CN111576471A - 装配式耗能中空夹层钢管混凝土柱脚及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种装配式耗能中空夹层钢管混凝土柱脚，包括靴梁，所述靴梁由底板、槽钢、加劲肋和自密实混凝土组成，所述底板中部上方焊接有外钢管，所述外钢管内部设置有内钢管，所述槽钢焊接在外钢管两侧且开口朝向外钢管，所述加劲肋固定在槽钢与外钢管之间，所述外钢管、槽钢及加劲肋之间围成的多个间隙空间内均设有自密实混凝土层，所述内钢管内部竖向设有多个穿过底板的核心J形锚杆，所述外钢管两侧设有多个竖向延伸穿过自密实混凝土层的防屈曲耗能J形预应力锚杆。本装置结构简单，设计合理，重量轻便，加工质量好，施工方便，整体刚度大，耐久性好，柱脚整体性好，同时加强柱脚的耗能能力，具有良好的耐久性和经济性。

Description

装配式耗能中空夹层钢管混凝土柱脚及其施工方法
技术领域
本发明涉及一种装配式耗能中空夹层钢管混凝土柱脚及其施工方法。
背景技术
现有的钢管混凝土柱脚节点可分为外露式柱脚、埋入式柱脚、外包式柱脚。外露式柱脚传力明确、施工便捷，但用钢量大且抗剪能力较差；埋入式柱脚锚固性能好，但施工工序较多、耗能能力较差；外包式柱脚承载力较高，但施工较为繁琐、耗能能力较差；传统的钢管混凝土柱脚钢材一般采用碳素钢或低合金钢，其耐久性较差。
发明内容
本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是现有的钢管混凝土柱脚的用钢量大、抗剪承载力低、施工复杂、耗能能力差和耐久性差的缺点。
本发明的具体实施方案是：提供一种装配式耗能中空夹层钢管混凝土柱脚，包括靴梁，所述靴梁由底板、槽钢、加劲肋和自密实混凝土组成，所述底板中部上方焊接有外钢管，所述外钢管内部设置有内钢管，所述槽钢焊接在外钢管两侧且开口朝向外钢管，所述加劲肋固定在槽钢与外钢管之间，所述外钢管、槽钢及加劲肋之间围成的多个间隙空间内均设有自密实混凝土层，所述内钢管内部竖向设有多个穿过底板的核心J形锚杆，所述外钢管两侧设有多个竖向延伸穿过自密实混凝土层的防屈曲耗能J形预应力锚杆。
进一步的，所述内钢管由位于上方的圆钢管及位于下方的波纹钢管焊接而成；所述外钢管、靴梁钢骨架和防屈曲耗能J形预应力锚杆均采用不锈钢QN1803。
进一步的，所述内钢管内部下方设有钢纤维RPC混凝土层，所述核心J形锚杆由钢纤维RPC混凝土层内部穿过底板向下延伸；所述钢纤维RPC混凝土层的顶面超过波纹钢管的顶部，并向下延伸入基础中；所述外钢管与内钢管之间也设有自密实混凝土层。
进一步的，所述自密实混凝土层内部预留有锚杆孔洞，用以穿设防屈曲耗能J形预应力锚杆；所述底板上预留有中心孔洞，中心孔洞应满足使核心J形锚杆全部穿过的要求。
进一步的，所述防屈曲耗能J形预应力锚杆上部设有螺纹部，所述螺纹部上套有螺母。
进一步的，所述防屈曲耗能J形预应力锚杆由埋在基础中的套筒和防屈曲耗能预应力锚杆组成，所述套筒套设在防屈曲耗能预应力锚杆外部。
进一步的，所述核心J形锚杆、防屈曲耗能J形预应力锚杆下部设有弯钩部，每个弯钩部的弯钩口均朝向靴梁骨架的外部。
进一步的，所述槽钢下方与底板焊接，所述加劲肋两侧分别与槽钢、外钢管焊接，所述加劲肋底部与底板焊接，所述加劲肋突出在靴梁的自密实混凝土外并设置有吊装孔，内钢管底部焊接在底板上方。
