CN113235741A - 一种钢管混凝土装配式隔震节点及施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢管混凝土装配式隔震节点及施工方法,钢管混凝土装配式隔震节点包括预制隔震支墩、隔震层梁、隔震支座、基础和上柱,其中所述预制隔震支墩包括预制隔震上支墩和预制隔震下支墩;所述隔震层梁为预制钢筋混凝土构件、现浇混凝土构件或预制钢构件;所述隔震支座用螺栓与预制隔震支墩内的隔震支座上预埋件和隔震支座下预埋件连接;所述基础为现浇混凝土构件;所述上柱为预制钢筋混凝土构件或现浇混凝土构件。与现有技术相比,隔震节点的隔震支墩采用预制构件,与之相连的其他结构构件可预制也可现浇;隔震节点现场装配,最大程度地提高施工效率和施工质量,且各连接处连接可靠,可达到与现浇混凝土结构相近的抗震性能。

Description

一种钢管混凝土装配式隔震节点及施工方法
技术领域
本发明涉及建筑领域,尤其涉及一种钢管混凝土装配式隔震节点及施工方法。
背景技术
世界各地地震不断,对建筑造成极大地破坏,给人类造成了极大的伤害。传统的抗震设计方法是依靠结构自身的强度和刚度来抵御地震,依靠结构构件的变形和破损来消耗传入建筑物的能量。
隔震结构利用隔震裝置延长结构振动周期,增加阻尼比,以降低地震作用对结构的影响。其中隔震装置多采用橡胶隔震支座,其施工质量和施工精度要求相对严格,对应的隔震支墩采用现浇施工很难达到精度要求,一般需进行二次整修,施工效率不高;同时,隔震支墩要满足罕遇地震下的承载力要求,采用钢筋混凝土构件时,支墩配筋量异常大,施工困难,因此,采用装配式施工方法,并将隔震支墩采用预制钢管混凝土构件,是控制隔震层施工精度、达到理想施工质量的有效做法。
发明内容
为克服现有技术的不足,本发明提出一种钢管混凝土装配式隔震节点及施工方法。本发明的技术方案是这样实现的:
一种钢管混凝土装配式隔震节点,包括预制隔震支墩、隔震层梁、隔震支座、基础和上柱,其中:
所述预制隔震支墩包括预制隔震上支墩和预制隔震下支墩,所述预制隔震上支墩和预制隔震下支墩均为全预制钢管混凝土构件,截面形状可为矩形、圆形或多边形,外部为钢管,内部为混凝土;所述预制隔震下支墩底部为端承式柱脚,顶部为隔震支座下预埋件,所述端承式柱脚包括底板、加劲肋和锚筋;所述预制隔震上支墩底部为隔震支座上预埋件,与所述预制隔震上支墩的外包钢管焊接,顶部为上柱预埋钢筋;
所述隔震层梁为预制钢筋混凝土构件、现浇混凝土构件或预制钢构件;
所述隔震支座用螺栓与预制隔震支墩内的隔震支座上预埋件和隔震支座下预埋件连接;
所述基础为现浇混凝土构件,基础内设置与所述预制隔震下支墩相连的预埋件,所述预埋件包括预埋板、锚筋和栓钉;
所述上柱为预制钢筋混凝土构件或现浇混凝土构件,与预制隔震上支墩通过预埋钢筋相连。
进一步地,若隔震层梁为预制钢筋混凝土梁,沿隔震层梁的纵筋方向,预制隔震上支墩内设置对拉螺栓的对应孔洞,在开孔区段内衬钢管与外包钢管紧贴焊接,并在隔震层梁连接部位以下设置承重销;若隔震层梁为现浇钢筋混凝土梁,预制隔震上支墩内设置隔震层梁纵筋的对应孔洞,在开孔区段内衬钢管与外包钢管紧贴焊接,并在隔震层梁连接部位以下设置承重销;若隔震层梁为预制钢梁,在预制隔震上支墩内对应隔震层梁翼缘位置处设置内加强环,内加强环与外包钢管焊接,并在预制隔震上支墩外设置悬臂梁段。
进一步地,隔震层梁为现浇构件或预制构件,若隔震层梁为预制钢筋混凝土梁,则在隔震层梁端部设有端板、钢套和加劲肋,所述端板和钢套设栓钉,隔震层梁内纵筋与端板焊接,对拉螺栓穿过预制隔震上支墩后固定于端板,使隔震层梁与预制隔震上支墩连接。
