CN112392291B - 一种混凝土斜柱托换节点 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混凝土斜柱托换节点，包括通过连接体系、可拆卸连接的托换体系和支撑体系，所述托换体系包括托换刚体和楔形体刚体，所述支撑体系包括异形套箍和支撑杆，所述托换刚体对称设于混凝土斜柱的底部两侧，所述楔形体刚体安装在其中一侧托换刚体与混凝土斜柱的空隙中，所述异形套箍设于所述混凝土斜柱的重心部位，并与混凝土斜柱底部的托换刚体连接，所述支撑杆设于所述混凝土斜柱的重心部位，所述支撑杆的底部与所述托换刚体连接。与现有技术相比，本发明具有有效、良好地适用于混凝土斜柱的托换，结构可靠、稳定等优点。

Description

一种混凝土斜柱托换节点

技术领域

本发明涉及一种托换节点，尤其是涉及一种混凝土斜柱托换节点。

背景技术

随着社会经济的不断发展，人们对建筑艺术价值上的积极追求，致使出现了越来越多的异型建筑，许多建筑沿立面倾斜，从而涌现出大量的斜柱结构。斜柱结构可在不同竖向位置的柱间实现力的传递，技术经济指标好，具有较高的实际应用价值。

同时，随着人们对建筑使用功能要求的改变，建筑改造工程不断增多。对于建筑改造工程中的建筑移位、顶升等项目，常需用到结构托换技术。结构托换是指通过托换节点将上部结构的荷载传递到下部基础中，然而目前的混凝土柱托换节点并不能适用于斜柱结构的托换，也尚未有任何能够适用混凝土斜柱的、且能够重复使用的托换节点。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种混凝土斜柱托换节点，该托换节点可有效、良好地适用于混凝土斜柱的托换，并具有结构可靠、稳定等优点。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种混凝土斜柱托换节点，包括通过连接体系、可拆卸连接的托换体系和支撑体系，所述托换体系包括托换刚体和楔形体刚体，所述支撑体系包括异形套箍和支撑杆，所述托换刚体对称设于混凝土斜柱的底部两侧，所述楔形体刚体安装在其中一侧托换刚体与混凝土斜柱的空隙中，所述异形套箍套设于所述混凝土斜柱的重心部位，并与混凝土斜柱底部的托换刚体连接，所述支撑杆设于所述混凝土斜柱的重心部位，所述支撑杆的底部与所述托换刚体连接。

所述支撑体系还包括耳板，所述连接体系包括对拉螺杆、连接销钉、支撑销钉和铆钉，所述异形套箍通过耳板、支撑杆与混凝土斜柱底部的托换刚体连接，所述异形套箍与混凝土斜柱采用铆钉连接，所述支撑杆的上方通过支撑销钉与异形套箍上的耳板连接，所述异形套箍的倾斜角度与所述混凝土斜柱的倾角相同。

进一步地，两侧的托换刚体与所述混凝土斜柱通过侧板孔洞对位连接，并采用所述连接销钉固定。

所述托换刚体包括焊接连接的底板、顶板、侧板、斜板和竖向钢板，所述侧板的顶部安装顶板，所述侧板的底部安装底板，斜板设于顶板、底板的端部之间，两个竖向钢板设于侧板和斜板的两侧。

所述竖向钢板的内侧设有用以为所述楔形体刚体施加限位的对拉螺杆，所述竖向钢板的端部设有尺寸大于所述连接销钉的直径的长圆孔，所述斜板的倾角大小与所述混凝土斜柱的倾角大小相同。

