中空夾層鋼管混凝土柱腳節(jié)點(diǎn)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及建筑與橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型中空夾層鋼管混凝土柱腳節(jié)點(diǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002]中空夾層鋼管混凝土是在鋼管混凝土的基礎(chǔ)上提出的一種新型鋼-混組合結(jié)構(gòu)，它的截面形式是由兩層同心鋼管之間的夾層內(nèi)澆筑混凝土，預(yù)留內(nèi)層鋼管內(nèi)側(cè)的空間而形成。近年來開始在工程中得到推廣應(yīng)用，它除了具備實(shí)心鋼管混凝土的承載力高、塑性好的優(yōu)點(diǎn)外，還具有自重輕、抗震性好、剛度大的特點(diǎn)。這使得中空夾層鋼管混凝土在高橋墩、高層建筑豎向構(gòu)件、海洋平臺支架等的應(yīng)用中具有巨大的優(yōu)勢。
[0003]柱腳是連接墩柱與基礎(chǔ)間的重要節(jié)點(diǎn)，也是結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，節(jié)點(diǎn)是否合理不僅直接關(guān)系到建筑與橋梁結(jié)構(gòu)整體的可靠性，還關(guān)系到的受力性能、施工質(zhì)量、工程進(jìn)度以及整個工程的造價有直接的影響。柱腳一般都同時有軸力、彎矩和剪力作用，其受力比較復(fù)雜。而且它的抗震性能是影響建筑與橋梁結(jié)構(gòu)抗震性能中至關(guān)重要的問題。國內(nèi)外的震害調(diào)查表明，連接節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度和變形能力的不足是鋼結(jié)構(gòu)遭受震害的主要因素之一。目前應(yīng)用和研究的節(jié)點(diǎn)型式主要是鋼管混凝土柱一鋼梁節(jié)點(diǎn)和鋼管混凝土柱一鋼筋混凝土梁節(jié)點(diǎn)，柱腳節(jié)點(diǎn)較少有人研究，而且現(xiàn)在存在的柱腳節(jié)點(diǎn)設(shè)計基本都是針對普通實(shí)心鋼管混凝土的，對于中空夾層鋼管混凝土柱腳節(jié)點(diǎn)的設(shè)計卻極少。
[0004]目前，鋼管混凝土柱腳連接方式主要有外露式和埋入式柱腳節(jié)點(diǎn)等。但是外露式柱腳節(jié)點(diǎn)主要用于鉸接節(jié)點(diǎn)，應(yīng)用于小型結(jié)構(gòu)。由于外露式節(jié)點(diǎn)的剛度僅僅依靠于地腳螺栓的作用，所以一旦錨栓發(fā)生屈服，節(jié)點(diǎn)的剛度會迅速降低，除非使用大量的地腳螺栓并且使用足夠厚的腳板，而這會大大增加施工時間及成本;對于埋入式柱腳節(jié)點(diǎn)，隨著埋深的增加節(jié)點(diǎn)的剛度會增大，這種設(shè)計雖然可以釋放地腳螺栓上的高應(yīng)力，但是會在節(jié)點(diǎn)和基礎(chǔ)的混凝土接觸上產(chǎn)生集中應(yīng)力，特別是對高寬比較大或高聳橋墩，其抗剪和抗拉拔承載力或不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于針對上述缺陷提出了一種新型中空夾層鋼管混凝土柱腳節(jié)點(diǎn)，本發(fā)明是一種埋入式柱腳節(jié)點(diǎn)。由于在柱腳內(nèi)外都均勻地布置了地腳螺栓，所以該柱腳節(jié)點(diǎn)不僅可以釋放地腳螺栓上的高應(yīng)力，而且將上部結(jié)構(gòu)的荷載均勻的傳遞到基礎(chǔ)上而不致產(chǎn)生較大的集中應(yīng)力，提高基礎(chǔ)的抗剪和抗拉拔承載能力，更重要能夠提升建筑與橋梁結(jié)構(gòu)在水平動荷載作用下(如風(fēng)荷載、地震等)的抗疲勞性能和抗震能力。
