CN112112181A - 一种插入式中空夹层钢管混凝土装配式基础连接节点及施工方法 - Google Patents

一种插入式中空夹层钢管混凝土装配式基础连接节点及施工方法 Download PDF

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廖飞宇
张凯
黄宇淇
颜琰
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Fujian Agriculture and Forestry University
State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种插入式中空夹层钢管混凝土装配式基础连接节点及施工方法，包括上法兰盘、下法兰盘、无缝钢管、承台和管桩，上法兰盘和无缝钢管互相连接，下法兰盘和管桩互相连接，上法兰盘、下法兰盘和无缝钢管均由同一强度的钢材组成，上法兰盘和下法兰盘均预留有孔洞，上部承台底部预埋有穿过孔洞的螺纹钢。本发明解决了全预制式桩与承台抗拔基础的装配连接问题，避免了现场焊接和混凝土浇筑；在施工现场只需要几步简单工序，大大减少人工成本，减少现场湿作业和降低施工现场的火灾风险，加快施工速度；而且结构稳定可靠、传力路径明确，保障整体结构体系的安全性。

Description

一种插入式中空夹层钢管混凝土装配式基础连接节点及施工 方法
技术领域
本发明涉及一种插入式中空夹层钢管混凝土装配式基础连接节点及施工方法。
背景技术
目前，大力发展预制装配式建筑已成为我国建筑业现代化的发展趋势。国务院2016年9月出台了《关于大力发展装配式建筑的指导意见》，提出用十年时间使装配式建筑占新建建筑的30%以上。预制装配式建筑是指用在工厂预先制作装配件，运送到施工现场组装而成的建筑。推广装配式建筑不仅可以提高建筑工程的质量和品质，更可以显著降低建筑能耗，如降低20%的施工材料消耗，减少约60%的用水量、60%的混凝土损耗、60%的钢材损耗等，可增加材料回收约60%。钢结构的特点决定了其十分适合应用于装配式建筑中。
在工业建筑或公用建筑等有大跨或重载需求的结构中，钢结构的力学性能优势使其具有独特的应用优势。以往管桩与承台的连接施工通常采用工厂加工、现场安装，然后现场浇筑混凝土的方式，施工繁琐，人力成本较高。
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管桩与承台的连接施工通常采用工厂加工、现场安装，然后现场浇筑混凝土的方式，施工繁琐，人力成本较高。
本发明的具体实施方案是：插入式中空夹层钢管混凝土装配式基础连接节点，包括管桩和装配于管桩上方的承台，其特征在于，所述承台的下表面固定有上法兰盘，管桩的上端固定有下法兰盘，所述上法兰盘与下法兰盘中部还具有上下两端分别延伸至承台与管桩内的无缝钢管，所述承台底部预埋有穿过上法兰盘及下法兰盘用以固定法兰节点的螺纹钢。
进一步的，所述上法兰盘与下法兰盘对应预留有以供螺纹钢贯穿的孔洞，所述螺纹钢下端伸出下法兰盘下方，且通过螺纹连接的螺母或螺套锁紧。
进一步的，所述孔洞沿圆周方向均布于上法兰盘与下法兰盘。
进一步的，所述无缝钢管为正方形、矩形、椭圆形或多边形截面。
进一步的，所述无缝钢管上下表面分别超出上法兰盘上表面及下法兰盘下表面作为榫头。
进一步的，所述无缝钢管为低碳钢管，合金钢管、不锈钢管。
进一步的，所述浇筑承台前将经螺纹钢延伸至下法兰盘的外部螺纹表面处理。
进一步的，所述上法兰盘和无缝钢管焊接连接。
本发明还包括一种插入式中空夹层钢管混凝土装配式基础连接节点的施工方法，包括以下步骤：
（1）预制上法兰盘、下法兰盘和无缝钢管，在上法兰盘及下法兰盘对应位置预留用以螺纹钢穿过的孔洞，其中上法兰盘内侧通过焊接固定在无缝钢管外表面；
（2）预制管桩和承台，承台浇筑之前于底部预埋螺纹钢，并穿过与无缝钢管焊接的上法兰盘预留孔洞，使无缝钢管一端插入预制承台的钢筋笼内，无缝钢管内部填芯，分别浇筑成型管桩和承台；
（3）待直至管桩和承台的混凝土养护至强度达到要求后，将下法兰盘内侧与管桩上的外表面通过固定，使其平齐；