进一步地,所述预制隔震下支墩的端承式柱脚的底板与预制隔震下支墩的外包钢管焊接连接。
进一步地,所述基础在预制隔震下支墩对应位置处设置预埋钢板,所述预埋钢板上设置有栓钉和锚筋,锚筋穿过端承式柱脚的对应螺栓孔洞后,用螺栓将预制隔震下支墩与基础连接。
进一步地,所述的上柱为现浇构件或预制构件,通过预埋纵筋与隔震上支墩相连。
一种钢管混凝土装配式隔震节点的施工方法,包括:
步骤一,基础钢筋按要求绑扎,安装预制隔震下支墩的预埋件,调整其水平度、标高和形心位置,要求顶面水平度误差不大于0.3%,中心的平面位置与设计位置偏差不大于5.0mm,中心标高与设计标高偏差不大于5.0mm,浇筑基础混凝土;
步骤二,当基础混凝土强度达到75%以上时,将预制隔震下支墩吊装定位,用螺栓将预制隔震下支墩与基础连接;
步骤三,吊装隔震支座与预制隔震上支墩的支座预埋件用螺栓连接,使隔震支座与预制隔震上支墩成为一个整体;
步骤四,吊装连接为整体的隔震支座和预制隔震上支墩就位,与预制隔震下支墩的支座预埋件用螺栓连接;
步骤五,若隔震层梁为预制构件,吊装隔震层梁就位,用螺栓与预制隔震上支墩连接;若隔震层梁为现浇构件,纵筋穿过预制隔震上支墩的预留孔洞,支模,绑扎钢筋;
步骤六,隔震层楼板支模,绑扎钢筋;
步骤七,若上柱为现浇构件,上柱纵筋与预制隔震上支墩内的预埋钢筋连接,支模,与隔震层梁、隔震层楼板同时浇筑混凝土;若上柱为预制构件,吊装上柱,使预制隔震上支墩的预埋钢筋插入上柱的预留灌浆套筒内,灌浆、封堵,完成上柱与上支墩的安装,再将隔震层梁、隔震层楼板浇筑混凝土。
本发明的有益效果在于,与现有技术相比,隔震节点的隔震支墩采用预制构件,与之相连的其他结构构件可预制也可现浇;隔震节点现场装配,最大程度地提高施工效率和施工质量,且各连接处连接可靠,可达到与现浇混凝土结构相近的抗震性能。
附图说明
图1是本发明一种钢管混凝土装配式隔震节点结构示意图;
图2是图1中预制隔震下支墩示意图;
图3是图1中端承式柱脚示意图;
图4是图3中A-A位置剖面图;
图5是隔震层梁为钢筋混凝土梁的预制隔震上支墩示意图;
图6是图5中A-A位置剖面图;
图7是图5中B-B位置剖面图;
图8是图6中C-C位置剖面图;
图9是隔震层梁为钢梁的预制隔震上支墩示意图;
图10是图9中A-A位置剖面图;
图11是本发明一个实施例中预制钢筋混凝土梁示意图;
图12是图11中A-A位置剖面图;
图13是基础预埋板及连接件俯视图;
图14是基础预埋板及连接件平视图;
图15是预制上柱与预制隔震上支墩的连接示意图;
图16是现浇上柱与预制隔震上支墩的连接示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
图1是本发明的一个实施例,图1中1为预制隔震上支墩,2为隔震层梁,3为预制隔震下支墩,4为隔震支座,5为基础,6为上柱,7为现浇楼板,8为承重销,9为隔震支座下预埋板及连接件,10为隔震支座上预埋板及连接件,11为端承式柱脚,12为基础预埋板及连接件。预制隔震上支墩1和预制隔震下支墩3均为钢管混凝土预制构件。预制隔震下支墩3通过吊装、定位,与基础5内的预埋板及连接件12连接。隔震支座4预先安装至预制隔震上支墩1后,再整体吊装,与预制隔震下支墩3连接。隔震层梁2可现浇也可预制,通过预制隔震上支墩1的相应连接件连接。上柱6可现浇也可预制,通过预埋于预制隔震上支墩1的纵筋连接。隔震层梁2上部为现浇楼板7。现浇楼板7可与上柱6同时浇筑,也可在上柱6完成后浇筑。
