CN108547311B - 一种预制装配式型钢混凝土柱下独立基础 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种预制装配式型钢混凝土柱下独立基础，从下到上依次设置有自凝结素混凝土垫层、水泥砂浆找平层、底层型钢混凝土预制块、中层普通混凝土预制块、上层普通混凝土预制块、预制钢垫板；在预制钢垫板上垂直焊接有预制钢柱；所述自凝结素混凝土垫层、水泥砂浆找平层、底层型钢混凝土预制块、中层普通混凝土预制块、上层普通混凝土预制块、预制钢垫板通过地锚螺栓与螺母固定为一体；本申请采用装配式型钢混凝土柱下独立基础，块体在工厂预制，重量轻、精度高、制作质量易于得到保证；块体间分层咬合，采用螺栓连接，拆装方便，重复利用率高；块体可采用人工搬运，不需大型施工机械，灵活方便。

Description

一种预制装配式型钢混凝土柱下独立基础
技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域，尤其涉及一种适用于上部荷载较小的低层及多层装配式轻钢框架结构体系房屋的预制装配式型钢混凝土柱下独立基础。
背景技术
随着我国社会经济的发展，在建筑基础工程施工过程中，工期紧、人力成本高、混凝土养护及模板周转期长等问题已是影响建筑工业化发展的瓶颈因素。国内柱下独立基础主要采用现浇钢筋混凝土基础形式，随着国家对建筑产业化的推广，现浇方式严重阻碍了其发展：现浇钢筋混凝土基础需要经过施工现场支模、钢筋绑扎、浇筑混凝土、养护等多道施工工序，对施工现场环境影响极大，且上部结构需要等到基础混凝土养护达到设计强度后方可安装，存在建造工序复杂的缺陷；对于柱下现浇钢筋混凝土独立基础，从绑扎钢筋到浇筑成型可施工上层建筑历时约为7天，大大影响了建筑的总体施工进度，提高了施工成本，且质量受外界环境因素影响较大。此外，现浇钢筋混凝土基础只能使用一次，极易产生建造固体垃圾，块体体型大不易于回收再利用，造成资源浪费，不符合当今社会所倡导的绿色环保发展理念。
对于某些特殊建设要求的基础，汶川地震北川老县城震损遗址房屋，洪水冲刷及老化，部分房屋倾斜日益严重，加固以避免其倒塌，鉴于工程实际，原有建筑内部无法对原有土层进行大面积开挖扰动，采用预制独立基础较为可行。
近些年，国内对塔栀结构的预制装配式独立基础研究取得显著成果，并将其应用于实际工程中。由于轻钢塔栀结构体系简单，采用格构式自重极轻，对基础的承载力要求较低，基础设计和施工相对简单，所以塔栀结构基础不适用于低层及多层轻钢框架结构房屋。目前，对于轻钢框架结构房屋的预制装配式柱下独立基础已有了一定的初步研究。中国专利申请号：201320705358.5，公开了一种预制独立基础,该独立基础由底部基础板及多块上层基础板层叠构成，每块基础板的板角处开有螺孔，位于该独立基础顶部的基础板和底部基础板的螺孔边缘开有浇注槽，每块上层基础板中央开有预留板洞，预留板洞的尺寸大小相间隔形成马牙槎状结构，马牙槎状孔洞内浇筑混凝土。该基础能够有效抵抗竖向剪力，缩短建设工期，降低工作量，但也存在现场浇筑的湿作业工序繁琐，且该基础水平抗剪仅由现浇混凝土承担，对浇筑质量提出较高要求，不易于拆除后重复利用。中国专利申请号：201310650186.0，公开了一种预制柱下独立基础及其施工方法。预制独立基础内部设置有空腔，空腔壁上设置有多个凸齿，凸齿之间形成有与预制柱连接的连接槽。该基础具有湿作业量少，施工周期短、造价低等优点。但该基础对连接槽与预制柱的连接精度要求较高，施工时不易控制，抗水平滑移能力差。