CN111270701A - 可恢复式钢木独立基础及安装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑构造领域，具体而言，涉及一种可恢复式钢木独立基础，其包括混凝土独立基础、耗能装置、连接装置和木柱，耗能装置固定在混凝土独立基础上，木柱通过连接装置与耗能装置固定连接；耗能装置包括方钢管和钢板Ⅰ，钢板Ⅰ水平固定于方钢管内，钢板Ⅰ上垂直设置有若干预应力钢筋，预应力钢筋上套有弹簧；连接装置包括钢板Ⅱ、钢板Ⅲ、卡板和隔震支座，木柱内设置有竖向钢筋。本发明采用钢木组合结构，未削弱木柱在顺纹理方向的强度，保证结构的抗震性能，提高了不同材料性能的利用率；运用预应力钢筋，使结构具有可恢复的特性，同时提高柱脚的可靠度，使结构在遭遇地震时免于破坏，或在地震破坏后易于修复。

Description

可恢复式钢木独立基础及安装方法
技术领域
本发明涉及建筑构造领域，具体而言，涉及一种钢木独立基础。
背景技术
随着建筑行业的发展，结构抗震设计不能仅满足于地震发生时保护生命安全,而是应将地震后灾区的生活和生产的恢复放在同等重要的位置。相对于传统的抗震设计侧重于在地震发生时保护生命,而忽略了结构在震后很长的一段时间内无法承担原有使用功能的后果，可恢复式的结构可以很好的解决以上问题，在建筑行业中显现出其独特的优势。
钢材作为最主要的建筑材料之一，具有高强、轻质、延性好等优点，但钢材受到材料本身属性限制，具有稳定性较弱的缺点。木材作为传统的建筑材料，是一种成本低、无污染、强度较高、耐火性能强的可再生材料，但木材受力各异性特点十分明显,特别是木材顺着截面纹理方向的强度与垂直截面纹理的强度差异显著。
钢木组合结构通过两种材料的结合，很好的弥补了各自的缺点。但是现有的钢木组合结构地震发生时容易发生破坏且不易修复，可恢复性差，震后无法继续使用，造成了较大的经济损失。
发明内容
本发明技术效果能够于克服现有技术中钢木结构的不足,提供一种可恢复式钢木独立基础。
为了实现上述目的，本发明的可恢复式钢木独立基础，包括混凝土独立基础、耗能装置、连接装置和木柱，耗能装置固定在混凝土独立基础上，木柱通过连接装置与耗能装置固定连接；
混凝土独立基础内设置有水平钢筋；
耗能装置包括方钢管和钢板Ⅰ，方钢管底部插入混凝土独立基础内，方钢管的侧板底部与水平钢筋固定连接；钢板Ⅰ水平固定于方钢管内，且位于方钢管与水平钢筋连接点的上方，钢板Ⅰ上垂直设置有若干预应力钢筋，预应力钢筋上套有弹簧；
连接装置包括钢板Ⅱ、钢板Ⅲ、卡板和隔震支座，隔震支座固定在钢板Ⅱ和钢板Ⅲ之间；卡板固定于钢板Ⅱ下方，钢板Ⅱ设置于方钢管上方，卡板插入方钢管中，预应力钢筋顶部依次穿过卡板和钢板Ⅱ后固定；
木柱内设置有竖向钢筋，竖向钢筋底部穿过钢板Ⅲ后固定。
本发明的可恢复式钢木独立基础未削弱木柱在顺纹理方向的强度，可保证结构的抗震性能。
优选的，连接装置外侧还设置有四块钢板拼接而成的拼接钢管，拼接钢管位于钢板Ⅱ和钢板Ⅲ之间，拼接钢管的外围尺寸与方钢管相同。
优选的，卡板的外围尺寸与方钢管内表面尺寸相同。
优选的，竖向钢筋的底部与钢板Ⅲ之间、预应力钢筋的底部与钢板Ⅰ之间和预应力钢筋的顶部与钢板Ⅱ之间均通过螺栓固定，螺栓采用高强螺栓。
优选的，方钢管的外侧还设置有加劲肋，方钢管的侧面通过加劲肋固定在混凝土独立基础上。
优选的，加劲肋由软钢制成。