进一步的，一种装配式耗能中空夹层钢管混凝土柱脚的施工方法，包括步骤如下：（1）根据安装位置预埋核心J形锚杆以及防屈曲耗能J形预应力锚杆，安装基础模板并浇筑基础混凝土，除内钢管下方浇筑高度低于柱底面外，混凝土均浇筑至柱底面，其中套筒和防屈曲耗能预应力锚杆间有一定间隙，以利于防屈曲耗能J形预应力锚杆耗能；（2）将圆钢管与波纹钢管同轴焊接成内钢管；（3）将内钢管与外钢管焊接在底板上，其中底板预留中心孔洞；（4）将槽钢和带吊装孔的加劲肋焊接在底板上形成靴梁的钢骨架，并将槽钢、加劲肋与外钢管焊接；（5）在外钢管、槽钢及加劲肋之间形成的多个间隙空间内浇筑自密实混凝土，预留锚杆孔洞，锚杆孔洞孔径应大于防屈曲耗能预应力锚杆直径，同时在内钢管与外钢管之间的夹层内也浇筑自密实混凝土；（6）混凝土养护成型后，将带靴梁的预制中空夹层钢管混凝土柱运输至现场，并吊装对位，使防屈曲耗能J形预应力锚杆插入锚杆孔洞，同时核心J形锚杆插入底板的中心孔洞；（7）采用扭矩扳手拧紧防屈曲耗能J形预应力锚杆上方的螺母以施加预紧力，并向内钢管底部浇筑钢纤维RPC混凝土直至混凝土覆盖核心J形锚杆。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1）外钢管与内钢管等钢构件为预制，且形状中空，重量较轻，加工质量好，施工方便；2）柱脚由采用底板、槽钢、加劲肋和自密实混凝土组成的靴梁，具有较大的刚度；3）内钢管底部采用带环向波纹的波纹钢管，且在内管底部浇筑一定高度的钢纤维RPC混凝土层，该钢纤维RPC混凝土层延伸入基础中，因此柱脚整体性和抗剪承载力较高；4）采用带套筒的防屈曲耗能预应力锚杆，并对锚杆施加预应力，增强了柱脚的耗能能力；5）外部钢材采用了耐久性较好且价格较便宜的QN1803不锈钢，构件具有良好的耐久性和经济性。
附图说明
图1为本发明实施例平面图；
图2为本发明实施例正视图；
图3为图1的A-A剖面图；
图4为图1的B-B断面图；
图5为本发明实施例防屈曲耗能J形预应力锚杆的细部图。
图中：1-核心J形锚杆，2-防屈曲耗能J形预应力锚杆，3-内钢管，4-靴梁骨架，5-外钢管，6-加劲肋，7-锚杆孔洞，8-自密实混凝土层，9-螺母，10-钢纤维RPC混凝土层，11-波纹钢管，12-圆钢管，13-套筒，14-防屈曲耗能预应力锚杆，15-底板，16-中心孔洞，17-槽钢，18-靴梁间隙空间，19-螺纹部，20-弯钩部，21-吊装孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
实施例：如图1~5所示，一种装配式耗能中空夹层钢管混凝土柱脚，包括靴梁骨架4，所述靴梁骨架由底板15、槽钢17、加劲肋6和自密实混凝土8组成，所述底板15中部上方焊接有外钢管5，所述外钢管5内部设置有内钢管3，所述槽钢17焊接在外钢管5两侧且开口朝向外钢管5，所述加劲肋6固定在槽钢17与外钢管5之间，所述外钢管5、槽钢17及加劲肋6之间围成的多个靴梁间隙空间18内均设有自密实混凝土层8，所述内钢管3内部竖向设有多个穿过底板15的核心J形锚杆1，所述外钢管5两侧设有多个竖向延伸穿过自密实混凝土层8的防屈曲耗能J形预应力锚杆2。
本实施例中，所述内钢管3由位于上方的圆钢管12及位于下方的波纹钢管11焊接而成；所述外钢管5、靴梁骨架4和防屈曲耗能J形预应力锚杆2均采用不锈钢QN1803。