进一步地，所述楔形体刚体为三角棱柱，该三角棱柱的棱柱倾角为所述托换刚体的斜板倾角的互余角的两倍。

进一步地，托换刚体与混凝土斜柱的接触面设有聚四氟乙烯板。

进一步地，所述楔形体刚体与混凝土斜柱的接触面一侧设有粗糙摩擦面。

进一步地，该托换节点的各部件均采用钢构件。

本发明托换节点按照以下步骤进行安装：

S1：根据设计要求制作托换刚体、楔形体刚体、异形套箍、耳板、支撑杆、对拉螺杆、连接销钉和支撑销钉，并在设计位置预留螺栓孔、销钉孔；

S2：在混凝土斜柱的两侧安装托换刚体，并在竖向钢板对孔位置插入连接销钉；

S3：安装对拉螺杆，并拧紧螺母，直至混凝土斜柱两侧的托换刚体的竖向钢板的长圆孔中心位置对齐；

S4：安装楔形体刚体，并通过锤击使楔形体刚体紧密嵌入托换刚体与混凝土斜柱形成的空隙中；

S5：拧紧对拉螺杆的螺母，使混凝土斜柱、托换刚体、楔形体刚体和对拉螺杆形成整体托换节点；

S6：在混凝土斜柱的重心部位套设异形套箍，并通过铆钉进行固定连接；

S7：在托换刚体的顶部焊接支撑杆后，在支撑杆的顶部通过支撑销钉将支撑杆与异形套箍固定连接；

S8：上述步骤安装完成后，在托换刚体的底部安装千斤顶，随后切割混凝土斜柱，进行建筑物的顶升、移位等后续操作。

本发明提供的混凝土斜柱托换节点，相较于现有技术至少包括如下有益效果：

1)本发明针对混凝土斜柱的结构特征设置了托换体系、支撑体系和连接体系，可有效、良好地适用于混凝土斜柱的托换。

2)托换刚体与混凝土斜柱的空隙中设置楔形体刚体，且楔形体刚体为三角棱柱，三角棱柱的倾角为托换刚体的倾角互余角的两倍，结合托换刚体的斜板的倾角设置为与混凝土斜柱的倾角相同，能够进一步保证楔形体刚体与混凝土斜柱、托换刚体紧密结合。

3)在竖向钢板的端部设置长圆孔，可适应竖向钢板在托换荷载作用下产生的水平位移，避免竖向钢板受拉破坏。

4)在混凝土斜柱的重心部位设置一支撑杆，支撑杆的底部与托换刚体焊接连接，可避免其在竖向荷载作用下因倾覆弯矩发生倾覆，此外，在混凝土斜柱的重心部位设置异形套箍，异性套箍通过耳板、支撑杆与下部的托换刚体相连，可减小对混凝土斜柱的损伤。

5)本发明各部件均采用钢构件，安装简便、稳定，且通过依靠铆钉、耳板、销钉、螺杆的连接关系，托换完成后，所有构件均可拆卸，以便下次重复使用。

6)托换刚体与混凝土斜柱的接触面设置聚四氟乙烯板，同时，在楔形体刚体与混凝土斜柱的接触面一侧进行粗糙摩擦面，可增大托换节点承载力，避免托换节点发生滑脱破坏。

附图说明

图1为实施例中混凝土斜柱托换节点的立面结构示意图；

图2为图1的A-A剖面图；

图3为实施例中托换刚体的构件示意图；

图4为图3的A-A剖面图；

图5为实施例中粗糙化处理后的楔形体刚体示意图；

图中标号所示：

1、混凝土斜柱；2、托换刚体；21、顶板；22、底板；23、斜板；24、竖向钢板；25、侧板；3、楔形体刚体；4、对拉螺杆；5、连接销钉；6、长圆孔；7、异形套箍；8、铆钉；9、耳板；10、支撑销钉；11、支撑杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

实施例

如图1～2所示，本发明涉及一种混凝土斜柱托换节点，包括托换体系、支撑体系和连接体系。托换体系由托换刚体2和楔形体刚体3组成；支撑体系由异形套箍7、耳板9和支撑杆11组成；连接体系由对拉螺杆4、连接销钉5、支撑销钉10和铆钉8组成。

托换刚体2对称设置在混凝土斜柱1的底部的两侧，楔形体刚体3安装在一侧托换刚体2与混凝土斜柱1的空隙中，两侧托换刚体2对混凝土斜柱1的托换通过侧板孔洞对位连接，并采用连接销钉5固定。

托换刚体2未与混凝土斜柱1的接触一侧，应在托换刚体2与混凝土斜柱1的空隙中设置楔形体刚体3，楔形体刚体3应为三角棱柱结构，为保证楔形体刚体3能与混凝土斜柱1、托换刚体2紧密结合，三角棱柱的倾角应为托换刚体2的倾角互余角的两倍。

为保证托换刚体2能卡柱楔形体刚体3，两者不发生滑脱破坏，本实施例在托换刚体2与楔形体刚体3的接触面一侧进行润滑处理，润滑剂可选择润滑油等，处理后的界面摩擦系数宜小于0.01。为增大托换节点承载力，避免托换节点发生滑脱破坏，在托换刚体2与混凝土斜柱1的直接接触面设置聚四氟乙烯板，摩擦系数优选小于0.005。同时，在楔形体刚体3与混凝土斜柱1的接触面一侧进行粗糙化处理，处理方式可采用喷砂、抛丸等，如图5所示，处理后的界面摩擦系数优选大于0.5。

