与预制桩5的连接。为保证桩体的抗弯能力和延性，可考虑在预制桩5外边包裹一层钢筋混凝土。将叠合板7吊装至叠合梁4上，通过现浇面层来提高结构的整体性。地下车库顶层结构层施工时，先将预制桩顶部叠合梁6搁置在预制桩5顶端，采用装配式混凝土结构一般节点构造措施进行锚固，完成后吊装叠合板7搁置在叠合梁6上，采用一般的节点构造措施进行锚固，锚固完成后铺设构造钢筋现浇面层。

如图2所示，预制方形独立基础包括：钢筋混凝土块体，与地梁2相匹配的凹槽8，钢筋混凝土块体内留有预制桩穿过的孔洞，在孔洞上方水平固定有方形钢板10，预埋锚栓11。预制方形独立基础满足一般独立基础的受力要求，在独立基础1内部设有导轨即独立基础内表面导轨9，独立基础内表面导轨9尺寸比预制桩5上的弧形导轨15尺寸略大，独立基础内表面导轨9的主要作用为：(1)预制桩压入土体的方向控制；(2)导轨和预制桩5尺寸相当，以此保证压入桩体的垂直度。预制方形独立基础1在其与地梁2连接的部位预留有与地梁截面一致的凹槽，其主要是用来控制地梁2的安放位置，并在与地梁2连接的部位用细实混凝土填缝。预埋钢板10位于预制方形独立基础1的顶部，其上开有螺栓孔，其主要作用是固定锚栓的位置，防止其在制作时偏离预定的位置，以及减轻与预制方形管桩安装法兰连接时应力集中的影响，预埋锚栓11主要与预制桩5的安装法兰连接。

如图3所示，预制桩5(以方桩为例，圆桩类似)基础部分包括：方桩桩体，方形安装法兰竖向段12，安装法兰水平段13，预留锚栓孔洞14，圆弧形导轨15。预制桩5满足承载力一般要求以及兼做车库竖向柱受力要求，其尺寸比预制方形独立基础预留孔洞的尺寸略小。预埋方形安装法兰包括竖向段12、水平段13，其主要作用是将预制桩5和预制方形独立基础1形成一个整体承受外荷载，竖向段12的主要作用是增大预制桩5向预制方形独立基础1的传力面积，防止预制方形管桩在水平段13处由于应力集中发生破坏，水平段13的主要作用是与预制方形独立基础1预埋钢板10相结合，保证预制桩5的垂直度，螺栓孔14主要与预制方形独立基础1预埋锚栓相结合锚固预制方形独立基础1和方形安装法兰。弧形导轨15其大小与预制方形独立基础1内表面的导轨尺寸相配合，预埋长度为预制桩5的桩底至安装法兰水平段14下底面，其主要作用是保证预制桩5在压入土体过程中的垂直度同时减少预制桩5和预制方形独立基础1在下桩时由于两者摩擦挤压造成的桩体或独立基础的破坏。

如图4所示，预制桩与地梁、防水底板和叠合梁连接包括：预制方形独立基础1，预制桩5，预制地梁2，预制防水底板3，楼层处叠合梁4，预制桩楼层处内凹16，预制桩外包层17。楼层处叠合梁4与预制桩5的连接方式为将叠合梁4吊装至楼层标高处，从预制桩5侧面将预制叠合梁4塞入预制桩5，安放完成后在叠合梁4与预制桩5凹槽的空隙部位用细实混凝土填缝。由于桩体兼做地下车库的柱子，对桩体的抗弯性能和延性具有更高的要求，可考虑在已有的桩体外用钢筋混凝土进行外包，其外包尺寸可根据相关计算得出。

如图5所示，预制桩与地梁、防水底板和叠合梁连接包括：预制方形独立基础1，预制桩柱体5，预制地梁2，预制防水底板3，楼层处叠合梁4，预制桩楼层处预埋铁件18，预制桩外包层17。楼层处叠合梁4与预制桩5的连接方式为焊接，叠合梁4在其端部预埋有与预制桩预埋铁件18相一致的铁件。将叠合梁4吊装至楼层标高处，叠合梁4预埋的铁件与预制桩预埋的铁件18相对齐后通过焊接进行锚固，施工过程中需要监测叠合梁的水平度。