优选的，木柱的外围包裹纤维增强复合材料层。
本发明的另一个目的是提供一种上述可恢复型钢木独立基础的安装方法，包括以下步骤：
步骤一：浇注混凝土基础，浇注的同时在混凝土基础内预埋水平钢筋并将方钢管浇注在里面，并固定加劲肋；
步骤二：将连接装置固定在方钢管上方，并对预应力钢筋施加预应力；
步骤三：将木柱连接到连接装置；
步骤四：将拼接钢板安装在连接装置外侧。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用钢木组合结构，提高了不同材料性能的利用率；
(2)本发明的可恢复式钢木独立基础未削弱FRP木柱在顺纹理方向的强度，可保证结构的抗震性能；
(3)本发明运用预应力钢筋，使结构具有可恢复的特性，同时提高柱脚的可靠度，使结构在遭遇地震时免于破坏，或在地震破坏后易于修复。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是耗能装置结构示意图；
图3是连接装置结构示意图；
图4是拼接钢管结构示意图；
图5是本发明内部结构示意图；
图6是本发明的安装步骤示意图；
其中，上述附图包括以下附图标记：1、混凝土独立基础；2、耗能装置；3、连接装置；4、木柱；5、水平钢筋；6、方钢管；7、钢板Ⅰ；8、预应力钢筋；9、弹簧；10、钢板Ⅱ；11、钢板Ⅲ；12、卡板；13、隔震支座；14、拼接钢管；15、竖向钢筋；16、加劲肋。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明的可恢复式钢木独立基础，包括混凝土独立基础1、耗能装置2、连接装置3和木柱4，耗能装置2固定在混凝土独立基础1上，木柱4外围包裹纤维增强复合材料层。木柱4通过连接装置3与耗能装置2固定连接；混凝土独立基础1内设置有水平钢筋5。
如图2所示，耗能装置2包括方钢管6、钢板Ⅰ7、预应力钢筋8和弹簧9，方钢管6底部插入混凝土独立基础1内，混凝土独立基础1内的水平钢筋5穿过方钢管的侧板后通过高强螺栓固定；钢板Ⅰ7水平固定于方钢管内靠下的位置，钢板Ⅰ7上垂直设置有若干预应力钢筋8，预应力钢筋8底部穿过钢板Ⅰ7后通过高强螺栓固定，每根预应力钢筋8上均套有弹簧9，预应力钢筋8为结构提供了可恢复力，弹簧9可以增加结构的减震性能。
如图3所示，连接装置3包括钢板Ⅱ10、钢板Ⅲ11、卡板12和隔震支座13，隔震支座13固定在钢板Ⅱ10和钢板Ⅲ11之间，隔震支座13有效减弱地震对木柱的影响。卡板13固定于钢板Ⅱ10下方，钢板Ⅱ10放置于方钢管6上方，其外围尺寸与方钢管的外围尺寸相同，卡板12插入方钢管6中，卡板12的外围尺寸与方钢管6内表面尺寸相同，卡板12的作用是将连接装置3卡住，避免其左右晃动，预应力钢筋顶部依次穿过卡板12和钢板Ⅱ10并通过高强螺栓固定。
如图4所示，为了避免隔震支座13裸露在外，在连接装置3外侧还设置有四块钢板拼接而成的拼接钢管14，相邻的两块钢板通过铆钉连接，拼接钢管14位于钢板Ⅱ10和钢板Ⅲ11之间，拼接钢管14的外围尺寸与方钢管6的外围尺寸相同。
如图5所示，木柱4内设置有竖向钢筋15，竖向钢筋15底部穿过钢板Ⅲ11并通过高强螺栓固定。方钢管6的外侧还设置有加劲肋16，加劲肋16通过螺栓固定在混凝土独立基础1上，加劲肋16由软钢制成，利用其优异的弹性性能来消耗地震能量。