图2是图1中预制隔震下支墩示意图,图中31为预制隔震下支墩的外包钢管,32为钢管混凝土中的混凝土,33为隔震支座的下预埋钢板及相关连接件,34为端承式柱脚的底板,35为加劲肋,36为预埋锚筋对应的螺栓孔。预制隔震下支墩3下部为端承式柱脚11,与所述预制隔震下支墩的外包钢管31焊接,预制隔震下支墩3上部是隔震支座4的下预埋钢板及相关连接件9,隔震支座4的下预埋钢板及相关连接件9与通用的隔震支座下预埋钢板及相关连接件完全相同。
图3是图1中端承式柱脚结构示意图,图4是图3中A-A位置剖面图,图3和图4中3为预制隔震下支墩,112为底板,113为预埋锚筋,114为螺栓,115为加劲肋。所述端承式柱脚由底板112、加劲肋115和预埋锚筋113构成,底板112在柱中心开孔,目的是预制隔震下支墩内3的混凝土可浇筑密实。底板112上焊接加劲肋115,以传递支墩底部的弯矩和剪力。预埋锚栓113埋置在基础5内,预制隔震下支墩3吊装就位,使预埋锚筋113通过底板112的螺栓孔,再用螺栓114将预埋锚筋113与底板112固定。
请参见图5-8,图5是隔震层梁为钢筋混凝土构件时,预制隔震上支墩的示意图,图6是图5中A-A位置剖面图,图7是图5中B-B位置剖面图,图8是图6中C-C位置剖面图。图5-8中101为预制隔震上支墩外包钢管,102为预制隔震上支墩的混凝土,103为内衬钢管,104为纵筋的穿孔或对拉螺栓孔,105为承重销腹板,106为承重销翼缘,107为上柱的预埋纵筋,10为隔震支座上预埋板及相关连接件。将隔震支座的上预埋板及相关连接件10安装好后,与预制隔震上支墩的外包钢管101焊接,隔震支座的上预埋钢板及相关连接件10与通用的隔震支座上预埋钢板及相关连接件完全相同。在梁下部对应的预制隔震上支墩位置处,设置承重销8,用于抵抗梁端剪力。承重销8为类似悬臂梁的工字形钢构件,上下翼缘穿过预制隔震上支墩外包钢管50mm后,承重销翼缘106内收,承重销腹板105穿过预制隔震上支墩外包钢管101,并与外包钢管101的内外壁焊接。沿梁高对预制隔震上支墩的外包钢管101进行加强,在外包钢管内壁焊接内衬钢管103,然后在梁纵筋或对拉螺栓对应的位置处,对外包钢管和内衬钢管开孔并设置PVC管,当预制隔震上支墩1内浇筑混凝土后,PVC管就可形成一个通孔104,可将隔震层梁的纵筋或对拉螺栓穿过该孔洞,使隔震层梁与隔震上支墩连接,以抵抗隔震层梁的梁端弯矩。隔震上支墩内预埋上柱纵筋107,柱纵筋107与外包钢管101点焊,保证隔震上支墩内浇筑混凝土时,预埋钢筋定位准确。
图9是隔震层梁为钢梁时,预制隔震上支墩的示意图,图10是图9中A-A位置剖面图。图9和图10中1001为预制隔震上支墩外包钢管,1002为预制隔震上支墩内的混凝土,1003为内环板,1004为悬臂梁段,1005为钢梁,10为隔震支座上预埋板及相关连接件,1007为上柱预埋纵筋,1008为排气孔。将隔震支座的上预埋板及相关连接件10安装好后,与预制隔震上支墩的外包钢管1001焊接,隔震支座的上预埋钢板及相关连接件10与通用的隔震支座上预埋钢板及相关连接件完全相同。在外包钢管1001外壁焊接一个悬臂梁段1004,钢梁1005再与悬臂梁段1004焊接或螺栓连接。沿悬臂梁段1004的梁高对预制隔震上支墩的外包钢管1001进行加强,在悬臂梁段1004的翼缘位置处,预制隔震上支墩外包钢管1001内壁焊接内环板1003,内环板上开小排气孔1008,以保证预制隔震上支墩内浇筑混凝土时密实。预制隔震上支墩内预埋上柱纵筋1007,柱纵筋1007与内环板1003点焊,保证隔震上支墩内浇筑混凝土时,预埋钢筋定位准确。