本实施例中，所述内钢管内部下方设有钢纤维RPC混凝土层10，所述核心J形锚杆1由钢纤维RPC混凝土层10内部穿过底板15向下延伸至基础中；所述钢纤维RPC混凝土层10的顶面不超过波纹钢管11顶部，并向下伸入基础中；所述外钢管5与内钢管3之间也设有自密实混凝土层8；核心J形锚杆1通过钢纤维RPC混凝土10和内管波纹段11与柱脚连接。
本实施例中，所述自密实混凝土层8内部预留有锚杆孔洞7，预留孔的锚杆孔洞7的孔径应大于防屈曲耗能预应力锚杆14的直径，用以穿设防屈曲耗能J形预应力锚杆2；所述底板上预留有中心孔洞16，用以穿设核心J形锚杆。
本实施例中，所述防屈曲耗能J形预应力锚杆2上部设有螺纹部19，所述螺纹部19上套有螺母9；防屈曲耗能J形预应力锚杆2穿过自密实混凝土层8后，上端用螺母9紧固。
本实施例中，所述防屈曲耗能J形预应力锚杆2由埋在基础中的套筒13和防屈曲耗能预应力锚杆14组成，所述套筒13套设在防屈曲耗能预应力锚杆14外部；套筒13和防屈曲耗能预应力锚杆14之间设置一定间隙以加强防屈曲耗能J形预应力锚杆2的耗能能力。
本实施例中，所述核心J形锚杆1、防屈曲耗能J形预应力锚杆2下部设有弯钩部20，每个弯钩部20的弯钩口均朝向靴梁骨架4的外部。
本实施例中，所述槽钢17底部与底板15焊接，所述加劲肋6两侧分别与槽钢17、外钢管5焊接，所述加劲肋6底部与底板15焊接，所述加劲肋6突出在靴梁的自密实混凝土层外并设置有吊装孔21，内钢管3底部焊接在底板15上。
本实施例中，外钢管5截面为方形，外钢管5、内钢管3、靴梁4的钢骨架、锚栓2均采用了QN1803不锈钢。
本实施例中，施工时，根据安装位置预埋核心J形锚杆1以及防屈曲耗能J形预应力锚杆2，安装基础模板并浇筑基础混凝土，除内钢管3下方浇筑高度低于柱底面外，混凝土均浇筑至柱底面，其中套筒13和防屈曲耗能预应力锚杆14间有一定间隙，以利于防屈曲耗能预应力锚杆14耗能；将圆钢管12与波纹钢管11同轴焊接成内钢管3；将内钢管3与外钢管5焊接在底板15上方，其中底板15预留中心孔洞16；将槽钢17和带吊装孔21的加劲肋6焊接在底板15上形成靴梁骨架4，并将槽钢17、加劲肋6与外钢管5焊接；在外钢管5、槽钢17及加劲肋6之间形成的多个间隙空间18内浇筑自密实混凝土8，预留锚杆孔洞7，锚杆孔洞7孔径应大于防屈曲耗能预应力锚杆14直径，同时在内钢管3与外钢管5之间的夹层内也浇筑自密实混凝土8；混凝土8养护成型后，将带靴梁的预制中空夹层钢管混凝土柱运输至现场，并吊装对位，使防屈曲耗能J形预应力锚杆2插入锚杆孔洞7，同时核心J形锚杆1插入底板的中心孔洞16；采用扭矩扳手拧紧防屈曲耗能J形预应力锚杆2上方的螺母9以施加预紧力，并向内钢管3底部浇筑钢纤维RPC混凝土10直至混凝土10覆盖核心J形锚杆1。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。
同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.一种装配式耗能中空夹层钢管混凝土柱脚，其特征在于，包括靴梁，所述靴梁由底板、槽钢、加劲肋和自密实混凝土组成，所述底板中部上方焊接有外钢管，所述外钢管内部设置有内钢管，所述槽钢焊接在外钢管两侧且开口朝向外钢管，所述加劲肋固定在槽钢与外钢管之间，所述外钢管、槽钢及加劲肋之间围成的多个间隙空间内均设有自密实混凝土层，所述内钢管内部竖向设有多个穿过底板的核心J形锚杆，所述外钢管两侧设有多个竖向延伸穿过自密实混凝土层的防屈曲耗能J形预应力锚杆。
