CN116950118B - 一种装配式双柱独立基础结构及其施工方法 - Google Patents

一种装配式双柱独立基础结构及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种装配式双柱独立基础结构及其施工方法，该基础结构包括预制的双杯口独立基础件和预制的方钢筋混凝土柱；通过对拉螺杆在柱局部扩展段和钢垫板之间的固定，使整个柱本体可以获得双重固定连接，保证了混凝土柱与基础件的安全稳定连接，使得基础件能够充分吸收并向地基传递来自上部结构所带来的载荷；在两方钢筋混凝土柱之间增设可调节可拆卸式的摩擦阻尼器式的构件，使得具有独立耗能的方钢筋混凝土柱通过摩擦构件和基础件连接成一个双柱耗能系统，进一步加强能量耗散，同时还能通过摩擦构件的阻尼作用来有效减小单柱的摇摆幅度，使得建筑结构在受到地震作用或水平风荷载作用下更为安全稳定。

Description

一种装配式双柱独立基础结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及建筑结构技术领域，具体而言，涉及一种装配式双柱独立基础结构及其施工方法。
背景技术
为了使建筑结构持续保持健康稳定的状态，结构的自恢复功能就显得尤为重要，而提升结构的耗能和减震能力一直是结构工程师追求的目标。目前实际工程中多数以刚度设计为主，以结构的变形作为抗震的控制指标。在框架结构中，无论是地震荷载还是风荷载，荷载的传递都会经过基础结构，提升基础结构的自耗能和减震能力将对建筑结构非常有利。
目前，在结构中使用形状记忆合金来耗能减震，是一种目前较为有效地提高结构自复位能力以确保震后功能可恢复的方法。现有采用合金的自复位结构中，多数把其结构件既作为复位元件又作为单独的耗能部件，导致耗能能力弱。甚至为了增加耗能从而增加试件的尺寸和数量，导致合金材料用量过大。
而摩擦阻尼器，通过构件间的摩擦滑移消耗输入的能量，因其构造简单、性能稳定、阻尼力大等特点而被工程采用。对于带有摩擦阻尼器的结构，在正常使用荷载作用下，摩擦阻尼器为结构提供附加刚度而本身不滑移。在中大震作用下，摩擦阻尼器通过产生摩擦滑移做功以消耗吸收地震输入的能量，为结构提供附加阻尼，从而减小结构响应。因此，迫切需要构建出满足用户要求的基础结构。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种装配式双柱独立基础结构及其施工方法，以解决上述问题。
本发明采用了如下方案：
本申请提供了一种装配式双柱独立基础结构，包括预制的双杯口独立基础件和预制的方钢筋混凝土柱；所述独立基础件包括基础底部钢筋、基础垫层以及两个预留杯口；所述方钢筋混凝土柱包括柱本体、柱纵筋、柱横筋以及柱局部扩展段，所述柱本体对应布置在各自所属的预留杯口内，所述柱局部扩展段以等高的方式对应设置在各自所属的柱本体的外周侧；所述柱局部扩展段预埋有箍筋和U型钢筋，所述柱本体的底部设有与预留杯口相适配的矩形胶套，所述预留杯口的底壁上设有钢垫板，所述钢垫板与柱局部扩展段之间连接有多个对拉螺杆，所述矩形胶套与钢垫板之间通过一钢球相接触配合；两所述柱局部扩展段之间连接有一摩擦构件；所述摩擦构件包括连接至其中一柱局部扩展段的第一摩擦板、连接至其中另一柱局部扩展段的第二摩擦板，且所述第一摩擦板和第二摩擦板相互插接固定，在第一摩擦板和第二摩擦板的外周设有上盖板和下盖板，所述上盖板和下盖板对应连接在两局部扩展段之间，用于将各摩擦板包覆在两盖板的内部。
作为进一步改进，所述第一摩擦板与其中一U型钢筋相螺栓铰接，所述第二摩擦板与其中另一U型钢筋相螺栓铰接。
作为进一步改进，所述第一摩擦板配置成公端板，所述第二摩擦板配置成母端板，且两者相插接后对应通过多个紧固件相锁附配合在一起。