图11是本发明一个实施例中预制钢筋混凝土梁结构示意图,图12是图11中A-A位置剖面图。图11和图12中,1111为端板,1112为U形钢套,1113为钢筋混凝土梁,1114为栓钉,1115为箍筋,1116为纵筋,1117为加劲肋,1118为对拉螺栓。梁端设有端板1111、U形钢套1112和加劲肋1117,端板1111和U形钢套1112内焊接栓钉1114。端板1111、U形钢套1112和加劲肋1117焊接好。先将预制钢筋混凝土梁的钢筋笼绑扎完成,在梁端部即U形钢套1112长度范围内,箍筋1115加密。然后将钢筋笼的两端放置焊接好的端板1111、U形钢套1112等,再将纵筋1116与端板1111焊接好后浇筑混凝土。对拉螺栓1118穿过预制隔震上支墩预留的通孔,用螺栓将对拉螺栓1118固定于端板1111,预制钢筋混凝土梁就可与预制隔震上支墩连接。
图13是基础预埋板及连接件结构俯视图,图14是为基础预埋板及连接件结构平视图。图13和图14中,121为预埋钢板,122为预埋锚筋孔,123为大开孔,124为排气孔,125为栓钉,126为预埋锚筋。
请参照图15和图16。图15是预制上柱与预制隔震上支墩的连接示意图,图16是现浇上柱与预制隔震上支墩的连接示意图。图15中1为预制隔震上支墩,6为上柱,603预埋纵筋,604为灌浆套筒,605为上柱纵筋。上柱为预制柱的连接方式时,采用灌浆套筒604进行连接。上柱6吊装使预埋钢筋603插入上柱灌浆套筒604内,在预制隔震上支墩1与上柱6之间预留坐浆层,并且将四周支模封堵灌浆,完成连接。图16中1为预制隔震上支墩,6为上柱,603预埋纵筋,605为上柱纵筋,606为纵筋连接处。上柱6采用现浇柱的连接方式时,将预埋纵筋603与柱纵筋605连接后,浇筑混凝土即可。
预制隔震下支墩3的制作流程为:将底板和加劲肋与外包钢管焊接,在钢管内浇筑无收缩混凝土或微膨胀混凝土,当浇筑至隔震支座下预埋件位置处停止浇筑,放置隔震支座下预埋件,下预埋件定位,调整其水平度、标高和形心位置,并与外包钢管固定,继续浇筑混凝土至下支墩顶。
预制隔震上支墩1的制作流程为:若隔震层梁为钢筋混凝土构件,外包钢管下部焊接隔震支座下预埋钢板,在外包钢管对应的隔震层梁纵筋位置或对拉螺栓位置处定位螺栓孔,钢管开孔的区段处焊接内衬管后,对钢管开孔,在孔洞中穿入空心PVC管,在梁对应位置处以下切割外包钢管,穿入承重销的翼缘板和腹板,翼缘板在穿过钢管壁不少于50mm后逐渐减窄,钢管与翼缘板之间、钢管与穿心腹板之间采用全熔透坡口焊缝焊接,上柱预埋钢筋定位并固定于外包钢管,在钢管内浇筑无收缩混凝土或微膨胀混凝土至上支墩顶。若隔震层梁为钢构件,外包钢管下部焊接隔震支座下预埋钢板,在外包钢管对应的隔震层梁翼缘位置处,外包钢管内壁焊接内加强环,外包钢管外焊接悬臂梁段,上柱预埋钢筋定位并固定于内加强环,在钢管内浇筑无收缩混凝土或微膨胀混凝土至上支墩顶。
隔震层梁2的预制制作方式为:制作端板、钢套,端板开孔并焊接加劲肋,在端板和钢套内焊接栓钉,并将端板与钢套的底面钢板焊接,绑扎梁钢筋,将端板和钢套放置在梁端,焊接端板与梁纵筋的锚固段,再将钢套两侧面钢板与端板焊接,梁支模,浇筑混凝土。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种钢管混凝土装配式隔震节点,其特征在于,包括预制隔震支墩、隔震层梁、隔震支座、基础和上柱,其中:
