[发明专利]一种钢结构柱脚免受拉连接装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑结构技术领域，更具体地说，是涉及一种钢结构柱脚免受拉连接装置及方法。

背景技术

随着环境保护及可持续发展日益成为各行各业的一票否决指标，钢结构由于其可回收、制造安装无污染等优点，被建设部作为关键技术重点推广应用于建筑工程。世界范围内看，钢结构成为各类建筑的发展趋势。

钢结构的重要优势在于制造安装快速，其钢柱与基础的连接，同上部结构一样，采用“螺栓”的安装方法，从而利于快速。目前，钢结构柱脚典型的安装构造如图1、图2所示。图1显示，左侧有限数量的地脚锚栓需要抵抗数值很大的拉力，这个拉力主要来自于柱脚弯矩。依靠有限数量的地脚锚栓抵抗拉力，至少产生两个问题：1）地脚锚栓的直径通常很粗，非常难以抵抗拉力，甚至于需要密布地脚锚栓，而不得不增大柱脚面积，耗费很多材料，更有潜在威胁的是，任何一根地脚锚栓出现问题，都将产生致命破坏，即柱脚的安全冗余度成为钢结构体系的薄弱环节。2）既然地脚锚栓受拉，就要伸长变形，柱脚底板就有脱离基础的趋势，造成钢柱与基础实际形成不了固定连接，而是弹簧连接。可是设计时却按照固定连接进行内力和变形分析，造成了整个钢结构体系存在安全隐患。

上述因为螺栓受拉造成的连接刚度弱化，不仅仅存在于柱脚，同样存在于上部的梁柱连接中，如图3所示。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有钢结构连接技术存在的不足，为节省连接材料，提高连接刚度，提供一种钢结构柱脚免受拉连接装置及方法。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种钢结构柱脚免受拉连接装置，包括预应力拉杆副1、组合节点板2及预埋套管3，其中所述预应力拉杆副1由两头分别设置有螺纹的上下两段钢拉杆11通过正反扣套筒12连接成为一体；预应力拉杆副1的下段钢拉杆11穿过预先埋置于混凝土基础6受拉侧的预埋套管3与螺帽13相连接；预应力拉杆副1的上段钢拉杆11穿过预先焊接在钢柱受拉侧的组合节点板2开设的孔与螺帽13相连接；预应力拉杆副1的上下两段钢拉杆11通过旋转正反扣套筒12对钢拉杆11施加预应力。

上所述的组合节点板2由三块钢板组成，其中为直角三角形的两块钢板的直角边与为矩形的一块钢板成“∩”形连接成整体。

上所述的预埋套管3由钢管31和墩头钢板32成倒“T”字形连接组成，其中墩头钢板32开有与钢管31同轴线的中心孔，且孔径大于钢拉杆11的直径。

上所述的钢拉杆11的材质为高强度圆钢。

上所述的对钢拉杆11施加预应力的值P，按如下公式设计：

6M-N·hh+6e≤P≤6M+N·h6e-h]]>

上式中，M为柱脚弯矩，N为柱脚轴力，h为柱脚底板5的长度，e为钢拉杆11至柱脚中心线的距离。

为了实现上述目的，本发明采取的另一技术方案是：

一种钢结构柱脚免受拉连接装置，连接步骤如下：

1、按设计图纸要求在工厂预制所有构件，并将组合节点板2固定连接到钢柱4的受拉侧表面上，将钢管31与墩头钢板32上下成倒“T”字形焊接成一体，以及将钢柱4与柱脚底板5上下成倒“T”字形焊接成一体成后运抵现场；

2、现场浇注混凝土基础6，并将预应力拉杆副1下段的钢拉杆11的一端穿过预埋套管3，采用螺帽13固定连接后埋置于混凝土基础6的受拉一侧的混凝土中，钢拉杆11的另一端伸出预埋套管3且连同预埋套管3伸出混凝土基础6的上表面；

3、安装钢柱4，将伸出预埋套管3的钢拉杆11穿过柱脚底板5开设的孔，使得预埋套管3的顶端面紧贴柱脚底板5的底面；