（4）在施工现场，将预埋在承台的外露螺纹钢穿过与管桩焊接固定的下法兰盘预留的孔洞，同时使无缝钢管填芯后形成的榫头插入管桩中空处，待上、下法兰盘表面贴合后由螺纹钢螺母或套筒锁紧固定。
进一步的，下法兰盘内侧与管桩上的外表面通过焊接方式固定连接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明利用无缝钢管形成桩与承台连接的榫式结构，并辅助上法兰盘及下法兰盘的配合，解决了全预制式桩与承台抗拔基础的装配连接问题，避免了现场焊接和混凝土浇筑；在施工现场只需要几步简单工序，大大减少人工成本，减少现场湿作业和降低施工现场的火灾风险，加快施工速度；而且结构稳定可靠、传力路径明确，保障整体结构体系的安全性。
附图说明
图1是本发明实施例正视图；
图2是本发明实施例一纵向剖面图；
图3是本发明实施例一横向剖面图；
图4是本发明实施例二纵向剖面图；
图5是本发明实施例二横向剖面图；
图中标号说明：1-上法兰盘、2-下法兰盘、3-无缝钢管、4-螺纹钢、5-螺母、6-管桩、7-承台、8-套筒。
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。
实施例一：如图1～5所示，一种插入式中空夹层钢管混凝土装配式基础连接节点，包括上法兰盘1和下法兰盘2，上法兰盘1和无缝钢管3通过焊接固定连接，上部承台7底部预埋有用以固定法兰节点的螺纹钢4，上法兰盘1和下法兰盘2均预留有用以供螺纹钢穿过的孔洞，螺纹钢4下端经螺纹处理并外露出下法兰盘2一定长度。
制造时，将上法兰盘1和下法兰盘2提前预制并打好预留孔，同时将上法兰盘1内表面通过焊接与无缝钢管3外表面指定位置相连，无缝钢管3上下表面分别超出上法兰盘1上、及下法兰盘的下表面一定距离，以形成榫头，浇筑承台7前将经螺纹处理后的螺纹钢4预埋于指定位置，外露一定长度，与无缝钢管3一起浇筑成型，待管桩6和承台7内的混凝土养护至强度达到要求后，将下法兰盘2内侧与管桩6桩端外表面通过焊接固定，使其平齐。在施工现场将预埋在承台7中的螺纹钢4穿过下法兰盘2的预留孔洞，待上法兰盘1下表面和上法兰盘2下表面相互贴合，最后将螺母5拧紧即可。
本实施例中，所述孔洞沿圆周方向均布于上法兰盘与下法兰盘。
上法兰盘1、下法兰盘2和无缝钢管3均由同一强度的钢材组成，钢管可以使用低碳钢管，合金钢管、不锈钢管等形式，钢管可采用正方形、矩形、椭圆形、多边形等截面形式；
在施工现场不需要任何混凝土浇筑工作，也不需要进行钢管焊接，解决了全预制式管桩与承台的装配连接问题，彻底避免了现场焊接和混凝土浇筑；在施工现场只需要几步简单工序，大大减少人工成本，减少现场湿作业和降低施工现场的火灾风险，加快施工速度，同时避免现场混凝土浇筑也有利于保护环境，保证混凝土浇注质量等；而且结构稳定可靠、传力路径明确，可保证管桩和承台具有良好的共同工作性能，保障整体结构体系的安全性，符合我国当前大力发展预制装配式建筑的战略。
在本实施例中，所述节点固定方法是螺母5，无缝钢管3的截面为圆形。
实施例二，本实施例中，所述的螺纹钢4下端采用套筒8进行锁紧固定，或者螺母和套筒组合使用。
上述两个一种插入式中空夹层钢管混凝土装配式基础连接节点的施工方法，包括以下步骤：
（1）预制上法兰盘、下法兰盘和无缝钢管，在上法兰盘及下法兰盘对应位置预留用以螺纹钢穿过的孔洞，其中上法兰盘内侧通过焊接固定在无缝钢管外表面；
（2）预制管桩和承台，承台浇筑之前于底部预埋螺纹钢，并穿过与无缝钢管焊接的上法兰盘预留孔洞，使无缝钢管一端插入预制承台的钢筋笼内，无缝钢管内部填芯，分别浇筑成型管桩和承台；
（3）待直至管桩和承台的混凝土养护至强度达到要求后，将下法兰盘内侧与管桩上的外表面通过固定，使其平齐；
（4）在施工现场，将预埋在承台的外露螺纹钢穿过与管桩焊接固定的下法兰盘预留的孔洞，同时使无缝钢管填芯后形成的榫头插入管桩中空处，待上、下法兰盘表面贴合后由螺纹钢螺母或套筒锁紧固定。
本实施例中，下法兰盘内侧与管桩上的外表面通过焊接方式固定连接。
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 (10)