作为进一步改进，所述上盖板与下盖板之间通过自锁连接件相拆装配合，且上盖板和下盖板分别平顺对接至各自柱局部扩展段的上下端面，使得从外形上看盖板与柱局部扩展段呈一整体构件。
作为进一步改进，所述钢垫板设有对称分布的四个贯穿孔，且在其几何中心位置对应设有与钢球相配合的内凹弧形槽。
作为进一步改进，所述柱局部扩展段预留有与贯穿孔相正对配合的孔洞，所述对拉螺杆穿设固定在贯穿孔和孔洞之间。
作为进一步改进，所述对拉螺杆包括SMA杆体、配置在杆体上侧的螺母件和杆体中部的钢护圈以及杆体下侧的橡胶套；所述杆体的上端通过螺母件锁附在孔洞内，所述杆体的下端插接在贯穿孔内。
作为进一步改进，所述柱本体与预留杯口为间隙配合，且在间隙处填充有防震元件。
作为进一步改进，沿自上而下方向，所述方钢筋混凝土柱的柱横筋逐渐加密设置，以及所述柱局部扩展段的箍筋逐渐加密设置。
本申请另提供一种施工方法，用于制作出上述的装配式双柱独立基础结构，包括如下步骤：
S1：选择适配的各材料构件，将预留杯口的尺寸设置成大于柱本体的尺寸；
S2：对拉螺杆安装在钢垫板上，将钢垫板预埋至独立基础件的顶面位置，且钢垫板对齐设置在预留杯口底壁的几何中心处；
S3：铺设基础底部钢筋并制作出形成在地基上的独立基础件；
S4：放置柱纵筋和柱横筋，以及预埋有箍筋和U型钢筋，对应制作出方钢筋混凝土柱及其柱局部扩展段；
S5：在柱本体的底部对接矩形胶套，且钢垫板上放置有钢球，将方钢筋混凝土柱吊装至矩形胶套对应置于钢球上，以限定出方钢筋混凝土柱与钢垫板之间的缝隙大小；
S6：在柱局部扩展段预留安装对拉螺杆，对方钢筋混凝土柱在独立基础件上通过对拉螺杆的连接进行水平校准和固定；
S7：将第一摩擦板和第二摩擦板进行插接固定，并连接在两柱局部扩展段之间，通过上盖板和下盖板相锁附使得摩擦板包覆在盖板内部，将各盖板连接在柱局部扩展段之间；
S8：在预留杯口处将矩形胶套所形成的间隙进行填充。
通过采用上述技术方案，本发明可以取得以下技术效果：
本申请的装配式双柱独立基础结构，通过在柱本体的底部设有与预留杯口对接配合的矩形胶套，且矩形胶套在一方面上与预留杯口内的钢垫板通过钢球相接触配合，在另一方面上两者相互间隙配合并被填充密实，在柱底设置的钢球可使得单根柱进行一定范围的摆动耗能；且对拉螺杆在柱局部扩展段和钢垫板之间的固定，使整个柱本体可以获得双重固定连接，保证了混凝土柱与基础件的安全稳定连接，使得基础件能够充分吸收并向地基传递来自上部结构所带来的载荷；尤其是，在两方钢筋混凝土柱之间增设可调节可拆卸式的摩擦阻尼器式的构件，使得具有独立耗能的方钢筋混凝土柱通过摩擦构件和基础件连接成一个双柱耗能系统，进一步加强能量耗散，同时还能通过摩擦构件的阻尼作用来有效减小单柱的摇摆幅度，使得建筑结构在受到地震作用或水平风荷载作用下更为安全稳定。
其中，本申请的施工方法，通过装配式自复位及耗能的双柱独立基础结构，整体的内部能量可由摩擦构件、钢球及对拉螺杆进行能量耗散，采用装配式，施工安装现场无需湿作业，施工方便，质量可靠，适合在大型广告牌、工业厂房、低多层住宅等建筑结构中推广应用，可大力推动装配式建筑产业化发展。
附图说明
图1是本发明一实施例的装配式双柱独立基础结构的结构示意图，其中混凝土柱做布局切断示意；
图2是图1中在另一视角下的结构示意图；
图3是图1中的爆炸示意图；
图4是本发明一实施例的装配式双柱独立基础结构的方钢筋混凝土柱的拆解示意图，其中做局部放大示意；
图5是本发明一实施例的装配式双柱独立基础结构的摩擦构件的拆解示意图；
图6是本发明一实施例的装配式双柱独立基础结构的剖示图；
图7是本发明一实施例的施工方法的流程框图。
图标：
