CN112281864A - 一种解决一柱一桩偏位的连接节点结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于公开一种解决一柱一桩偏位的连接节点结构及其施工方法，它包括环形钢板，所述环形钢板的底部通过加劲板与一柱一桩的顶部互相焊接固定，上部钢结构的下插柱的底部焊接在所述环形钢板的顶部；与现有技术相比，在一柱一桩的桩顶焊接环形钢板，环形钢板与一柱一桩之间焊接加劲板，上部下插柱直接焊接到环形钢板之上，从而实现一柱一桩与下插柱的连接；环形钢板的厚度及尺寸、加劲板的厚度和数量、焊缝的长度与高度均通过复杂的有限元仿真分析方法获得，可以使上部荷载分布均匀，确保工程质量和安全，成本低，应用广泛，实现本发明的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种连接节点结构及其施工方法，特别涉及一种解决一柱一桩偏位的连接节点结构及其施工方法。
背景技术
在基坑逆作法施工过程中，一柱一桩作为永久结构，是主要竖向受力构件。逆作法的一般施工过程是首先施工一柱一桩，然后开挖基坑首层土方，在施工地下室首层板时，将上部钢结构与下部一柱一桩钢管桩进行连接，然后绑扎地下室首层板钢筋及浇筑混凝土。待地下室首层板完成后再进行下一层土方暗挖，此时上部钢结构可以进行同步吊装。
逆作施工的好处是可以有效控制基坑对周边环境的影响，同时由于首先形成的地下室顶板可以作为场内材料临时堆场和临时道路，适用于场地狭小且周边有重点保护单位的深基坑工程。一柱一桩的垂直度控制是逆作法施工的关键技术之一，由于测量放线误差过大、施工过程、地质条件等原因经常会导致提前施工的一柱一桩桩位发生一定的偏差，进而导致上部钢结构的下插柱与一柱一桩无法同心，造成一柱一桩偏心受力，直接影响到工程质量和结构安全。
一般情况下，设计要求的一柱一桩的桩位偏差的最大容许值为桩长的1/500。
因此，特别需要一种解决一柱一桩在最大桩位偏差容许值内偏位的连接节点结构及其施工方法，以解决上述现有存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种解决一柱一桩偏位的连接节点结构及其施工方法，针对现有技术的不足，有效地解决一柱一桩桩位的水平偏位，确保工程质量与结构安全。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
第一方面，本发明提供一种解决一柱一桩偏位的连接节点结构，它包括环形钢板，所述环形钢板的底部通过加劲板与一柱一桩的顶部互相焊接固定，上部钢结构的下插柱的底部焊接在所述环形钢板的顶部。
进一步的，所述环形钢板底部的加劲板的尺寸朝偏心的方向逐渐加大。
进一步的，所述环形钢板的形状按照偏心的方向逐渐趋向于椭圆形。
第二方面，本发明提供一种解决一柱一桩偏位的连接节点结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：在原状地坪上按照设计图纸要求放线，施工完成一柱一桩；
第二步：基坑首层土方开挖后，对挖出的一柱一桩进行测量复核，计算出一柱一桩的当前位置与设计桩位的实际偏差；
第三步：采用有限元仿真分析方法，按设计图纸建立建筑结构整体数值仿真分析模型，对建筑结构整体数值仿真分析模型进行数值计算，提取与一柱一桩相连接的下插柱的构件断面内力；
第四步：采用有限元仿真分析方法建立一柱一桩与下插柱相连接的局部分析节点模型，并将第三步中提取的构件断面内力输入局部分析节点模型，计算获得环形钢板的尺寸和厚度、加劲板的尺寸和厚度以及数量等数据；
