CN117386028A - 一种带有抗侧力的柱脚节点及其拼装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种带有抗侧力的柱脚节点及其拼装方法，该柱脚节点包括用于混凝土基础件上的钢柱基板、焊接配置在钢柱基板上的钢柱件、以及用于钢柱件的抗侧力构件；在钢柱件与混凝土基础件之间增设有抗侧力构件，且采用钢柱基板作为底板，能有效防止地震作用下底板与基础件接触面发生较大的相对活动，通过两预埋件能够保证地震作用时，在节点下部发生弹性变形可以提供快速恢复，采用球铰连接能使节点上部在地震作用时向多个方向提供抗侧力，增强了结构的整体性，避免基础混凝土件发生明显破坏，且连接配置采用螺栓紧固连接，装配连接与更换维护又便捷且高效，在震后只需更换抗侧力构件就可达到修复的效果，修复便捷、显著且成本低。

Description

一种带有抗侧力的柱脚节点及其拼装方法

技术领域

本发明涉及建筑结构构件技术领域，具体而言，涉及一种带有抗侧力的柱脚节点及其拼装方法。

背景技术

在建筑领域的结构构件中，钢结构具有比混凝土高的强重比、以及质量轻、施工速度快等优势，将其运用于装配式建筑中是建筑行业发展的趋势。

现阶段，传统的钢柱脚连接通常使用高强度螺栓和钢板进行紧固，但在地震等极端载荷下，连接部位可能发生塑性变形和破坏，导致结构的严重损坏甚至倒塌。

尤其是，现有的柱脚节点中，不仅在受作用后恢复力不足，且耗能原件连接复杂，容易在与主体结构的连接区域发生破坏，造成主体结构损伤，修复和更换难、成本高，出现诸多问题且难以实现快速解决。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种带有抗侧力的柱脚节点及其拼装方法，以解决上述问题。

本发明采用了如下方案：

本申请提供了一种带有抗侧力的柱脚节点，包括用于混凝土基础件上的钢柱基板、焊接配置在钢柱基板上的钢柱件、以及用于钢柱件的抗侧力构件；在所述混凝土基础件上对应设有第一预埋件和第二预埋件，所述第一预埋件用于锁附固定钢柱基板，所述抗侧力构件包含锁附连接在第二预埋件上的支座底板、配置在支座底板上的夹板件、和配置在钢柱件上的球铰座，且所述夹板件与球铰座之间连接设有一斜撑件；所述钢柱件的两侧分别对置设有所述抗侧力构件，且两个所述球铰座之间横置连接设有多个螺栓件，两个所述斜撑件灵活地斜置在钢柱件的两侧，用于在钢柱件受到侧抗力后驱使其进行自动复位。

作为进一步改进，所述支座底板侧向抵接在钢柱基板上，所述球铰座配置在邻近钢柱基板的钢柱件的下侧位置。

作为进一步改进，所述支座底板与夹板件通过紧固件可拆装的连接配置在一起，且所述夹板件位于支座底板的上方。

作为进一步改进，所述钢柱件为H型钢柱结构，在钢柱件的外侧面设有用于球铰座组装适配的限位垫板，在钢柱件的内侧面设有用于螺栓件的螺栓垫板，所述限位垫板和螺栓垫板通过多个所述螺栓件相连接固定。

作为进一步改进，所述限位垫板及螺栓垫板设有大于螺栓件的栓接尺寸的孔位，所述球铰座相对钢柱件至少在纵向具有活动余量。

作为进一步改进，所述斜撑件包括夹持紧固在夹板件上的连接部、铰接容置在球铰座内的铰头部以及一体形成在连接部与球铰部之间的支撑部。

作为进一步改进，所述连接部与夹板件通过一滚花螺丝连接，使得连接部能够带动整个斜撑件相对夹板件转动。

作为进一步改进，所述夹板件上对应设有用于限制斜撑件的转动阈值的限位件，且所述限位件配置在斜撑件朝下摆动的路径上。

作为进一步改进，所述钢柱基板的厚度为6mm至12mm，沿焊接钢柱件的两侧对应开设有与第一预埋件相对位配合的安装孔，且每一侧至少设有多排安装孔对应与第一预埋件相紧固连接；其中，所述第一预埋件和第二预埋件为超弹性记忆合金螺栓。