1-独立基础件；1.1-基础底部钢筋；1.2-预留杯口；1.3-基础垫层；2-方钢筋混凝土柱；2.1-柱纵筋；2.2-柱横筋；2.3-柱局部扩展段；2.4-U型钢筋；2.5-箍筋；2.6-孔洞；2.7-矩形胶套；3-对拉螺杆；3.1-螺母件；3.2-钢护圈；3.3-橡胶套；4-钢垫板；4.1-贯穿孔；5-钢球；6-摩擦构件；6.1-第一摩擦板；6.2-第二摩擦板；6.3-紧固件；6.4-螺栓；6.5-上盖板；6.6-下盖板；6.7-自锁连接件。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
实施例
结合图1至图6，本实施例提供了一种装配式双柱独立基础结构，包括预制的双杯口独立基础件1和预制的方钢筋混凝土柱2。
其中，所述独立基础件1包括基础底部钢筋1.1、基础垫层1.3以及两个预留杯口1.2。所述方钢筋混凝土柱2包括柱本体、柱纵筋2.1、柱横筋2.2以及柱局部扩展段2.3，所述柱本体对应布置在各自所属的预留杯口1.2内，所述柱局部扩展段2.3以等高的方式对应设置在各自所属的柱本体的外周侧。所述柱局部扩展段2.3预埋有箍筋2.5和U型钢筋2.4，所述柱本体的底部设有与预留杯口1.2相适配的矩形胶套2.7，所述预留杯口1.2的底壁上设有钢垫板4，所述钢垫板4与柱局部扩展段2.3之间连接有多个对拉螺杆3，所述矩形胶套2.7与钢垫板4之间通过一钢球5相接触配合。两所述柱局部扩展段2.3之间连接有一摩擦构件6。所述摩擦构件6包括连接至其中一柱局部扩展段2.3的第一摩擦板6.1、连接至其中另一柱局部扩展段2.3的第二摩擦板6.2，且所述第一摩擦板6.1和第二摩擦板6.2相互插接固定，在第一摩擦板6.1和第二摩擦板6.2的外周设有上盖板6.5和下盖板6.6，所述上盖板6.5和下盖板6.6对应连接在两局部扩展段之间，用于将各摩擦板包覆在两盖板的内部。
上述中，通过在柱本体的底部设有与预留杯口1.2对接配合的矩形胶套2.7，且矩形胶套2.7在一方面上与预留杯口1.2内的钢垫板4通过钢球5相接触配合，在另一方面上两者相互间隙配合并被填充密实，在柱底设置的钢球5可使得单根柱进行一定范围的摆动耗能。
对拉螺杆3在柱局部扩展段2.3和钢垫板4之间的固定，使整个柱本体可以获得双重固定连接，保证了混凝土柱与基础件的安全稳定连接，使得基础件能够充分吸收并向地基传递来自上部结构所带来的载荷。
在两方钢筋混凝土柱2之间增设可调节可拆卸式的摩擦阻尼器式的构件，使得具有独立耗能的方钢筋混凝土柱2通过摩擦构件6和基础件连接成一个双柱耗能系统，进一步加强能量耗散，同时还能通过摩擦构件6的阻尼作用来有效减小单柱的摇摆幅度，使得建筑结构在受到地震作用或水平风荷载作用下更为安全稳定。
如图3、图5和图6所示，在本实施例中，所述第一摩擦板6.1与其中一U型钢筋2.4相螺栓6.4铰接，所述第二摩擦板6.2与其中另一U型钢筋2.4相螺栓6.4铰接。进一步地，所述第一摩擦板6.1配置成公端板，所述第二摩擦板6.2配置成母端板，且两者相插接后对应通过多个紧固件6.3相锁附配合在一起。
优选地，公端板为匚字型，母端板为相适配的彐字型。在母端板上设有至少三排螺栓6.4和对应的圆孔，在公端板上设有与螺栓6.4相对顶的腰型孔，且腰型孔的短边尺寸等于螺栓6.4的直径，腰型孔的长边尺寸大于螺栓6.4的允许滑移位移，以此来实现两摩擦板之间的阻尼摆动。
在本实施例中，所述上盖板6.5与下盖板6.6之间通过自锁连接件6.7相拆装配合，且上盖板6.5和下盖板6.6分别平顺对接至各自柱局部扩展段2.3的上下端面，使得从外形上看盖板与柱局部扩展段2.3呈一整体构件。其中，各盖板配置成U型钢盖板，且在钢盖板对应于对拉螺杆3的位置设有圆弧切口，以预留滑动位移。