另外，中国专利申请号：201520867371.X，公开了一种装配式混凝土基础，包括预制的基础梁、钢柱、紧固件组和独立基础。紧固件组具有扣件，扣件具有扣件螺栓，扣件环抱在基础梁上，扣件螺栓过钢柱，通过扣件螺母固定。独立基础包括锚栓，锚栓穿过扣件，通过螺母固定。该体系具有所有基础及其它构件可按建筑模数化预制生产，因此可根据地基承载力直接选用基础规格和数量，整个体系安装采用全装配方式，大大缩短工期，但同时具有对各个构件安装精度要求高，施工工序繁琐，基础抗冲切和抗水平滑移稳定性不易保证等缺陷。
发明内容
本发明针对既有现浇钢筋混凝土基础工期长和现有预制装配式基础存在的不足，根据建筑地基基础设计规范相关要求，结合已有预制装配式基础的特点，研制一种预制装配式型钢混凝土柱下独立基础。其中，预制钢柱与预制独立基础间采用普通螺栓连接；混凝土预制块间分层装配，块体间通过设置凹凸槽提高抗水平滑移能力；型钢混凝土预制地梁与预制独立基础间采用地锚螺栓连接，施工简便易行。该基础尤其适用于低层及多层装配式轻钢框架结构房屋，对加快建筑工业化进程和降低工程造价具有重要的现实意义。
一种预制装配式型钢混凝土柱下独立基础，从下到上依次设置有自凝结素混凝土垫层、水泥砂浆找平层、底层型钢混凝土预制块、中层普通混凝土预制块、上层普通混凝土预制块、预制钢垫板；在预制钢垫板上垂直焊接有预制钢柱；
所述自凝结素混凝土垫层、水泥砂浆找平层、底层型钢混凝土预制块、中层普通混凝土预制块、上层普通混凝土预制块、预制钢垫板通过地锚螺栓与螺母固定为一体；
所述预制钢柱上水平固定有型钢混凝土预制地梁；所述型钢混凝土预制地梁的端部焊接有预制端板，预制端板通过螺母固定在预制钢柱上。
进一步地，如上所述的预制装配式型钢混凝土柱下独立基础，所述自凝结素混凝土垫层其原料包括水泥、砂、石子、水，四者的质量比为360:568.8:1327:144。
进一步地，如上所述的预制装配式型钢混凝土柱下独立基础，所述自凝结素混凝土垫层分四层铺设、压实，每层50mm，压实度不小于0.95。
进一步地，如上所述的预制装配式型钢混凝土柱下独立基础，所述上层普通混凝土预制块下表面具有凹凸槽，中层普通混凝土预制块上下表面均有凹凸槽，底层型钢混凝土预制块上表面有凹凸槽。
进一步地，如上所述的预制装配式型钢混凝土柱下独立基础，所述安装带有预制端板的型钢混凝土预制地梁上焊接有抗剪栓钉。
进一步地，如上所述的预制装配式型钢混凝土柱下独立基础，所述底层型钢混凝土预制块采用H型钢围成4个边框分别设置在底层型钢混凝土预制块的四周作为钢筋边缘约束边框。
进一步地，如上所述的预制装配式型钢混凝土柱下独立基础，所述H型钢的腹板设上下2排预留孔洞，上下两排预制孔，用以穿过底层型钢混凝土预制块中的纵横向分布钢筋，并采用内外双螺母将纵横向分布钢筋固定到H型钢架上；H型钢翼缘和腹板上焊接有抗剪栓钉。
进一步地，如上所述的预制装配式型钢混凝土柱下独立基础，所述抗剪栓钉直径8mm，长度20mm，栓钉间距100mm。
本发明的优点是：采用装配式型钢混凝土柱下独立基础，块体在工厂预制，重量轻、精度高、制作质量易于得到保证；块体间分层咬合，采用螺栓连接，拆装方便，重复利用率高；块体可采用人工搬运，不需大型施工机械，灵活方便；在施工现场除地基快速处理外，无湿作业，施工过程方便快捷，减少了给周围环境带来的影响，可用于沙漠及高山景区建筑施工；结构整体性好，能有效抵抗基础不均匀沉降；抗冲切和抗水平滑移能力强；采用装配式的施工方法，易于满足建筑工业化对基础的要求，可以大量节约木模板，施工周期短，经济造价低，符合绿色环保和资源回收再利用的要求。