第五步：根据第四步计算获得环形钢板的尺寸和厚度、加劲板的尺寸和厚度以及数量等数据，结合力学原理计算焊接焊缝高度及长度；
第六步：施工现场根据第四步、第五步获得的环形钢板、加劲板及焊缝信息进行现场施工，将下插柱与一柱一桩进行连接。
进一步的，第三步中，下插柱的构件断面内力包括弯矩M，轴力N和剪力V。
进一步的，第三步中，提取与一柱一桩相连接的下插柱的构件断面内力的位置在一柱一桩与下插柱的连接节点向上1m至2m处。
本发明的解决一柱一桩偏位的连接节点结构及其施工方法，与现有技术相比，在一柱一桩的桩顶焊接环形钢板，环形钢板与一柱一桩之间焊接加劲板，上部下插柱直接焊接到环形钢板之上，从而实现一柱一桩与下插柱的连接；环形钢板的厚度及尺寸、加劲板的厚度和数量、焊缝的长度与高度均通过复杂的有限元仿真分析方法获得，可以使上部荷载分布均匀，确保工程质量和安全，成本低，应用广泛，实现本发明的目的。
本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。
附图说明
图1为本发明的解决一柱一桩偏位的连接节点结构的结构示意图；
图2为本发明的图1的A-A剖面的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
实施例1：
本实施例提供一种解决一柱一桩偏位的连接节点结构。
如图1和图2所示，本实施例的解决一柱一桩偏位的连接节点结构，它包括环形钢板10，环形钢板10的底部通过加劲板20与一柱一桩30的顶部互相焊接固定，上部钢结构的下插柱40的底部焊接在环形钢板10的顶部。
在本实施例中，环形钢板10底部的加劲板20的尺寸朝偏心的方向逐渐加大。
在本实施例中，环形钢板10的形状按照偏心的方向逐渐趋向于椭圆形。
本实施例的解决一柱一桩偏位的连接节点结构，与现有技术相比，在一柱一桩的桩顶焊接环形钢板，环形钢板与一柱一桩之间焊接加劲板，上部下插柱直接焊接到环形钢板之上，从而实现一柱一桩与下插柱的连接；环形钢板的厚度及尺寸、加劲板的厚度和数量、焊缝的长度与高度均通过复杂的有限元仿真分析方法获得，可以使上部荷载分布均匀，确保工程质量和安全，成本低，应用广泛，实现本发明的目的。
实施例2：
本实施例提供一种实施例1所述的解决一柱一桩偏位的连接节点结构的施工方法。
本实施例的解决一柱一桩偏位的连接节点结构的施工方法，包括如下步骤：
第一步：在原状地坪上按照设计图纸要求放线，施工完成一柱一桩30；
第二步：基坑首层土方开挖后，对挖出的一柱一桩30进行测量复核，计算出一柱一桩30的当前位置与设计桩位的实际偏差；
第三步：采用有限元仿真分析方法按设计图纸建立建筑结构整体数值仿真分析模型，对建筑结构整体数值仿真分析模型进行数值计算，提取与一柱一桩30相连接的下插柱40的构件断面内力；
第四步：采用有限元仿真分析方法建立一柱一桩30与下插柱40相连接的局部分析节点模型，并将第三步中提取的构件断面内力输入局部分析节点模型，计算获得环形钢板10的尺寸和厚度、加劲板20的尺寸和厚度以及数量等数据；
第五步：根据第四步计算获得环形钢板10的尺寸和厚度、加劲板20的尺寸和厚度以及数量等数据，结合力学原理计算焊接焊缝高度及长度；
第六步：施工现场根据第四步、第五步获得的环形钢板10、加劲板20及焊缝信息进行现场施工，将下插柱40与一柱一桩30进行连接。
在本实施例中，第三步中，下插柱40的构件断面内力包括弯矩M，轴力N和剪力V。
在本实施例中，第三步中，提取与一柱一桩30相连接的下插柱40的构件断面内力的位置在一柱一桩30与下插柱40的连接节点向上1m至2m处。