如图3和图4所示，在本实施例中，所述钢垫板4设有对称分布的四个贯穿孔4.1，且在其几何中心位置对应设有与钢球5相配合的内凹弧形槽。与之对应的，所述柱局部扩展段2.3预留有与贯穿孔4.1相正对配合的孔洞2.6，所述对拉螺杆3穿设固定在贯穿孔4.1和孔洞2.6之间。
其中，所述对拉螺杆3包括SMA杆体、配置在杆体上侧的螺母件3.1和杆体中部的钢护圈3.2以及杆体下侧的橡胶套3.3。所述杆体的上端通过螺母件3.1锁附在孔洞2.6内，所述杆体的下端插接在贯穿孔4.1内。显然的，SMA为形状记忆合金，从而进一步提升对拉螺杆3的耗能减震。
具体地，SMA对拉螺杆3穿过钢垫板4的贯穿孔4.1并进行锁紧，橡胶套3.3穿过杆体直至抵接在钢垫板4的顶面位置，钢护圈3.2穿过橡胶套3.3并预埋至基础件的顶面位置。
在本实施例中，所述柱本体与预留杯口1.2为间隙配合，且在间隙处填充有防震元件。其中，防震元件可以是与矩形胶套2.7相同材质，用于对间隙进行高效无缝式的充分填充，以此来提升整个基础结构的稳定性。
在本实施例中，沿自上而下方向，所述方钢筋混凝土柱2的柱横筋2.2逐渐加密设置，以及所述柱局部扩展段2.3的箍筋2.5逐渐加密设置。从而，确保整个基础结构的重心平稳，提升整个建筑结构的安全性。
更进一步地，柱局部扩展段2.3呈矩形体，其高度为方钢筋混凝土柱2的柱边长尺寸，柱局部扩展段2.3局的箍筋2.5加强加密布置，并不应小于3根直径为12mm的HRB335级热轧钢筋，U型钢筋2.4的直径不宜小于16mm，其锚固长度不宜小于其直径的20倍。U型钢筋2.4的连接端设有与螺栓6.4直径相同的圆孔，并且连接端边缘采用弧形过渡。且方钢筋混凝土柱2的纵筋和横筋均为复合钢筋柱。
其中，钢球5为实心球，其直径应略大于1/2的柱边长（柱截面为正方形）。钢垫板4的几何中心位置所设有的内凹弧形槽，其深度大小为实心球的半径尺寸。
需要说明的是，本申请以方形钢筋混凝土柱进行描述，但不局限于该柱，亦可使用矩形或圆形的空心或实心混凝土柱、矩形或圆形的空心钢管柱、矩形或圆形的空心钢管混凝土柱、H型钢等，柱底可通过定制半球形钢帽连接，对拉螺杆3所连接的柱局部扩展段2.3也可通过焊接钢板固定，具体可以依据实际工程而定。
结合图7，本申请另提供一种施工方法，用于制作出上述的装配式双柱独立基础结构，包括如下步骤：
S1：选择适配的各材料构件，将预留杯口1.2的尺寸设置成大于柱本体的尺寸；
S2：对拉螺杆3安装在钢垫板4上，将钢垫板4预埋至独立基础件1的顶面位置，且钢垫板4对齐设置在预留杯口1.2底壁的几何中心处；
S3：铺设基础底部钢筋1.1并制作出形成在地基上的独立基础件1；
S4：放置柱纵筋2.1和柱横筋2.2，以及预埋有箍筋2.5和U型钢筋2.4，对应制作出方钢筋混凝土柱2及其柱局部扩展段2.3；
S5：在柱本体的底部对接矩形胶套2.7，且钢垫板4上放置有钢球5，将方钢筋混凝土柱2吊装至矩形胶套2.7对应置于钢球5上，以限定出方钢筋混凝土柱2与钢垫板4之间的缝隙大小；
S6：在柱局部扩展段2.3预留安装对拉螺杆3，对方钢筋混凝土柱2在独立基础件1上通过对拉螺杆3的连接进行水平校准和固定；
S7：将第一摩擦板6.1和第二摩擦板6.2进行插接固定，并连接在两柱局部扩展段2.3之间，通过上盖板6.5和下盖板6.6相锁附使得摩擦板包覆在盖板内部，将各盖板连接在柱局部扩展段2.3之间；
S8：在预留杯口1.2处将矩形胶套2.7所形成的间隙进行填充。
上述中的施工方法，通过装配式自复位及耗能的双柱独立基础结构，整体的内部能量可由摩擦构件6、钢球5及对拉螺杆3进行能量耗散，采用装配式，施工安装现场无需湿作业，施工方便，质量可靠，适合在大型广告牌、工业厂房、低多层住宅等建筑结构中推广应用，可大力推动装配式建筑产业化发展。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种装配式双柱独立基础结构，包括预制的双杯口独立基础件和预制的方钢筋混凝土柱；其特征在于，