附图说明
图1为一种预制装配式型钢混凝土柱下独立基础的主视图；
图2为一种预制装配式型钢混凝土柱下独立基础的俯视图；
图3为一种预制装配式型钢混凝土柱下独立基础的A-A剖视图；
图4为图2中B处局部放大图；
图5为底层型钢混凝土预制块上表面平面图；
图6为中层普通混凝土预制块上表面平面图；
图7为中层普通混凝土预制块下表面平面图；
图8为上层普通混凝土预制块上表面平面图；
图9为地锚螺栓构造示意图；
图10为H型钢外约束钢筋骨架示意图；
图11为内置H型钢构造示意图；
图12为图11的左视图；
图中：1、自凝结素混凝土垫层；2、水泥砂浆找平层；3、底层型钢混凝土预制块；4、中层普通混凝土预制块；5、上层普通混凝土预制块；6、预制钢垫板；7、型钢混凝土预制地梁；8、预制端板；9、预制钢柱；10、普通螺栓；11、栓孔；12、螺母；13、地锚螺栓；14、H型钢；15、纵横向分布钢筋；16、预留孔洞；17、抗剪栓钉。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，本申请提供的预制装配式型钢混凝土柱下独立基础由自凝结素混凝土垫层1、水泥砂浆找平层2、混凝土预制块、型钢混凝土预制地梁7、预制钢垫板6和预制钢柱9构成。
所述自凝结素混凝土垫层1浇筑时不需要振捣，配合比为水泥：砂：石子(碎石)：水＝360:568.8:1327:144，单位kg，其中砂为中砂，水泥为普通325硅酸盐水泥，碎石最大粒径20mm，将搅拌之后的混合集料，为了确保压实厚度，该层分四层铺设、压实，每层50mm，压实度不小于0.95。上做水泥砂浆找平层2，厚度为10～20mm。
如图5-8所示，所述混凝土预制块分为上层普通混凝土预制块5、中层普通混凝土预制块4、底层型钢混凝土预制块3三层。上层普通混凝土预制块5下表面具有凹凸槽，中层普通混凝土预制块4上下表面均有凹凸槽，底层型钢混凝土预制块3上表面有凹凸槽，装配后可增强彼此间咬合力，抵抗水平荷载作用，提高整体性避免发生不均匀沉降。
如图10-12、图3所示，底层型钢混凝土预制块3采用H型钢14作为钢筋边缘约束边框，即用H型钢14围成4个边框分别设置在底层型钢混凝土预制块3的四周，H型钢14的腹板设上下2排预留孔洞16，上下两排预制孔，用以穿过底层型钢混凝土预制块中的纵横向分布钢筋15，并采用内外双螺母将纵横向分布钢筋15固定到H型钢架上；H型钢翼缘和腹板上焊接有抗剪栓钉17，抗剪栓钉直径8mm，长度20mm，栓钉间距100mm，以增强与混凝土间的粘结力，避免受力时混凝土脱落，影响其耐久性。
如图3、图9所示，混凝土预制块上均设有预留好的竖向栓孔，栓孔沿对角线布置，孔径均相同。地锚螺栓13通过栓孔贯穿连接各层混凝土预制块，栓孔比地锚螺栓杆直径大8～10mm，以便快速穿过，后灌注砂浆。地锚螺栓13长度不等，两端具有螺纹，其中一端预先安装两个螺母，预埋在自凝结混凝土垫层1中。
如图1、图4所示，型钢混凝土预制地梁7为具有预制端板8的内置H型钢混凝土梁，预制端板8与H型钢混凝土梁采用焊接连接，连于预制钢柱9上，提高结构整体性，抵抗基础不均匀沉降。
预制钢垫板6与预制钢柱9通过焊接连接为整体，预制钢垫板6上设有栓孔，通过地锚螺栓13与预制独立基础连接。
步骤一：首先按设计准备好底层型钢混凝土预制块3，中层普通混凝土预制块4，上层普通混凝土预制块5，预制钢垫板6，型钢混凝土预制地梁7，预制钢柱9，普通螺栓10，螺母12，地锚螺栓13。
