CN106049760B - 震后快速修复预制混凝土柱脚及其施工、维护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种震后快速修复预制混凝土柱脚及其施工、维护方法，柱脚包括带有开孔的钢底板，预制混凝土柱身，基础砂浆层，后浇筑的底层楼板，地脚锚栓穿过钢底板的开孔将钢底板固定在基础砂浆层上，井字加强钢筋在钢底板上方，围绕柱预制混凝土柱身底部按井字型布置。施工方法包括将带有开孔的钢底板与预制混凝土柱身内纵筋采用焊接方式连接，再完成预制混凝土柱身的浇筑；基础找平并吊装混凝土柱身和钢底板，地脚锚栓穿过开孔钢底板的开孔，将钢底板紧固在基础砂浆层上，在混凝土柱身底部设置井字加强钢筋，浇筑底层楼板。本发明柱脚整体性好，抵抗水平方向荷载能力强，施工质量控制易于实现，且成本较低。

Description

震后快速修复预制混凝土柱脚及其施工、维护方法
技术领域
本发明属于建筑工程抗震领域，具体涉及一种震后快速修复预制混凝土柱脚及其施工、维护方法。
背景技术
现有的预制混凝土构件的连接，按照施工方式主要分为两种：干式连接和湿式连接。其中，湿式连接是采用灌浆、局部现浇等现场湿作业方式实现的构件连接，如套筒灌浆、现浇接头连接等。反之，干式连接即不采用湿作业方法实现的构件的连接，如焊接、齿槽连接、柱靴连接件连接等。
以上两种连接方法各有利弊：(1)湿式连接是当下较为常用的连接方法，该方式优点主要有：整体性优良，抗震性能相对较好；该方式缺点主要有：现场湿作业量大，不易施工且质量不易控制；(2)干式连接的优点主要有：施工简单，质量控制容易实现；缺点主要有：整体性差，连接处应力分布不良，抗震性能较不理想。
而且，现有的湿式、干式连接均不具备震后快速修复的能力。地震发生时，发生损伤的部位往往较为关键，后期难以修缮或加固。
发明内容
针对上述技术问题，本发明设计一种震后快速修复预制混凝土柱脚，包括带有开孔的钢底板，预制混凝土柱身，基础砂浆层，后浇筑的底层楼板，地脚锚栓穿过钢底板的开孔将钢底板固定在基础砂浆层上，井字加强钢筋在钢底板上方，围绕柱预制混凝土柱身底部按井字型布置，所述地脚锚栓的锚头为螺杆并配有高强螺母。
所述井字加强钢筋的每根钢筋分为浮起部分、弯折部分和伸出部分。其中，弯折部分跨越底板端部；伸出部分的长度满足锚固要求即可。
优选所述带有开孔的钢底板与预制混凝土柱身的纵筋焊接连接，这样有利于保证预制混凝土柱的整体性，满足纵筋锚固要求。
优选井字加强钢筋位于钢底板的开孔范围以内，这样有利于控制柱脚转动变形，进而减小结构侧向位移。
为保证传力均匀，优选钢底板设置若干中心对称的开孔，开孔应按照地脚锚栓的直径及位置进行配套设计，所述地脚锚栓的锚头为螺杆并配有2个高强螺母。
优选柱脚还包括橡胶垫层，所述橡胶垫层紧密贴合在预制混凝土柱身底部四周。更进一步地，橡胶垫层顶部高于井字加强钢筋以及地脚锚栓的顶部，与浇筑的底层楼板顶部齐平，这样可以达到防止预制混凝土柱局部压坏的效果，同时起到一定程度上的耗能作用。
进一步地，带开孔钢底板厚度应满足承载力要求。
进一步地，井字加强钢筋应有足够的混凝土保护层，即与底层楼板顶部的距离应满足耐久性要求。
更进一步地，地脚锚栓直径及锚固长度应根据计算采用，且伸出基础的部分有配套螺纹。
