[发明专利]一种新型圆形钢管混凝土柱与基础连接形式

说明书

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，确切地说是一种新型圆形钢管混凝土柱与基础的连接形式。

背景技术

近年来，由于钢管混凝土结构具有承载力高、延性好、施工方便及综合经济效益显著等优势, 已大量应用在我国土木工程中。通过大量的试验表明目前钢管混凝土柱与基础的连接形式，在遇到较大水平荷载时，柱与基础的连接位置的焊缝将会被撕裂，发生严重脆性破坏。圆形钢管混凝土柱已广泛应用于大型建筑工程和桥梁工程中。对于钢管混凝土柱,钢管对其内部混凝土的约束作用使混凝土处于三向受压状态，从而提高了混凝土的抗压强度;钢管内部的混凝土又可以有效地防止钢管发生局部屈曲。研究表明钢管混凝土柱的承载力高于相应的钢管柱承载力和混凝土柱承载力之和，并且也能大大提高其延性。另外圆形钢管混凝土结构还具有施工简便、工期短、耐腐蚀性好、耐火性能好等特点。但是，钢管混凝土柱与基础的连接问题往往限制了其良好性能的发挥。

柱与基础的连接部分通常称为柱脚。柱脚用以把柱固定在混凝土基础上并把柱中的内力安全地通过基础传给地基，简单地讲就是柱脚具有固定位置和传力两大作用。根据所需传递的荷载情况以及与基础的连接形式,分为铰接柱脚和刚接柱脚两种。

一般情况下,轴心受压柱多采用铰接柱脚，这种柱脚只能传递竖向反力。而大震时, 建筑物上下左右摇晃,柱脚受到很大弯矩和剪力。其结果是,有的锚栓断裂,有的底板在锚栓边缘被拉断。另外,铰接时底板与柱构件因采用角焊缝,部分焊缝断裂的例子较多。所以铰接柱脚一般用于荷载较小的柱子。当柱所受荷载较大时，一般采用带肋板的柱脚形式。三角形肋板焊接于柱身使两者成为一体，从而增加荷载的传递能力。同时，加设肋板后，把底板分成若干区格，在基础反力作用下，板中弯矩可大大减小，从而可减小底板的厚度。

常见的刚接柱脚包括埋入挖孔桩式柱脚和埋入基础梁式柱脚两种。埋入挖孔桩式柱脚适用于柱下单桩及多层地下室结构的逆作业法施工等情况。为提高柱脚底面桩身混凝土的局部抗压强度，该类节点宜在柱底板下的混凝土中设置多层钢筋网片。埋入基础梁式柱脚适用于群桩基础和多层地下室结构采用逆作业法施工等情况。埋入式柱脚节点虽然抗震性能好,但缺点是施工烦琐,基础钢筋与钢管柱相碰,处理难度大。要求的承台高度较高,实际工程往往不能满足规范要求。

目前的连接方式适用于结构只受竖向荷载或者所受水平荷载不大的情况。如果水平荷载较大，柱脚达到极限状态时，将会发生脆性破坏，使建筑物存在严重的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型圆形钢管混凝土柱与基础的连接形式。为了保证圆形钢管混凝土柱与基础连接能达到足够的延性，提高结构的抗震性能，采用在柱与基础连接位置沿钢管外侧加外环板的措施，改善原有连接形式的不足。

技术方案如下：

本发明是在现有的连接方式的肋板上缘沿钢管的外侧焊接一块环板，环板与管壁采用角焊缝焊接。同时外环板通过肋板和柱的底板相连，其中外环板与肋板、肋板与柱的底板以及肋板与钢管壁也都是采用角焊缝焊接而成。加肋板的尺寸在原有肋板的基础上适当增大，形状如直角梯形。外环板的尺寸与柱子底板相比稍微小一些，以便于安装固定螺栓。另外，外环板的厚度可以薄于柱子底板厚。通过焊接外环板，增大柱子和基础连接位置的刚度和强度，能够很好的避免焊缝产生撕裂现象。从而有效的防止结构发生脆性破坏，提高结构的安全性。

优点及有益效果：

通过设置外环板，可以明显改善在水平荷载作用下，柱脚达到极限状态时的破坏形态。从而确保圆形钢管混凝土柱发生延性破坏，提高结构的抗震性能。这种连接形式不仅适用于高层建筑、桥梁工程等，还可用于多震地区建筑物的抗震设计中，提高结构的抗震性能，减少震后的经济损失和人员伤亡。即在受到较大水平荷载作用下，新型的圆形钢管混凝土柱与基础的连接。与现有的连接方式相比，有效的避免了结构的脆性破坏，大大提高结构的抗震性能。本发明适合于大型建筑工程及桥梁工程等结构中。

附图说明

图1为无环板的连接形式示意图。

图2为本发明圆形钢管混凝土柱与基础连接形式的示意图。

图3为本发明的平面示意图。

图中1是柱子、2是高强螺栓、3是加肋板、4是柱子底板、5是基础、6是外环板。

具体实施方式

下面结合技术方案和参照附图对本发明进行详细说明。

本发明提出的圆形钢管混凝土柱—基础连接形式如图2、图3所示。

圆形钢管混凝土柱—基础连接形式主要由钢管混凝土柱、基础、外环板、柱子底板以及加肋板组成。本发明是在现有的连接方式的肋板上缘沿钢管的外侧焊接一块环板，环板与管壁采用角焊缝焊接。同时外环板通过肋板和柱的底板相连，其中外环板与肋板、肋板与柱的底板以及肋板与钢管壁也都是采用角焊缝焊接而成。加肋板的尺寸在原有肋板的基础上适当增大，形状如直角梯形。最后，通过高强螺栓把柱子底板与基础进行连接固定。