[0006]本發(fā)明提出了一種新型中空夾層鋼管混凝土柱腳節(jié)點(diǎn)，其特征在于:主要由外鋼管(I)、內(nèi)鋼管(2)、內(nèi)填混凝土 (3)、腳板(4)、封板(5)、肋板(6)、外地腳螺栓(7)、內(nèi)地腳螺栓(10)組成;外鋼管(1)、內(nèi)鋼管(2)同軸嵌套，且外鋼管(I)、內(nèi)鋼管⑵之間為內(nèi)填混凝土
(3)，外鋼管(I)、內(nèi)鋼管(2)和內(nèi)填混凝土(3)構(gòu)成中空夾層混凝土柱，中空夾層混凝土柱插入基礎(chǔ)承臺(11)內(nèi)；內(nèi)鋼管(2)的下端和外鋼管(I)的下端底面采用腳板(4)固定連接，腳板
(4)沿外鋼管(I)的徑向自內(nèi)鋼管(2)底端的外表面經(jīng)由外鋼管(I)的下端底面并延伸至外鋼管(I)外表面外，肋板(6)連接外鋼管和腳板，肋板分布于外鋼管外四周，封板(5)封于內(nèi)鋼管底部且與內(nèi)鋼管內(nèi)壁固定連接；外地腳螺栓(7)上端通過腳板(4)上的打孔穿過腳板
(4)并固定，外地腳螺栓(7)分布于外鋼管(I)外相鄰兩肋板(6)之間，外地腳螺栓的下端底部向外彎起；內(nèi)地腳螺栓(10)均勻分布于腳板(4)的下面，內(nèi)地腳螺栓(10)的上端通過螺栓固定在腳板(4)上，內(nèi)地腳螺栓(1)下端底部向內(nèi)彎起；內(nèi)地腳螺栓(10)相對外地腳螺栓
(7)距離內(nèi)鋼管(2)中心軸更近;上述的向內(nèi)彎起指的是彎起指向內(nèi)鋼管(2)中心軸，相反，指向反向的為向外彎起。
[0007]特制螺帽(9)焊接在腳板(4)的下表面，內(nèi)地腳螺栓(10)的上端為螺紋結(jié)構(gòu)，通過擰入特制螺帽之中，從而內(nèi)地腳螺栓(10)與腳板(4)固定在一起。
[0008]內(nèi)外鋼管截面形式為圓形、也可以是多邊形的閉口截面，外鋼管形狀與內(nèi)鋼管可相同或不同，可以自由組合，如外鋼管為方形，內(nèi)鋼管為圓形。附圖中分別給出了外方內(nèi)方、外圓內(nèi)圓兩種組合方式的截面視圖。封板(5)形狀和內(nèi)鋼管截面對應(yīng)。外鋼管截面和腳板內(nèi)輪廓幾何結(jié)構(gòu)相同，腳板外輪廓形狀是圓形或多邊形。腳板中心按內(nèi)鋼管外輪廓大小加工成空心，腳板外側(cè)按外地腳螺栓直徑鉆孔，鉆孔位置在外鋼管外側(cè)均勻布置。肋板(6)輪廓是直角三角形或直角梯形。特制螺帽幾何形狀是由圓柱體用與其同心的和外地腳螺栓直徑對應(yīng)的空心圓柱挖空，并加工出內(nèi)螺紋形成。內(nèi)地腳螺栓端部具有和特制螺帽相對應(yīng)的外螺紋。內(nèi)鋼管端超過腳板上表面到達(dá)腳板上表面和下表面之間位置，方便和腳板焊接。
[0009]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn):
[0010]1.本發(fā)明采用了新型的地腳螺栓結(jié)構(gòu)，可合理均勻地布置地腳螺栓。
[0011]2.在柱腳內(nèi)外都布置了地腳螺栓，結(jié)構(gòu)上部的荷載可被均勻的傳遞到基礎(chǔ)上，避免產(chǎn)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象。提高了基礎(chǔ)的抗剪和抗拉拔承載能力，更重要能夠提升建筑與橋梁結(jié)構(gòu)在水平動荷載作用下(如風(fēng)荷載、地震等)的抗疲勞性能和抗震能力。