本发明还提供一种预制混凝土柱脚的施工方法，包括预制阶段和装配阶段；预制阶段：带有开孔的钢底板与预制混凝土柱身内纵筋采用焊接方式连接，再完成预制混凝土柱身的浇筑；装配阶段：基础找平并吊装混凝土柱身和钢底板，地脚锚栓穿过开孔钢底板的开孔，将钢底板紧固在基础砂浆层上，在混凝土柱身底部设置井字加强钢筋，浇筑底层楼板。
优选在浇筑底层楼板前预留安装橡胶垫层的空间，浇筑完成后，放置橡胶垫层，所述橡胶垫层紧密贴合在预制混凝土柱身底部四周，顶部高于井字加强钢筋以及地脚锚栓的顶部，与浇筑的底层楼板顶部齐平。
本发明还提供一种预制混凝土柱脚的维护方法，地震导致柱脚周边受损时，局部拆除底层楼板，更换井字加强钢筋，并重新浇筑底层楼板。
本发明解决技术问题所采用的工作原理如下：本发明一种震后快速修复预制混凝土柱脚将柱承担的垂直和水平荷载通过带开孔钢底板、地脚锚栓和井字加强钢筋传入基础，井字加强钢筋阻止柱脚的转动，可以有效地提高柱脚的抗侧刚度和承载力。本发明在工作时，钢底板和地脚锚栓形成的连接配合井字加强钢筋和后浇筑的底层楼板共同抵抗水平荷载。强烈地震发生时，后浇混凝土楼板开裂损伤并耗能，从而保护预制混凝土柱身，使之不发生严重损伤。同时，橡胶垫层可耗散一部分能量，进一步减少结构的地震响应。
本发明的有益效果是：本发明一种震后快速修复预制混凝土柱脚中的钢底板和地脚锚栓形成的连接配合井字加强钢筋和后浇筑的底层楼板共同抵抗水平荷载。围绕柱底局部布置的井字加强钢筋可以有效地提高柱脚的抗侧刚度和承载力，破损时在不影响垂直承载力的前提下快速修复。震后，该柱脚的损伤集中在后浇底层楼板处，从而减少了预制混凝土柱身的损伤。并且，后浇楼板处发生破损后，可局部拆除，更换加强钢筋并重新浇筑局部，实现局部快速修复。同时，橡胶垫层可耗散一部分能量，进一步减少结构的地震响应。该柱脚具备装配整体式结构的优点，即整体性好，承载能力相对较强，施工质量控制易于实现，且成本低。
附图说明
图1是震后快速修复预制混凝土柱脚的主剖面图。
图2是震后快速修复预制混凝土柱脚的俯视剖面图，其中阴影部分周界与井字加强钢筋截断处平齐。阴影部分为震后可拆除的现浇楼板部分。
图3是震后快速修复预制混凝土柱脚的基础砂浆层及地脚锚栓示意图。
图4是震后快速修复预制混凝土柱脚现场吊装、配合地脚锚栓的示意图。
图5是震后快速修复预制混凝土柱脚安装在基础表面并紧固，预先安装木板占位以便后期安装橡胶垫层的示意图。
图6是震后快速修复预制混凝土柱脚加固钢筋示意图。
图7是震后快速修复预制混凝土柱脚现浇底层楼板完成后的局部示意图。
图中：1为钢底板，2为混凝土柱身，3为井字加强钢筋，4为橡胶垫层，5为高强螺母，6为地脚锚栓，7为预制混凝土柱身的纵筋，8为砂浆层，9为底层楼板。
具体实施方式
实施例1
如图1，图2所示的一种震后快速修复预制混凝土柱脚，包括带有开孔的钢底板1，预制混凝土柱身2，井字加强钢筋3，基础砂浆层8，橡胶垫层4和后浇筑的底层楼板9，地脚锚栓6穿过钢底板1的开孔将钢底板1固定在基础砂浆层8上，井字加强钢筋3在钢底板1上方，围绕柱预制混凝土柱身2底部按井字型布置，所述地脚锚栓6的锚头为螺杆并配有高强螺母5。带有开孔的钢底板1与预制混凝土柱身2的纵筋7焊接连接。所述橡胶垫层4紧密贴合在预制混凝土柱身2底部四周，顶部高于井字加强钢筋3以及地脚锚栓6的顶部，与浇筑的底层楼板9顶部齐平。钢底板1设置若干中心对称的开孔，地脚锚栓6穿过钢底板1上的开孔，用2个高强螺母5紧固。井字加强钢筋3位于钢底板的开孔范围以内。震后快速修复预制混凝土柱脚加固钢筋示意图如图6所示。
