[发明专利]钢柱脚-混凝土承台半埋入式锚固节点

说明书

技术领域

本发明是一种钢柱脚-混凝土承台半埋入式锚固节点，属于钢柱脚节点锚固领域。

背景技术

随着我国建筑工程的高速发展，大跨度重型结构将越来越多，钢结构柱脚的受力也更加巨大，而且柱脚具有特殊重要性，所以在设计柱脚时安全性是十分重要的，此外提出适当的柱脚形式，保证柱底内力传递，减小承台厚度、优化桩型与布桩方案，也是是保证结构安全性、控制工程造价必须解决的问题。目前，钢结构柱脚主要包括埋入式柱脚、外露式柱脚和外包式柱脚；

埋入式柱脚将钢柱插入基础混凝土，通过钢柱的栓钉以及周边混凝土的支承反力形成抵抗弯矩，使柱脚抗弯能力与刚度大大提高，主要用于高层建筑结构。由于高层钢结构的柱脚以承受竖向压力为主，迄今为止对柱脚拉弯、受拉等锚固性能的研究非常少。外露式柱脚通过锚栓将钢柱底板与基础连接在一起，构造简单，施工方便，传力比较明确。国内外研究资料表明，外露式柱脚在反复荷载作用下有轻微“捏缩”现象，抗震效果不很理想；由于锚栓截面积较小，对锚固长度要求较高，柱脚刚度较小，难以保证柱脚符合理想嵌固条件。因此，外露式柱脚主要适用于普通和轻型钢结构。外包式柱脚通过定位锚栓将钢柱底板与基础连接在一起，钢柱与基础顶面铰接，在钢柱表面设置栓钉等抗剪键，然后外包钢筋混凝土形成钢与混凝土组合土构件。外包式柱脚的弯矩与剪力均由外包钢筋混凝土部分承担，柱底力通过钢筋混凝土传给基础。外包式柱脚通过外包混凝土传递柱底力，传力机制复杂，因而柱脚的刚度与承载力受到较大限制。针对大型柱脚—承台结构内力巨大、弯矩作用方向性强的特点，柱底合并段截面高度大，若按照外露式柱脚设计，则柱脚刚度及抗弯承载力均远远不够；若按照《高钢规》中箱形柱脚埋入3倍截面高度的要求，将导致混凝土承台高度过大，不仅造价大大增加，而且施工难度大、工期长；若采用外包式柱脚则不仅要求外包混凝土的体积大，而且同样3倍截面高度的外包混凝土高度要求不仅是建筑师所不能接受的，在经济技术性能上也不合理。

发明内容

本发明的目的在于克服了现有外包式柱脚的上述缺陷，提供了一种钢柱脚-混凝土承台半埋入式锚固节点。本发明采用合理的柱脚几何构型，减少柱脚埋深，并保证柱脚的受力性能与计算假定的刚接相符。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。本发明中的钢柱脚-混凝土承台半埋入式锚固节点包括箱形刚性底板和锚固件，所述的锚固件包括锚臂和锚座，锚臂的上端与箱形刚性底板的下表面固连，下端与锚座固连。在箱形刚性底板内焊接有竖向加劲板和水平加劲板，所述的竖向加劲板贯穿箱形刚性底板并延伸至箱体外。

在箱形刚性底板和锚固件的外围绑扎有钢筋网，在钢筋网外侧支模并向模内浇注混凝土，钢筋网及其内浇注的混凝土构成承台。

在箱形刚性底板的外侧面上焊接有竖向焊筋板。

所述的锚座包括相互固定连接的上翼缘和下翼缘，下翼缘宽于上翼缘，在上翼缘和下翼缘之间焊接有竖向加劲板。

在锚臂的外表面和锚座的下表面均焊接有栓钉。

本发明中的柱脚是一种半埋入式的柱脚，施工时，将箱形刚性底板、锚固件及承台埋入到基础内，同时由于在承台中配置了三向钢筋网，提高了承台大体积混凝土的性能。

与现有柱脚相比，本发明具有以下优点：采用半埋入式柱脚，只将箱型刚性底板和锚固件埋入承台，使得承台尺寸减小，缩短工期，且更为经济。且由于柱子底部轴线及边界同锚固件对齐，柱底轴压力通过底板直接传至锚固件及基础，避免了其余构件承受荷载产生的倾覆荷载；箱型底板内设置了水平加劲板和竖向加劲板，极大提高了底板的刚性及抗弯刚度，锚固件上的栓钉及加劲肋则大大提高了构件的抗拔抗拉及抗弯能力；柱底大部分弯矩通过柱脚底板下锚固件抗拔力和另一侧底板下混凝土的承压力传给基础，其余则通过柱脚侧面混凝土的承压力传递；柱底水平剪力则通过基础混凝土对柱翼缘的承压力传递。柱脚的锚固件与基础之间的锚固通过计算和构造措施保证。

附图说明

图1是钢柱脚锚固节点示意图；

图2是本发明箱型底板上表面示意图；

图3是本发明箱型底板下表面示意图(黑色填充示意锚板位置)；

图4是图2的A-A剖面图；

图5是柱脚构造示意图；

图6是图5的1-1剖面图；

图7是锚件腹板示意图；

图8是图7的B-B剖面图；

图9是三向钢筋平面布置图；

图10是图9的C-C剖面图；

图11是图10的D-D剖面图；