所述独立基础件包括基础底部钢筋、基础垫层以及两个预留杯口；
所述方钢筋混凝土柱包括柱本体、柱纵筋、柱横筋以及柱局部扩展段，所述柱本体对应布置在各自所属的预留杯口内，所述柱局部扩展段以等高的方式对应设置在各自所属的柱本体的外周侧；
其中，所述柱局部扩展段预埋有箍筋和U型钢筋，所述柱本体的底部设有与预留杯口相适配的矩形胶套，所述预留杯口的底壁上设有钢垫板，所述钢垫板与柱局部扩展段之间连接有多个对拉螺杆，所述矩形胶套与钢垫板之间通过一钢球相接触配合；
以及，两所述柱局部扩展段之间连接有一摩擦构件；所述摩擦构件包括连接至其中一柱局部扩展段的第一摩擦板、连接至其中另一柱局部扩展段的第二摩擦板，且所述第一摩擦板和第二摩擦板相互插接固定，在第一摩擦板和第二摩擦板的外周设有上盖板和下盖板，所述上盖板和下盖板对应连接在两局部扩展段之间，用于将各摩擦板包覆在两盖板的内部。
2.根据权利要求1所述的装配式双柱独立基础结构，其特征在于，所述第一摩擦板与其中一U型钢筋相螺栓铰接，所述第二摩擦板与其中另一U型钢筋相螺栓铰接。
3.根据权利要求2所述的装配式双柱独立基础结构，其特征在于，所述第一摩擦板配置成公端板，所述第二摩擦板配置成母端板，且两者相插接后对应通过多个紧固件相锁附配合在一起。
4.根据权利要求1所述的装配式双柱独立基础结构，其特征在于，所述上盖板与下盖板之间通过自锁连接件相拆装配合，且上盖板和下盖板分别平顺对接至各自柱局部扩展段的上下端面，使得从外形上看盖板与柱局部扩展段呈一整体构件。
5.根据权利要求1所述的装配式双柱独立基础结构，其特征在于，所述钢垫板设有对称分布的四个贯穿孔，且在其几何中心位置对应设有与钢球相配合的内凹弧形槽。
6.根据权利要求5所述的装配式双柱独立基础结构，其特征在于，所述柱局部扩展段预留有与贯穿孔相正对配合的孔洞，所述对拉螺杆穿设固定在贯穿孔和孔洞之间。
7.根据权利要求6所述的装配式双柱独立基础结构，其特征在于，所述对拉螺杆包括SMA杆体、配置在杆体上侧的螺母件和杆体中部的钢护圈以及杆体下侧的橡胶套；所述杆体的上端通过螺母件锁附在孔洞内，所述杆体的下端插接在贯穿孔内。
8.根据权利要求1所述的装配式双柱独立基础结构，其特征在于，所述柱本体与预留杯口为间隙配合，且在间隙处填充有防震元件。
9.根据权利要求1所述的装配式双柱独立基础结构，其特征在于，沿自上而下方向，所述方钢筋混凝土柱的柱横筋逐渐加密设置，以及所述柱局部扩展段的箍筋逐渐加密设置。
10.一种施工方法，用于制作出如权利要求1至9任意一项所述的装配式双柱独立基础结构，其特征在于，包括如下步骤：
S1：选择适配的各材料构件，将预留杯口的尺寸设置成大于柱本体的尺寸；
S2：对拉螺杆安装在钢垫板上，将钢垫板预埋至独立基础件的顶面位置，且钢垫板对齐设置在预留杯口底壁的几何中心处；
S3：铺设基础底部钢筋并制作出形成在地基上的独立基础件；
S4：放置柱纵筋和柱横筋，以及预埋有箍筋和U型钢筋，对应制作出方钢筋混凝土柱及其柱局部扩展段；
S5：在柱本体的底部对接矩形胶套，且钢垫板上放置有钢球，将方钢筋混凝土柱吊装至矩形胶套对应置于钢球上，以限定出方钢筋混凝土柱与钢垫板之间的缝隙大小；
S6：在柱局部扩展段预留安装对拉螺杆，对方钢筋混凝土柱在独立基础件上通过对拉螺杆的连接进行水平校准和固定；
S7：将第一摩擦板和第二摩擦板进行插接固定，并连接在两柱局部扩展段之间，通过上盖板和下盖板相锁附使得摩擦板包覆在盖板内部，将各盖板连接在柱局部扩展段之间；
S8：在预留杯口处将矩形胶套所形成的间隙进行填充。
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