如图3～4所示，托换刚体2由底板22、顶板21、侧板25、斜板23和竖向钢板24焊接组成。侧板25的顶部安装顶板21，底部安装底板22，斜板23设置在顶板21、底板22的端部之间，两个竖向钢板24设置在侧板25和斜板23的两侧。竖向钢板24的长度大于顶板21、斜板23和侧板25的竖向宽度之和，使得托换刚体2构成一个具有斜面的半围合状态的刚体结构。托换刚体2、楔形体刚体3在托换荷载作用下会产生竖向位移，竖向钢板24相应产生水平位移，为适应竖向钢板24在托换荷载作用下产生的水平位移，避免竖向钢板24受拉破坏，应在竖向钢板24的端部设置长圆孔。为保证托换刚体2和混凝土斜柱1的接触面能紧密贴合，斜板23的倾角应等于混凝土斜柱1的倾角。楔形体刚体3的倾角为斜板23的倾角的互余角的两倍。长圆孔大小应略大于连接销钉5的直径，在本实施例中，长圆孔的直径比连接销钉5的直径大2～3mm。

在本实施例中，作为优选方案，托换刚体2的竖向钢板24的端部的连接销钉5不应小于2x2个，直径不应小于20mm。其目的是为了避免竖向钢板24在托换荷载作用下产生的水平力使连接销钉5产生受剪破坏。

为增大托换刚体2、楔形体刚体3与混凝土斜柱1的交界面的接触压力，从而增大托换节点的承载力，同时约束托换刚体2在托换荷载作用下的水平位移，应在托换刚体2的两侧对称设置对拉螺杆4，对拉螺杆4优选设置在竖向钢板24的内侧，这样可以给楔形体刚体3施加限位，避免其发生垂直于竖向钢板24方向的位移。为保证对拉螺杆4不发生受拉破坏，规定对拉螺杆4一侧数量不小于2根，且直径不应小于20mm。

在混凝土斜柱1的重心部位设置异形套箍7，可减小对混凝土斜柱1的损伤，异形套箍7与混凝土斜柱1的连接采用铆钉8连接，铆钉8的直径不宜大于8mm。如图1所示，异形套箍7的立面图为一平行四边形，异形套箍的倾斜角度与混凝土斜柱1的倾角相同。本发明的异形是相当于常规的立方体而言的。混凝土斜柱1在竖向荷载作用下会存在倾覆弯矩，为此需在混凝土斜柱1的重心部位设置一支撑杆11，避免其在竖向荷载作用下发生倾覆。在异形套箍7一侧设置耳板9，并通过支撑销钉10与支撑杆11进行铰接连接。支撑销钉10直径不宜小于20mm。异形套箍7设置在混凝土斜柱1的重心部位，并通过耳板9、支撑杆11与下部的托换刚体2相连。支撑杆11的底部与托换刚体2焊接连接。支撑杆11宜采用钢板或箱型刚体，同时可对支撑杆11进行稳定性分析，避免其在支座反力荷载作用下发生受压屈曲。