[0012]3.本發(fā)明合理的安排了新型中空夾層鋼管混凝土柱腳節(jié)點(diǎn)各構(gòu)件的關(guān)系，例如在腳板中心處挖空，留出了腳板和內(nèi)鋼管焊接的空間。
[0013]4.該節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡單，這使得它的制作和施工比較方便。
[0014]5.本發(fā)明還有傳力明確的特點(diǎn)，從柱上方傳下的軸力直接經(jīng)由腳板傳遞到基礎(chǔ)，彎矩經(jīng)由腳板和地腳螺栓傳到基礎(chǔ)承臺上，內(nèi)外地腳螺栓共同作用起到了很好的抗拔作用和抗剪作用，所以本發(fā)明具有較高的承載能力及良好的抗震性能。
【附圖說明】
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[0015]圖1是新型中空夾層鋼管混凝土柱腳節(jié)點(diǎn)的側(cè)視圖
[0016]圖2是新型中空夾層鋼管混凝土柱腳節(jié)點(diǎn)的A-A剖視圖(圓形截面)
[0017]圖3是新型中空夾層鋼管混凝土柱腳節(jié)點(diǎn)的B-B剖視圖(圓形截面)
[0018]圖4是新型中空夾層鋼管混凝土柱腳節(jié)點(diǎn)的A-A剖視圖(矩形截面)
[0019]圖5是新型中空夾層鋼管混凝土柱腳節(jié)點(diǎn)的B-B剖視圖(矩形截面)
[0020]圖6是內(nèi)地腳螺栓結(jié)構(gòu)詳圖
[0021]附圖標(biāo)記說明:
[0022]I一外鋼管;2—內(nèi)鋼管;3—內(nèi)填混凝土; 4一腳板;5—封板;6—肋板;7—外地腳螺檢;8一螺帽;9一特制螺帽；10-內(nèi)地腳螺檢;11-基礎(chǔ)承臺。
【具體實(shí)施方式】
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[0023]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，便于清楚地了解本發(fā)明，但它們不對本發(fā)明構(gòu)成限定。
[0024]實(shí)施例1
[0025 ]如附圖1所示:首先，加工腳板4，腳板4中心按內(nèi)鋼管2外輪廓大小加工成空心，腳板4外側(cè)按外地腳螺栓7直徑鉆孔，鉆孔位置在外鋼管I外側(cè)均勻布置。同時在腳板4上預(yù)制焊接特制螺帽9。在外鋼管I和內(nèi)鋼管2底部焊接連接腳板4，內(nèi)鋼管2下表面超過腳板4上表面到達(dá)腳板上表面和下表面之間，在內(nèi)鋼管I底部內(nèi)壁焊接封板5。然后，在外鋼管I和內(nèi)鋼管2之間澆筑混凝土 3。在外鋼管I和腳板4連接處，外鋼管I的四周焊接肋板6，然后穿過腳板4外側(cè)預(yù)留孔安裝外地腳螺栓7，在特制螺帽9處安裝內(nèi)地腳螺栓10。最后，把制作完成的空夾層鋼管混凝土柱腳節(jié)點(diǎn)在基礎(chǔ)承臺11的預(yù)留槽中定位，同時綁扎周圍的鋼筋，最后澆筑封口混凝土。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型中空夾層鋼管混凝土柱腳節(jié)點(diǎn)，其特征在于:主要由外鋼管(I)、內(nèi)鋼管(2)、內(nèi)填混凝土(3)、腳板(4)、封板(5)、肋板(6)、外地腳螺栓(7)、內(nèi)地腳螺栓(10)組成;夕卜鋼管(I)、內(nèi)鋼管(2)同軸嵌套，且外鋼管(I)、內(nèi)鋼管(2)之間為內(nèi)填混凝土 (3)，外鋼管(I)、內(nèi)鋼管(2)和內(nèi)填混凝土(3)構(gòu)成中空夾層混凝土柱，中空夾層混凝土柱插入基礎(chǔ)承臺(11)內(nèi)；內(nèi)鋼管(2)的下端和外鋼管(I)的下端底面采用腳板(4)固定連接，腳板(4)沿外鋼管(I)的徑向自內(nèi)鋼管(2)底端的外表面經(jīng)由外鋼管(I)的下端底面并延伸至外鋼管(I)外表面夕卜，肋板(6)連接外鋼管和腳板，肋板分布于外鋼管外四周，封板(5)封于內(nèi)鋼管底部且與內(nèi)鋼管內(nèi)壁固定連接;外地腳螺栓(7)上端通過腳板(4)上的打孔穿過腳板(4)并固定，外地腳螺栓(7)分布于外鋼管(I)外相鄰兩肋板(6)之間，外地腳螺栓的下端底部向外彎起；內(nèi)地腳螺栓(10)均勻分布于腳板(4)的下面，內(nèi)地腳螺栓(10)的上端通過螺栓固定在腳板(4)上，內(nèi)地腳螺栓(10)下端底部向內(nèi)彎起；內(nèi)地腳螺栓(10)相對外地腳螺栓(7)距離內(nèi)鋼管⑵中心軸更近;上述的向內(nèi)彎起指的是彎起指向內(nèi)鋼管(2)中心軸，相反，指向反向的為向外彎起。2.按照權(quán)利要求1所述的一種新型中空夾層鋼管混凝土柱腳節(jié)點(diǎn)，其特征在于:特制螺帽(9)焊接在腳板(4)的下表面，內(nèi)地腳螺栓(10)的上端為螺紋結(jié)構(gòu)，通過擰入特制螺帽之中，從而內(nèi)地腳螺栓(1)與腳板(4)固定在一起。3.按照權(quán)利要求1所述的一種新型中空夾層鋼管混凝土柱腳節(jié)點(diǎn)，其特征在于:內(nèi)外鋼管截面形式為圓形、或多邊形的閉口截面，外鋼管形狀與內(nèi)鋼管相同或不同。4.按照權(quán)利要求1所述的一種新型中空夾層鋼管混凝土柱腳節(jié)點(diǎn)，其特征在于:封板(5)形狀和內(nèi)鋼管截面對應(yīng)。5.按照權(quán)利要求1所述的一種新型中空夾層鋼管混凝土柱腳節(jié)點(diǎn)，其特征在于:腳板中心按內(nèi)鋼管外輪廓大小加工成空心，外鋼管截面和腳板內(nèi)輪廓幾何結(jié)構(gòu)相同，腳板外輪廓形狀是圓形或多邊形。6.按照權(quán)利要求1所述的一種新型中空夾層鋼管混凝土柱腳節(jié)點(diǎn)，其特征在于:肋板(6)輪廓是直角三角形或直角梯形。
【專利摘要】中空夾層鋼管混凝土柱腳節(jié)點(diǎn)，涉及建筑和橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域。外鋼管和內(nèi)鋼管之間填充混凝土構(gòu)成中空夾層混凝土柱，中空夾層混凝土柱插入基礎(chǔ)承臺內(nèi)；鋼管底部連接腳板，肋板連接外鋼管和腳板，肋板分布于外鋼管外四周，封板接于內(nèi)鋼管底部內(nèi)壁；外地腳螺栓于腳板外伸打孔處穿過且分布于肋板之間，外地腳螺栓底部向外彎起；內(nèi)地腳螺栓底部向內(nèi)彎起。在柱腳內(nèi)外都布置了地腳螺栓，結(jié)構(gòu)上部的力可被均勻的傳遞到基礎(chǔ)上，避免產(chǎn)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象；在腳板中心處挖空，留出了腳板和內(nèi)鋼管焊接的空間；從柱上方傳下的軸力直接經(jīng)由腳板傳遞到基礎(chǔ)，彎矩經(jīng)由腳板和地腳螺栓傳到基礎(chǔ)承臺上；內(nèi)外地腳螺栓共同作用起到了很好的抗拔作用和抗剪作用。
【IPC分類】E04C3/36, E04B1/18
【公開號】CN105569183
【申請?zhí)枴緾N201510941478
【發(fā)明人】韓強(qiáng), 賈振雷, 溫佳年, 王雪劍
【申請人】北京工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月16日