本申请另提供一种拼装方法，用于施工制造出如上述的带有抗侧力的柱脚节点，包括如下步骤：

S1：通过标准化加工预制出所需的各个结构件，将第一预埋件和第二预埋件与混凝土基础件相浇注在一起；

S2：在钢柱基板上焊接钢柱件，将钢柱基板通过第一预埋件对位安装在混凝土基础件上，随后在钢柱件上对应安装球铰座；

S3：将支座底板通过第二预埋件对位安装在混凝土基础件上，随即在支座底板上组装夹板件；

S4：在夹板件内组装斜撑件后，对应将斜撑件安放容置在球铰座内；

S5：重复步骤S3和步骤S4，在钢柱件与钢柱基板的两侧安装完成相互对置的抗侧力构件，实现拼装出整个柱脚节点。

通过采用上述技术方案，本发明可以取得以下技术效果：

1、在钢柱件与混凝土基础件之间增设有抗侧力构件，且采用钢柱基板作为底板，能有效防止地震作用下底板与基础件接触面发生较大的相对活动，通过两预埋件能够保证地震作用时，在节点下部发生弹性变形可以提供快速恢复，采用球铰连接能使节点上部在地震作用时向多个方向提供抗侧力，增强了结构的整体性，避免基础混凝土件发生明显破坏，且连接配置采用螺栓紧固连接，装配连接与更换维护又便捷且高效，在震后只需更换抗侧力构件就可达到修复的效果，修复便捷、显著且成本低。

2、提供的柱脚节点，具有自动复位、拼装快捷的显著特性，是一种用于提高钢结构的柱脚连接性能的创新技术，在地震或其他外力作用下，能够使柱脚连接自动复位到原始位置，从而增强结构的抗震性能和可靠性，且第一预埋件与第二预埋件选用具有形状记忆和超弹性特性的材料的超弹性记忆合金螺栓，在受力后可以自动恢复其原始形状，而抗侧力构件则用于提供额外的侧向支撑和稳定性。

附图说明

图1是本发明一实施例的带有抗侧力的柱脚节点的结构示意图；

图2是本发明的钢柱基板与钢柱件的结构示意图；

图3是本发明的支座底板的结构示意图；

图4是本发明的螺栓垫板的结构示意图；

图5是本发明的其中部分的球铰座的结构示意图；

图6是本发明的限位垫板的结构示意图；

图7是本发明的夹板件与斜撑件的结构示意图；

图8是本发明的螺栓件的结构示意图；

图9是本发明中的球铰区的结构示意图；

图10是本发明中的钢柱基板与混凝土基础件的结构示意图；

图11是本发明一实施例的拼装方法的流程框图。

图标：

1-混凝土基础件；2-支座底板；3-夹板件；4-球铰座；5-螺栓垫板；6-钢柱件；7-球铰区；8-斜撑件；9-钢柱基板；10-第一预埋件；11-限位件；12-连接部；13-铰头部；14 -限位垫板；15-螺孔；16-孔位；17-安装孔；18-螺栓件；19-第二预埋件。