1.插入式中空夹层钢管混凝土装配式基础连接节点，包括管桩和装配于管桩上方的承台，其特征在于，所述承台的下表面固定有上法兰盘，管桩的上端固定有下法兰盘，所述上法兰盘与下法兰盘中部还具有上下两端分别延伸至承台与管桩内的无缝钢管，所述承台底部预埋有穿过上法兰盘及下法兰盘用以固定法兰节点的螺纹钢。
2.根据权利要求1所述的插入式中空夹层钢管混凝土装配式基础连接节点，其特征在于，所述上法兰盘与下法兰盘对应预留有以供螺纹钢贯穿的孔洞，所述螺纹钢下端伸出下法兰盘下方，且通过螺纹连接的螺母或螺套锁紧。
3.根据权利要求2所述的插入式中空夹层钢管混凝土装配式基础连接节点，其特征在于，所述孔洞沿圆周方向均布于上法兰盘与下法兰盘。
4.根据权利要求1或2所述的插入式中空夹层钢管混凝土装配式基础连接节点，其特征在于，所述无缝钢管为正方形、矩形、椭圆形或多边形截面。
5.根据权利要求2所述的插入式中空夹层钢管混凝土装配式基础连接节点，其特征在于，所述无缝钢管上下表面分别超出上法兰盘上表面及下法兰盘下表面作为榫头。
6.根据权利要求1或2所述的插入式中空夹层钢管混凝土装配式基础连接节点，其特征在于，所述无缝钢管为低碳钢管，合金钢管、不锈钢管。
7.根据权利要求1或2所述的插入式中空夹层钢管混凝土装配式基础连接节点，其特征在于，所述浇筑承台前将经螺纹钢延伸至下法兰盘的外部螺纹表面处理。
8.根据权利要求2所述的插入式中空夹层钢管混凝土装配式基础连接节点，其特征在于，所述上法兰盘和无缝钢管焊接连接。
9.一种插入式中空夹层钢管混凝土装配式基础连接节点的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）预制上法兰盘、下法兰盘和无缝钢管，在上法兰盘及下法兰盘对应位置预留用以螺纹钢穿过的孔洞，其中上法兰盘内侧通过焊接固定在无缝钢管外表面；
（2）预制管桩和承台，承台浇筑之前于底部预埋螺纹钢，并穿过与无缝钢管焊接的上法兰盘预留孔洞，使无缝钢管一端插入预制承台的钢筋笼内，无缝钢管内部填芯，分别浇筑成型管桩和承台；
（3）待直至管桩和承台的混凝土养护至强度达到要求后，将下法兰盘内侧与管桩上的外表面通过固定，使其平齐；
（4）在施工现场，将预埋在承台的外露螺纹钢穿过与管桩焊接固定的下法兰盘预留的孔洞，同时使无缝钢管填芯后形成的榫头插入管桩中空处，待上、下法兰盘表面贴合后由螺纹钢螺母或套筒锁紧固定。
10.根据权利要求9所述的一种插入式中空夹层钢管混凝土装配式基础连接节点的施工方法，其特征在于，下法兰盘内侧与管桩上的外表面通过焊接方式固定连接。
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