作为优选方案，本发明各部件均采用钢构件，安装简便、稳定。托换完成后，所有构件均可拆卸，以便下次重复使用。

本发明的混凝土斜柱托换节点，可优先按以下步骤制作安装：

步骤一：根据设计要求制作托换刚体、楔形体刚体、异形套箍、耳板、支撑杆、对拉螺杆等，并在设计位置预留螺栓孔、销钉孔；

步骤二：在混凝土斜柱的两侧安装托换刚体，并在竖向钢板对孔位置插入连接销钉；

步骤三：安装对拉螺杆，并拧紧螺母，直至两侧托换刚体的竖向钢板长圆孔中心位置对齐；

步骤四：安装楔形体刚体，并通过锤击使楔形体刚体紧密嵌入托换刚体与混凝土斜柱形成的空隙中；

步骤五：拧紧对拉螺杆的螺母，使混凝土斜柱、托换刚体、楔形体刚体和对拉螺杆形成整体托换节点；

步骤六：在混凝土斜柱的重心部位安装异形套箍，并通过铆钉进行固定连接。

步骤七：在托换刚体的顶部焊接支撑杆，然后在支撑杆顶部通过支撑销钉将支撑杆与异形套箍固定连接；

步骤八：上述步骤安装完成后，在托换刚体的底部安装千斤顶，之后切割混凝土斜柱，进行建筑物的顶升、移位等后续操作。

安装千斤顶时，优选地，使千斤顶中心与支撑杆中心位于同一铅垂线上，避免两者受力存在偏心，从而产生P-Δ效应，影响托换节点安全。

本发明针对混凝土斜柱的结构特征设置了托换体系、支撑体系和连接体系，可有效、良好地适用于混凝土斜柱的托换。托换刚体与混凝土斜柱的空隙中设置楔形体刚体，且楔形体刚体为三角棱柱，三角棱柱的倾角为托换刚体的倾角互余角的两倍，结合托换刚体的斜板的倾角设置为与混凝土斜柱的倾角相同，能够进一步保证楔形体刚体与混凝土斜柱、托换刚体紧密结合。在混凝土斜柱的重心部位设置一支撑杆，支撑杆的底部与托换刚体焊接连接，可避免其在竖向荷载作用下因倾覆弯矩发生倾覆，此外，在混凝土斜柱的重心部位设置异形套箍，异性套箍通过耳板、支撑杆与下部的托换刚体相连，可减小对混凝土斜柱的损伤。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种混凝土斜柱托换节点，其特征在于，包括通过连接体系、可拆卸连接的托换体系和支撑体系，所述托换体系包括托换刚体（2）和楔形体刚体（3），所述支撑体系包括异形套箍（7）和支撑杆（11），所述托换刚体（2）对称设于混凝土斜柱（1）的底部两侧，所述楔形体刚体（3）安装在其中一侧托换刚体（2）与混凝土斜柱（1）的空隙中，所述异形套箍（7）套设于所述混凝土斜柱（1）的重心部位，并与混凝土斜柱（1）底部的托换刚体（2）连接，所述支撑杆（11）设于所述混凝土斜柱（1）的重心部位，所述支撑杆（11）的底部与所述托换刚体（2）连接；

所述支撑体系还包括耳板（9），所述连接体系包括对拉螺杆（4）、连接销钉（5）、支撑销钉（10）和铆钉（8），所述异形套箍（7）通过耳板（9）、支撑杆（11）与混凝土斜柱（1）底部的托换刚体（2）连接，所述异形套箍（7）与混凝土斜柱（1）采用铆钉（8）连接，所述支撑杆（11）的上方通过支撑销钉（10）与异形套箍（7）上的耳板（9）连接，所述异形套箍（7）的倾斜角度与所述混凝土斜柱（1）的倾角相同；

两侧的托换刚体（2）与所述混凝土斜柱（1）通过侧板孔洞对位连接，并采用所述连接销钉（5）固定；

所述托换刚体（2）包括焊接连接的底板（22）、顶板（21）、侧板（25）、斜板（23）和竖向钢板（24），所述侧板（25）的顶部安装顶板（21），所述侧板（25）的底部安装底板（22），斜板（23）设于顶板（21）、底板（22）的端部之间，两个竖向钢板（24）设于侧板（25）和斜板（23）的两侧；

所述竖向钢板（24）的内侧设有用以为所述楔形体刚体（3）施加限位的对拉螺杆（4），所述竖向钢板（24）的端部设有尺寸大于所述连接销钉（5）的直径的长圆孔（6），所述斜板（23）的倾角大小与所述混凝土斜柱（1）的倾角大小相同；

所述楔形体刚体（3）为三角棱柱，该三角棱柱的棱柱倾角为所述托换刚体（2）的斜板（23）倾角的互余角的两倍；

托换刚体（2）与混凝土斜柱（1）的接触面设有聚四氟乙烯板；

所述楔形体刚体（3）与混凝土斜柱（1）的接触面一侧设有粗糙摩擦面；

该托换节点的各部件均采用钢构件。

2.根据权利要求1所述的混凝土斜柱托换节点，其特征在于，该托换节点按照以下步骤进行安装：

1）根据设计要求制作托换刚体（2）、楔形体刚体（3）、异形套箍（7）、耳板（9）、支撑杆（11）、对拉螺杆（4）、连接销钉（5）和支撑销钉（10），并在设计位置预留螺栓孔、销钉孔；

2）在混凝土斜柱（1）的两侧安装托换刚体（2），并在竖向钢板（24）对孔位置插入连接销钉（5）；

3）安装对拉螺杆（4），并拧紧螺母，直至混凝土斜柱（1）两侧的托换刚体（2）的竖向钢板（24）的长圆孔（6）中心位置对齐；

4）安装楔形体刚体（3），并通过锤击使楔形体刚体（3）紧密嵌入托换刚体（2）与混凝土斜柱（1）形成的空隙中；

5）拧紧对拉螺杆（4）的螺母，使混凝土斜柱（1）、托换刚体（2）、楔形体刚体（3）和对拉螺杆（4）形成整体托换节点；

6）在混凝土斜柱（1）的重心部位套设异形套箍（7），并通过铆钉（8）进行固定连接；

7）在托换刚体（2）的顶部焊接支撑杆（11）后，在支撑杆（11）的顶部通过支撑销钉（10）将支撑杆（11）与异形套箍（7）固定连接；

8）上述步骤安装完成后，在托换刚体（2）的底部安装千斤顶，随后切割混凝土斜柱（1），进行建筑物的顶升和移位。