如图6所示，上述可恢复型钢木独立基础的安装方法，包括以下步骤：
第一步，浇注混凝土基础1，浇注的同时在混凝土基础1内预埋水平钢筋1并将方钢管6浇注在里面，并固定加劲肋16；
第二步，将连接装置3固定在方钢管6上方，并对预应力钢筋8施加预应力；
第三步，将木柱4连接到连接装置3；
第四步，将拼接钢板14安装在连接装置外侧。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。

Claims (8)

1.一种可恢复式钢木独立基础，其特征在于，包括混凝土独立基础(1)、耗能装置(2)、连接装置(3)和木柱(4)，耗能装置(2)固定在混凝土独立基础(1)上，木柱(4)通过连接装置(3)与耗能装置(2)固定连接；
混凝土独立基础(1)内设置有水平钢筋(5)；
耗能装置(2)包括方钢管(6)和钢板Ⅰ(7)，方钢管(6)底部插入混凝土独立基础(1)内，方钢管(6)的侧板底部与水平钢筋(5)固定连接；钢板Ⅰ(7)水平固定于方钢管(6)内，且位于方钢管(6)与水平钢筋(5)连接点的上方，钢板Ⅰ(7)上垂直设置有若干预应力钢筋(8)，预应力钢筋(8)上套有弹簧(9)；
连接装置(3)包括钢板Ⅱ(10)、钢板Ⅲ(11)、卡板(12)和隔震支座(13)，隔震支座(13)固定在钢板Ⅱ(10)和钢板Ⅲ(11)之间；卡板(12)固定于钢板Ⅱ(10)下方，钢板Ⅱ(10)设置于方钢管(6)上方，卡板(12)插入方钢管(6)中，预应力钢筋(8)顶部依次穿过卡板(12)和钢板Ⅱ(10)后固定；
木柱(4)内设置有竖向钢筋(15)，竖向钢筋(15)底部穿过钢板Ⅲ(11)后固定。
2.根据权利要求1所述的可恢复式钢木独立基础，其特征在于，连接装置(3)外侧还设置有四块钢板拼接而成的拼接钢管(14)，拼接钢管(14)位于钢板Ⅱ(10)和钢板Ⅲ(11)之间，拼接钢管(14)与方钢管(6)的外围尺寸相同。
3.根据权利要求2所述的可恢复式钢木独立基础，其特征在于，卡板(12)的外围尺寸与方钢管(6)的内表面尺寸相同。
4.根据权利要求2所述的可恢复式钢木独立基础，其特征在于，竖向钢筋(15)的底部与钢板Ⅲ(11)之间、预应力钢筋(8)的底部与钢板Ⅰ(7)之间以及预应力钢筋(8)的顶部与钢板Ⅱ(10)之间均通过螺栓连接。
5.根据权利要求2所述的可恢复式钢木独立基础，其特征在于，方钢管(6)的外侧还设置有加劲肋(16)，方钢管(6)的侧面通过加劲肋(16)固定在混凝土独立基础(1)上。
6.根据权利要求5所述的可恢复式钢木独立基础，其特征在于，加劲肋(16)由软钢制成。
7.根据权利要求2所述的可恢复式钢木独立基础，其特征在于，木柱(4)的外围包裹纤维增强复合材料层。
8.权利要求1-7任一权利要求所述的可恢复式钢木独立基础的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：浇注混凝土基础(1)，浇注的同时在混凝土基础(1)内预埋水平钢筋(1)并将方钢管(6)浇注在里面，并固定加劲肋(16)；
步骤二：将连接装置(3)固定在方钢管(6)上方，并对预应力钢筋(8)施加预应力；
步骤三：将木柱(4)连接到连接装置(3)；
步骤四：将拼接钢板(14)安装在连接装置外侧。
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