本实施例的解决一柱一桩偏位的连接节点结构的施工方法，与现有技术相比，在一柱一桩的桩顶焊接环形钢板，环形钢板与一柱一桩之间焊接加劲板，上部下插柱直接焊接到环形钢板之上，从而实现一柱一桩与下插柱的连接；环形钢板的厚度及尺寸、加劲板的厚度和数量、焊缝的长度与高度均通过复杂的有限元仿真分析方法获得，可以使上部荷载分布均匀，确保工程质量和安全，成本低，应用广泛，实现本发明的目的。
实施例3：
本实施例提供一种实施例1所述的解决一柱一桩偏位的连接节点结构的施工方法。
一柱一桩钢管柱直径600mm，壁厚10mm，桩长30m，设计最大容许偏差<1/500，即60mm。一柱一桩施工完成后，进行逆作法首层土方开挖，土方开挖完成后，对一柱一桩桩位进行复测，发现个别一柱一桩偏差值达到50mm。因此，首先建立该项目结构数值仿真分析模型，计算得出与该一柱一桩连接的下插柱节点上方2m断面在各设计工况下的内力包络值分别为：竖向轴力300kN，水平剪切力为100kN，弯矩值为200kNm。采用有限元分析软件新建该一柱一桩与下插柱连接的局部受力分析模型，并将上述内力值输入到分析模型中去。通过反复试算，得出环形板的几何信息为长轴950mm、短轴900mm椭圆形环板，厚50mm。加劲板共设置8块，尺寸分别为150*500(4块)、178*600(2块)、200*800(2块)三种，厚均为30mm。焊缝采用剖口焊，剖口角度为60°。按上述要求进行现场下插柱与一柱一桩的连接施工作业。利用该连接节点，有效解决了桩位偏差的问题，确保了工程的安全。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种解决一柱一桩偏位的连接节点结构，其特征在于，它包括环形钢板，所述环形钢板的底部通过加劲板与一柱一桩的顶部互相焊接固定，上部钢结构的下插柱的底部焊接在所述环形钢板的顶部。
2.如权利要求1所述的解决一柱一桩偏位的连接节点结构，其特征在于，所述环形钢板底部的加劲板的尺寸朝偏心的方向逐渐加大。
3.如权利要求1所述的解决一柱一桩偏位的连接节点结构，其特征在于，所述环形钢板的形状按照偏心的方向逐渐趋向于椭圆形。
4.一种解决一柱一桩偏位的连接节点结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：在原状地坪上按照设计图纸要求放线，施工完成一柱一桩；
第二步：基坑首层土方开挖后，对挖出的一柱一桩进行测量复核，计算出一柱一桩的当前位置与设计桩位的实际偏差；
第三步：采用有限元仿真分析方法，按设计图纸建立建筑结构整体数值仿真分析模型，对建筑结构整体数值仿真分析模型进行数值计算，提取与一柱一桩相连接的下插柱的构件断面内力；
第四步：采用有限元仿真分析方法建立一柱一桩与下插柱相连接的局部分析节点模型，并将第三步中提取的构件断面内力输入局部分析节点模型，计算获得环形钢板的尺寸和厚度、加劲板的尺寸和厚度以及数量等数据；
第五步：根据第四步计算获得环形钢板的尺寸和厚度、加劲板的尺寸和厚度以及数量等数据，结合力学原理计算焊接焊缝高度及长度；
第六步：施工现场根据第四步、第五步获得的环形钢板、加劲板及焊缝信息进行现场施工，将下插柱与一柱一桩进行连接。
5.如权利要求4所述的解决一柱一桩偏位的连接节点结构的施工方法，其特征在于，第三步中，下插柱的构件断面内力包括弯矩M，轴力N和剪力V。
6.如权利要求4所述的解决一柱一桩偏位的连接节点结构的施工方法，其特征在于，第三步中，提取与一柱一桩相连接的下插柱的构件断面内力的位置在一柱一桩与下插柱的连接节点向上1m至2m处。
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