2.根据权利要求1所述的一种装配式耗能中空夹层钢管混凝土柱脚，其特征在于，所述内钢管由位于上方的圆钢管及位于下方的波纹钢管焊接而成；所述外钢管、靴梁的钢骨架和防屈曲耗能J形预应力锚杆均采用不锈钢QN1803。
3.根据权利要求1所述的一种装配式耗能中空夹层钢管混凝土柱脚，其特征在于，所述内钢管内部下方设有钢纤维RPC混凝土层，所述核心J形锚杆由钢纤维RPC混凝土层内部穿过底板向下延伸；所述钢纤维RPC混凝土层的顶面超过波纹钢管的顶部，并向下伸入基础中；所述外钢管与内钢管之间设有自密实混凝土层。
4.根据权利要求2所述的一种装配式耗能中空夹层钢管混凝土柱脚，其特征在于，所述自密实混凝土层内部预留有锚杆孔洞，锚杆孔洞的孔径应大于防屈曲耗能预应力锚杆的直径，用以穿设防屈曲耗能J形预应力锚杆；所述底板上预留有中心孔洞，用以穿设核心J形锚杆。
5.根据权利要求4所述的一种装配式耗能中空夹层钢管混凝土柱脚，其特征在于，所述防屈曲耗能J形预应力锚杆上部设有螺纹部，所述螺纹部上套有螺母。
6.根据权利要求5所述的一种装配式耗能中空夹层钢管混凝土柱脚，其特征在于，所述防屈曲耗能J形预应力锚杆由埋在基础中的套筒和防屈曲耗能预应力锚杆组成，所述套筒套设在防屈曲耗能预应力锚杆外部。
7.根据权利要求1所述的装配式耗能中空夹层钢管混凝土柱脚，其特征在于，所述核心J形锚杆、防屈曲耗能J形预应力锚杆下部设有弯钩部，每个弯钩部的弯钩口均朝向靴梁骨架的外部。
8.根据权利要求1所述的装配式耗能中空夹层钢管混凝土柱脚，其特征在于，所述槽钢下方与底板焊接，所述加劲肋两侧分别与槽钢、外钢管焊接，所述加劲肋底部与底板焊接，所述加劲肋突出在靴梁混凝土外并设置有吊装孔，内钢管底部焊接在底板上。
9.一种利用如权利要求6所述的装配式耗能中空夹层钢管混凝土柱脚的施工方法，其特征在于，包括步骤如下：（1）根据安装位置预埋核心J形锚杆以及防屈曲耗能J形预应力锚杆，安装基础模板并浇筑基础混凝土，除内钢管下方浇筑高度低于柱底面外，混凝土均浇筑至柱底面，其中套筒和防屈曲耗能预应力锚杆间有一定间隙，以利于防屈曲耗能J形预应力锚杆耗能；（2）将圆钢管与波纹钢管同轴焊接成内钢管；（3）将内钢管与外钢管焊接在底板上，其中底板预留中心孔洞；（4）将槽钢和带吊装孔的加劲肋焊接在底板上形成靴梁的钢骨架，并将槽钢、加劲肋与外钢管焊接；（5）在外钢管、槽钢及加劲肋之间形成的多个间隙空间内浇筑自密实混凝土，预留锚杆孔洞，锚杆孔洞孔径应大于防屈曲耗能预应力锚杆直径，同时在内钢管与外钢管之间的夹层内也浇筑自密实混凝土；（6）混凝土养护成型后，将带靴梁的预制中空夹层钢管混凝土柱运输至现场，并吊装对位，使防屈曲耗能J形预应力锚杆插入锚杆孔洞，同时核心J形锚杆插入底板的中心孔洞；（7）采用扭矩扳手拧紧防屈曲耗能J形预应力锚杆上方的螺母以施加预紧力，并向内钢管底部浇筑钢纤维RPC混凝土直至混凝土覆盖核心J形锚杆。
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