所述预制隔震支墩包括预制隔震上支墩和预制隔震下支墩,所述预制隔震上支墩和预制隔震下支墩均为全预制钢管混凝土构件,外部为钢管,内部为混凝土;所述预制隔震下支墩底部为端承式柱脚,顶部为隔震支座下预埋件,所述端承式柱脚包括底板、加劲肋和锚筋;所述预制隔震上支墩顶部为上柱预埋钢筋,底部为隔震支座上预埋件,并与所述预制隔震上支墩的外包钢管焊接,;
所述隔震层梁为预制钢筋混凝土构件、现浇混凝土构件或预制钢构件;
所述隔震支座用螺栓与预制隔震支墩内的隔震支座上预埋件和隔震支座下预埋件连接;
所述基础为现浇混凝土构件,基础内设置与所述预制隔震下支墩相连的预埋件,所述预埋件包括预埋板、锚筋和栓钉;
所述上柱为预制钢筋混凝土构件或现浇混凝土构件,与预制隔震上支墩通过预埋钢筋相连。
2.如权利要求1所述的钢管混凝土装配式隔震节点,其特征在于,若隔震层梁为预制钢筋混凝土梁,沿隔震层梁的纵筋方向,预制隔震上支墩内设置对拉螺栓的对应孔洞,在开孔区段内衬钢管与外包钢管紧贴焊接,并在隔震层梁连接部位以下设置承重销;若隔震层梁为现浇钢筋混凝土梁,预制隔震上支墩内设置隔震层梁纵筋的对应孔洞,在开孔区段内衬钢管与外包钢管紧贴焊接,并在隔震层梁连接部位以下设置承重销;若隔震层梁为预制钢梁,在预制隔震上支墩内对应隔震层梁翼缘位置处设置内加强环,内加强环与外包钢管焊接,并在预制隔震上支墩外设置悬臂梁段。
3.如权利要求1所述的钢管混凝土装配式隔震节点,其特征在于,隔震层梁为现浇构件或预制构件,若隔震层梁为预制钢筋混凝土构件梁,则在隔震层梁端部设有端板、钢套和加劲肋,所述端板和钢套设栓钉,隔震层梁内纵筋与端板焊接,对拉螺栓穿过预制隔震上支墩的螺栓孔后固定于端板,使隔震层梁与预制隔震上支墩连接。
4.如权利要求1所述的钢管混凝土装配式隔震节点,其特征在于,所述预制隔震下支墩端承式柱脚的底板与预制隔震下支墩的外包钢管焊接连接。
5.如权利要求1所述的钢管混凝土装配式隔震节点,其特征在于,所述基础在预制隔震下支墩对应位置处设置预埋钢板,所述预埋钢板上设置有栓钉和锚筋,锚筋穿过端承式柱脚的对应螺栓孔洞后,用螺栓将预制隔震下支墩与基础连接。
6.如权利要求1所述的钢管混凝土装配式隔震节点,其特征在于:所述的上柱为现浇构件或预制构件,与预制隔震上支墩通过预埋钢筋相连。
7.一种钢管混凝土装配式隔震节点的施工方法,其特征在于,包括:
步骤一,基础钢筋按要求绑扎,安装预制隔震下支墩的预埋件,调整其水平度、标高和形心位置,要求顶面水平度误差不大于0.3%,中心的平面位置与设计位置偏差不大于5.0mm,中心标高与设计标高偏差不大于5.0mm,浇筑基础混凝土;
步骤二,当基础混凝土强度达到75%以上时,将预制隔震下支墩吊装定位,用螺栓将预制隔震下支墩与基础连接;
步骤三,吊装隔震支座与预制隔震上支墩的支座预埋件用螺栓连接,使隔震支座与预制隔震上支墩成为一个整体;
步骤四,吊装连接为整体的隔震支座和预制隔震上支墩就位,与预制隔震下支墩的支座预埋件用螺栓连接;
步骤五,若隔震层梁为预制构件,吊装隔震层梁就位,用螺栓与预制隔震上支墩连接;若隔震层梁为现浇构件,纵筋穿过预制隔震上支墩的预留孔洞,支模,绑扎钢筋;
步骤六,隔震层楼板支模,绑扎钢筋;
步骤七,若上柱为现浇构件,上柱纵筋与预制隔震上支墩内的预埋钢筋连接,支模,与隔震层梁、隔震层楼板同时浇筑混凝土;若上柱为预制构件,吊装上柱,使预制隔震上支墩的预埋钢筋插入上柱的预留灌浆套筒内,灌浆、封堵,完成上柱与上支墩的安装,再将隔震层梁、隔震层楼板浇筑混凝土。
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