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10，本实施例提供了一种带有抗侧力的柱脚节点，包括用于混凝土基础件1上的钢柱基板9、焊接配置在钢柱基板9上的钢柱件6、以及用于钢柱件6的抗侧力构件。在所述混凝土基础件1上对应设有第一预埋件10和第二预埋件19，所述第一预埋件10用于锁附固定钢柱基板9，所述抗侧力构件包含锁附连接在第二预埋件19上的支座底板2、配置在支座底板2上的夹板件3、和配置在钢柱件6上的球铰座4，且所述夹板件3与球铰座4之间连接设有一斜撑件8。所述钢柱件6的两侧分别对置设有所述抗侧力构件，且两个所述球铰座4之间横置连接设有多个螺栓件18，两个所述斜撑件8灵活地斜置在钢柱件6的两侧，用于在钢柱件6受到侧抗力后驱使其进行自动复位。

上述中，在钢柱件6与混凝土基础件1之间增设有抗侧力构件，且采用钢柱基板9作为底板，能有效防止地震作用下底板与基础件接触面发生较大的相对活动，通过两预埋件能够保证地震作用时，在节点下部发生弹性变形可以提供快速恢复，采用球铰连接能使节点上部在地震作用时向多个方向提供抗侧力，增强了结构的整体性，避免基础混凝土件发生明显破坏，且连接配置采用螺栓紧固连接，装配连接与更换维护又便捷且高效，在震后只需更换抗侧力构件就可达到修复的效果，修复便捷、显著且成本低。

如图1和图10所示，在本实施例中，所述支座底板2侧向抵接在钢柱基板9上，所述球铰座4配置在邻近钢柱基板9的钢柱件6的下侧位置。其中，在支座底板2及其第二预埋件19，以及在钢柱基板9及其第一预埋件10，对应形成整个结构件的节点下部。以及，在抗侧力构件的斜撑件8与钢柱件6的球铰座4上，对应形成整个结构件的节点上部。

具体地，所述支座底板2与夹板件3通过紧固件可拆装的连接配置在一起，且所述夹板件3位于支座底板2的上方。显然的，紧固件连接可以是通过螺栓和螺母相配合设置，将支座底板2和夹板件3相连接在一起。如图3所示，支座底板2上对应开设有与第二预埋件19相连接的螺孔15、以及与夹板件3相对位连接的螺孔15，从而在螺孔15内接入螺栓并通过螺母进行安装固定。

如图2至图8所示，在本实施例中，所述钢柱件6为H型钢柱结构，在钢柱件6的外侧面设有用于球铰座4组装适配的限位垫板14，在钢柱件6的内侧面设有用于螺栓件18的螺栓垫板5，所述限位垫板14和螺栓垫板5通过多个所述螺栓件18相连接固定。其中，螺栓件18呈长杆状，对应在各个螺栓垫板5之间设有至少三个上下间隔设置的螺杆件。且位于H型钢柱结构的前后两侧分别设置两组这样的螺杆件。而各个垫板具有相同的预设厚度，可有效防止H型钢柱结构的翼板边缘在应力集中后造成塑形损伤。

请参考图2、图4、图5和图6，所述限位垫板14及螺栓垫板5设有大于螺栓件18的栓接尺寸的孔位16，所述球铰座4相对钢柱件6至少在纵向具有活动余量。因此，对置在左右两侧的抗侧力构件，其球铰座4进一步是可上下移动调节自身位置，以此来适应于外部对钢柱件6的侧向作用力。

如图7和图9所示，在本实施例中，所述斜撑件8包括夹持紧固在夹板件3上的连接部12、铰接容置在球铰座4内的铰头部13以及一体形成在连接部12与球铰部之间的支撑部。优选地，斜撑件8上的各部件为一体的造型，连接支撑更为稳固、且方便成型制造。

其中，所述连接部12与夹板件3通过一滚花螺丝连接，使得连接部12能够带动整个斜撑件8相对夹板件3转动。从而，连接部12在夹板上进一步为铰接设置，能够提升斜撑件8在两座体之间的灵活度。

其中，所述夹板件3上对应设有用于限制斜撑件8的转动阈值的限位件11，且所述限位件11配置在斜撑件8朝下摆动的路径上。在夹板件3上设有的限位件11优选为螺栓或螺钉，具有较大的强度能够在地震作用下限制斜撑件8朝向下方继续位移。而且斜撑件8能够提供一定的抗侧力，在地震作用下允许其发生塑性变形来消散地震作用。