所述的基于预制桩的装配式车库结构体系的施工方法，具体步骤如下：

步骤1)：确定预制桩的位置后在该位置固定独立基础；

步骤2)：通过独立基础安装地梁；

步骤2)：将桩身上套有安装法兰的预制桩穿过独立基础进行设置；

步骤3)：安装地下车库的底板；

步骤4)：通过预制桩固定叠合梁以支撑车库的楼面板或车库顶面板；

步骤5)：在车库的楼面板与叠合梁上，车库顶面板与叠合梁上分贝整体现浇面层。

此外，在步骤2)中对预制桩外用钢筋混凝土进行外包，以提高整体抗弯性能。

进一步地，在以上步骤全部完成后，可按照一般预制结构施工方法在预制叠合梁4上施工预制叠合板7。最顶层叠合梁6直接搁置在桩顶，施工方法和一般梁柱连接节点类似，具体可参考相关规范。

进一步地，在叠合板和叠合梁上整体现浇面层，增加结构的整体性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不是本发明的全部实施例，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。

除说明书所述技术特征外，其余技术特征均为本领域技术人员已知技术，为了突出本发明的创新特点，上述技术特征在此不再赘述。

Claims (10)

1.基于预制桩的装配式车库结构体系，其特征在于，包括：

预制桩，多根预制桩构成车库结构的竖直承力件，在预制桩外表设有导轨；

横向支撑梁，包括地梁和叠合梁，地梁围绕预制桩一周设置以支撑车库的底板，叠合梁围绕预制桩设置以支撑车库楼面板或车库顶面板；

独立基础，通过预制桩上的导轨套在预制桩上以支撑地梁。

2.如权利要求1所述的基于预制桩的装配式车库结构体系，其特征在于，还包括安装法兰，安装法兰套于所述的预制桩上与独立基础固定以将预制桩与独立基础形成一个整体以承受载荷。

3.如权利要求2所述的基于预制桩的装配式车库结构体系，其特征在于，所述独立基础呈下端尺寸大于上端尺寸的锥形，所述横向支撑梁、独立基础均为工厂预制件。

4.如权利要求2或3所述的基于预制桩的装配式车库结构体系，其特征在于，所述独立基础的上表面预设有钢板，钢板通过紧固件与安装法兰紧固。

5.如权利要求1所述的基于预制桩的装配式车库结构体系，其特征在于，所述独立基础内表面与所述的导轨配合，在所述预制桩的外侧设有钢筋混凝土层以增强抗弯性能和延性。

6.如权利要求5所述的基于预制桩的装配式车库结构体系，其特征在于，所述导轨为多条凹陷槽，所述独立基础内表面设有与凹陷槽配合的突起。

7.如权利要求1或5所述的基于预制桩的装配式车库结构体系，其特征在于，所述独立基础顶部的至少两个面上设有与所述地梁配合的凹槽。

8.如权利要求1所述的基于预制桩的装配式车库结构体系，其特征在于，在所述预制桩上开有内凹槽，并在内凹槽内设有用于与车库楼面板叠合梁端部配合的预埋件。

9.如权利要求2所述的基于预制桩的装配式车库结构体系，其特征在于，所述安装法兰包括套于预制桩外的竖向段和与竖向段连接的水平段。

10.如权利要求1-9中任一项所述的基于预制桩的装配式车库结构体系的施工方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1)：确定预制桩的位置后在该位置固定独立基础；

步骤2)：通过独立基础安装地梁；

步骤3)：将桩身上套有安装法兰的预制桩穿过独立基础进行设置；

步骤4)：安装地下车库的底板；

步骤5)：通过预制桩固定叠合梁以支撑车库的楼面板或车库顶面板；

步骤6)：在车库的楼面板与叠合梁上，车库顶面板与叠合梁上分贝整体现浇面层。