一种预制混凝土柱脚的施工方法，包括预制阶段和装配阶段；预制阶段：带有开孔的钢底板1与预制混凝土柱身2内纵筋7采用焊接方式连接，再完成预制混凝土柱身的浇筑；装配阶段：基础找平并吊装混凝土柱身2和钢底板1，地脚锚栓6穿过开孔钢底板1的开孔，将钢底板1紧固在基础砂浆层8上，图3是震后快速修复预制混凝土柱脚的基础砂浆层及地脚锚栓示意图。图4是震后快速修复预制混凝土柱脚现场吊装、配合地脚锚栓的示意图。在混凝土柱身2底部设置井字加强钢筋，留安装橡胶垫层4的空间，浇筑底层楼板9，放置橡胶垫层4。图5是震后快速修复预制混凝土柱脚安装在基础表面并紧固，预先安装木板占位以便后期安装橡胶垫层的示意图。图7为震后快速修复预制混凝土柱脚现浇底层楼板完成后的局部示意图。
一种预制混凝土柱脚的维护方法，地震导致柱脚周边受损时，局部拆除底层楼板9，更换井字加强钢筋3，并重新浇筑底层楼板9。如图2所示，其中阴影部分周界与井字加强钢筋截断处平齐。阴影部分为震后可拆除的现浇楼板部分。

Claims (5)

1.一种震后快速修复装配式混凝土柱脚，其特征在于：包括带有开孔的钢底板(1)，预制混凝土柱身(2)，基础砂浆层(8)和后浇筑的底层楼板(9)，地脚锚栓(6)穿过钢底板(1)的开孔将钢底板(1)固定在基础砂浆层(8)上，井字加强钢筋(3)在钢底板(1)上方，围绕柱预制混凝土柱身(2)底部按井字型布置，所述地脚锚栓(6)的锚头为螺杆并配有高强螺母(5)；井字加强钢筋(3)位于钢底板的开孔范围以内；橡胶垫层(4)紧密贴合在预制混凝土柱身(2)底部四周；所述橡胶垫层(4)顶部高于井字加强钢筋(3)以及地脚锚栓(6)的顶部，与浇筑的底层楼板(9)顶部齐平。
2.根据权利要求1所述的一种震后快速修复装配式混凝土柱脚，其特征在于，带有开孔的钢底板(1)与预制混凝土柱身(2)的纵筋(7)焊接连接。
3.根据权利要求1所述的一种震后快速修复装配式混凝土柱脚，其特征在于，钢底板(1)设置若干中心对称的开孔，地脚锚栓(6)穿过钢底板(1)的开孔，用2个高强螺母(5)紧固。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种震后快速修复装配式混凝土柱脚的施工方法，其特在于：包括预制阶段和装配阶段；预制阶段：带有开孔的钢底板(1)与预制混凝土柱身(2)内纵筋(7)采用焊接方式连接，再完成预制混凝土柱身的浇筑；
装配阶段：基础找平并吊装混凝土柱身(2)和钢底板(1)，地脚锚栓(6)穿过开孔钢底板(1)的开孔，将钢底板(1)紧固在基础砂浆层(8)上，在混凝土柱身(2)底部设置井字加强钢筋，浇筑底层楼板(9)；在浇筑底层楼板(9)前预留安装橡胶垫层(4)的空间，浇筑完成后，放置橡胶垫层(4)，所述橡胶垫层(4)紧密贴合在预制混凝土柱身(2)底部四周，顶部高于井字加强钢筋(3)以及地脚锚栓(6)的顶部，与浇筑的底层楼板(9)顶部齐平。
5.根据权利要求1-3任一项所述的一种震后快速修复装配式混凝土柱脚的维护方法，其特征在于：地震导致柱脚周边受损时，局部拆除底层楼板(9)，更换井字加强钢筋(3)，并重新浇筑底层楼板(9)。
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