需要提到的是，斜撑件8的铰头部13与球铰座4形成适于多向转动的球铰区7，使铰头部13能够完美契合在球铰座4内，铰头部13在地震作用下能够向各个方向提供抗侧力，带动抗侧力构件的斜撑件8自适应的转动，从而消散地震作用。

如图2所示，在本实施例中，优选地，所述钢柱基板9的厚度为6mm至12mm，沿焊接钢柱件6的两侧对应开设有与第一预埋件10相对位配合的安装孔17，且每一侧至少设有多排安装孔17对应与第一预埋件10相紧固连接。

其中，所述第一预埋件10和第二预埋件19为超弹性记忆合金螺栓。从而，通过采用记忆合金螺栓，可以使柱脚节点在地震或其他极端载荷下自动复位到原始位置，减小连接部12位的损伤和变形，从而提高整个结构的抗震能力。且记忆合金螺栓具有形状记忆和超弹性特性，可以在受力后自动恢复其原始形状和强度，在外力作用导致连接变形或位移，记忆合金螺栓能够自动复位，减小结构的恢复成本和维修工作量。

在本实施例中，提供的柱脚节点，具有自动复位、拼装快捷的显著特性，是一种用于提高钢结构的柱脚连接性能的创新技术，在地震或其他外力作用下，能够使柱脚连接自动复位到原始位置，从而增强结构的抗震性能和可靠性，且第一预埋件10与第二预埋件19选用具有形状记忆和超弹性特性的材料的超弹性记忆合金螺栓，在受力后可以自动恢复其原始形状，而抗侧力构件则用于提供额外的侧向支撑和稳定性。

结合图11，本实施例另提供一种拼装方法，用于施工制造出如上述的带有抗侧力的柱脚节点，包括如下步骤：

S1：通过标准化加工预制出所需的各个结构件，将第一预埋件10和第二预埋件19与混凝土基础件1相浇注在一起；

S2：在钢柱基板9上焊接钢柱件6，将钢柱基板9通过第一预埋件10对位安装在混凝土基础件1上，随后在钢柱件6上对应安装球铰座4；

S3：将支座底板2通过第二预埋件19对位安装在混凝土基础件1上，随即在支座底板2上组装夹板件3；

S4：在夹板件3内组装斜撑件8后，对应将斜撑件8安放容置在球铰座4内；

S5：重复步骤S3和步骤S4，在钢柱件6与钢柱基板9的两侧安装完成相互对置的抗侧力构件，实现拼装出整个柱脚节点。

上述在步骤S2中，通过螺栓与螺母连接使得钢柱基板9与混凝土基础件1固定在一起，并且采用满焊将钢柱件6与钢柱基板9焊接在一起。

上述在步骤S4中，具体的组装方式为，将螺栓垫板5和限位垫板14分别放置在H型钢柱结构的内外侧，然后将球铰座4放置在限位垫板14上，将两者连接调整对齐，然后通过紧固连接的方式将它们固定一起，采用螺栓两端分别用螺母紧固。

上述中的拼装方法，以施工制造出整个柱脚节点，而通过抗侧力构件提供了额外的侧向支撑和稳定性，防止柱脚节点发生侧向位移和破坏。从而可以有效减少结构的变形和损伤，并增加整体连接的稳定性。并且通过自动复位的特性，减少了维护和更换零部件的需求。一旦发生外力作用导致连接变形，能够自动复位，减少了维修工作的复杂性和成本。

进一步地，通过记忆合金螺栓、H型钢柱结构、抗侧力构件在工厂进行提前预制，然后在现场进行快速的组装，可以缩短施工时间并提高工作效率。同时，该柱脚节点也具备可拆卸和可重复使用的特点，使得连接部12件可以在需要时进行拆卸和重装，具有更好的可持续性和经济性。