步骤二：根据设计搅拌自凝结混凝土，预先安装放置地锚螺栓13，浇筑自凝结混凝土，形成自凝结素混凝土垫层1。然后在自凝结素混凝土垫层1上方做10-20mm厚水泥砂浆找平层2。
步骤三：首先在自凝结混凝土垫层1上放置底层型钢混凝土预制块3，依次在底层型钢混凝土预制块3上的凹凸槽内放置中层普通混凝土预制块4，最后在中层普通混凝土预制块4上的凹凸槽内放置上层普通混凝土预制块5。
步骤四：把带有预制钢垫板6的预制钢柱9穿过预埋在自凝结混凝土垫层1中间位置的4个地锚螺栓13上(即地锚螺栓13穿过水泥砂浆找平层2、底层型钢混凝土预制块3、中层普通混凝土预制块4、上层普通混凝土预制块5)，与上层普通混凝土预制块5的上表面精准相接，然后固定剩余地锚螺栓13，拧紧螺母12，并采用双螺母进行加强。
步骤五：在两个预制独立基础间，安装带有预制端板8的型钢混凝土预制地梁7，其上焊接有抗剪栓钉17，加强与混凝土的连接；二者通过普通螺栓10固定到预制钢柱9上，同样拧紧螺母12，并采用双螺母进行加强，最终完成预制装配式型钢混凝土柱下独立基础的安装制作。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种预制装配式型钢混凝土柱下独立基础，其特征在于，从下到上依次设置有自凝结素混凝土垫层(1)、水泥砂浆找平层(2)、底层型钢混凝土预制块(3)、中层普通混凝土预制块(4)、上层普通混凝土预制块(5)、预制钢垫板(6)；在预制钢垫板(6)上垂直焊接有预制钢柱(9)；
所述自凝结素混凝土垫层(1)、水泥砂浆找平层(2)、底层型钢混凝土预制块(3)、中层普通混凝土预制块(4)、上层普通混凝土预制块(5)、预制钢垫板(6)通过地锚螺栓(13)与螺母(12)固定为一体；
所述预制钢柱(9)上水平固定有型钢混凝土预制地梁(7)；所述型钢混凝土预制地梁(7)的端部焊接有预制端板(8)，预制端板(8)通过普通螺栓固定在预制钢柱(9)上；
所述自凝结素混凝土垫层(1)其原料包括水泥、砂、石子、水，四者的质量比为360:568.8:1327:144；
所述上层普通混凝土预制块(5)下表面具有凹凸槽，中层普通混凝土预制块(4)上下表面均有凹凸槽，底层型钢混凝土预制块(3)上表面有凹凸槽。
2.根据权利要求1所述的预制装配式型钢混凝土柱下独立基础，其特征在于，所述自凝结素混凝土垫层(1)分四层铺设、压实，每层50mm，压实度不小于0.95。
3.根据权利要求1所述的预制装配式型钢混凝土柱下独立基础，其特征在于，所述焊接有预制端板(8)的型钢混凝土预制地梁(7)上焊接有抗剪栓钉(17)。
4.根据权利要求1所述的预制装配式型钢混凝土柱下独立基础，其特征在于，所述底层型钢混凝土预制块(3)采用H型钢(14)围成4个边框分别设置在底层型钢混凝土预制块(3)的四周作为钢筋边缘约束边框。
5.根据权利要求4所述的预制装配式型钢混凝土柱下独立基础，其特征在于，所述H型钢(14)的腹板设上下2排预留孔洞(16)，上下两排预制孔，用以穿过底层型钢混凝土预制块中的纵横向分布钢筋(15)，并采用内外双螺母将纵横向分布钢筋(15)固定到H型钢上；H型钢翼缘和腹板上焊接有抗剪栓钉(17)。
6.根据权利要求3或5所述的预制装配式型钢混凝土柱下独立基础，其特征在于，所述抗剪栓钉(17)直径8mm，长度20mm，栓钉间距100mm。
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