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)

1.一种带有抗侧力的柱脚节点，包括用于混凝土基础件上的钢柱基板、焊接配置在钢柱基板上的钢柱件、以及用于钢柱件的抗侧力构件；其特征在于，

在所述混凝土基础件上对应设有第一预埋件和第二预埋件，所述第一预埋件用于锁附固定钢柱基板，所述抗侧力构件包含锁附连接在第二预埋件上的支座底板、配置在支座底板上的夹板件、和配置在钢柱件上的球铰座，且所述夹板件与球铰座之间连接设有一斜撑件；其中，

所述钢柱件的两侧分别对置设有所述抗侧力构件，且两个所述球铰座之间横置连接设有多个螺栓件，两个所述斜撑件灵活地斜置在钢柱件的两侧，用于在钢柱件受到侧抗力后驱使其进行自动复位；以及，

所述球铰座相对钢柱件至少在纵向具有活动余量。

2.根据权利要求1所述的带有抗侧力的柱脚节点，其特征在于，所述支座底板侧向抵接在钢柱基板上，所述球铰座配置在邻近钢柱基板的钢柱件的下侧位置。

3.根据权利要求2所述的带有抗侧力的柱脚节点，其特征在于，所述支座底板与夹板件通过紧固件可拆装的连接配置在一起，且所述夹板件位于支座底板的上方。

4.根据权利要求2所述的带有抗侧力的柱脚节点，其特征在于，所述钢柱件为H型钢柱结构，在钢柱件的外侧面设有用于球铰座组装适配的限位垫板，在钢柱件的内侧面设有用于螺栓件的螺栓垫板，所述限位垫板和螺栓垫板通过多个所述螺栓件相连接固定。

5.根据权利要求4所述的带有抗侧力的柱脚节点，其特征在于，所述限位垫板及螺栓垫板设有大于螺栓件的栓接尺寸的孔位。

6.根据权利要求2所述的带有抗侧力的柱脚节点，其特征在于，所述斜撑件包括夹持紧固在夹板件上的连接部、铰接容置在球铰座内的铰头部以及一体形成在连接部与球铰部之间的支撑部。

7.根据权利要求6所述的带有抗侧力的柱脚节点，其特征在于，所述连接部与夹板件通过一滚花螺丝连接，使得连接部能够带动整个斜撑件相对夹板件转动。

8.根据权利要求6所述的带有抗侧力的柱脚节点，其特征在于，所述夹板件上对应设有用于限制斜撑件的转动阈值的限位件，且所述限位件配置在斜撑件朝下摆动的路径上。

9.根据权利要求1所述的带有抗侧力的柱脚节点，其特征在于，所述钢柱基板的厚度为6mm至12mm，沿焊接钢柱件的两侧对应开设有与第一预埋件相对位配合的安装孔，且每一侧至少设有多排安装孔对应与第一预埋件相紧固连接；其中，所述第一预埋件和第二预埋件为超弹性记忆合金螺栓。

10.一种拼装方法，用于施工制造出如权利要求1至9任意一项所述的带有抗侧力的柱脚节点，其特征在于，包括如下步骤：

S1：通过标准化加工预制出所需的各个结构件，将第一预埋件和第二预埋件与混凝土基础件相浇注在一起；

S2：在钢柱基板上焊接钢柱件，将钢柱基板通过第一预埋件对位安装在混凝土基础件上，随后在钢柱件上对应安装球铰座；

S3：将支座底板通过第二预埋件对位安装在混凝土基础件上，随即在支座底板上组装夹板件；

S4：在夹板件内组装斜撑件后，对应将斜撑件安放容置在球铰座内；

S5：重复步骤S3和步骤S4，在钢柱件与钢柱基板的两侧安装完成相互对置的抗侧力构件，实现拼装出整个柱脚节点。