預應力搖擺外露式柱腳的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于鋼結構工程領域，涉及到建筑結構中一種新型鋼結構柱腳。
【背景技術】
[0002]防屈曲支撐-框架體系目前是建筑結構中較為常用的一種結構體系，該體系的最大特點是在框架的梁柱構件之間加入各類布置形式的防屈曲支撐，該種支撐在受拉和受壓狀態(tài)下都能表現穩(wěn)定的滯回性能。由于在框架中加入了防屈曲支撐，結構體系的整體側向剛度得到了相當程度上的提高，對控制結構的整體變形有著巨大作用，同樣合理的支撐設計和布置也改變了結構屈服耗能機制，在一定程度上保護了框架主體構件。
[0003]隨著防屈曲支撐-框架體系的廣泛運用，該體系的一些弊端也逐漸暴露出來，對于以一階振型變化為主的較高建筑物而言，在風荷載或者地震作用下，結構發(fā)生了一定的變形，由于支撐一般的布置形式是相對稱的，存在一側的支撐都處于受拉狀態(tài)，另一側的支撐都處于受壓狀態(tài)。將結構整體分解后分別計算構件內力再將其組合發(fā)現，對于布置支撐一側的框架柱，支撐分解的豎向軸力的經過每一層的不斷累加會在首層框架柱中會產生很大的軸向拉力和軸向壓力。由于混凝土材料主要用于承受壓力，巨大的軸向拉力會給混凝土基礎造成極大負擔，往往該軸向拉力的合力值會遠大于結構傳遞給該框架柱的自重，因此極有可能導致混凝土基礎受拉斷裂，給結構造成致命損傷破壞。
[0004]預應力搖擺框架外露式柱腳正是針對這一發(fā)生在防屈曲支撐-框架中的現象而提出的，在上述結構體系中布置此類柱腳可以放松結構構件與基礎之間約束，使得結構構件與基礎的接觸面只承受壓力而不承受拉力，充分發(fā)揮混凝土的受壓性能保護結構主體。近年來，相關的研究表明，結構的搖擺不但可以降低地震作用，減小地震作用對結構的破壞，而且還能減少結構的造價，既經濟又合理。震后，由于預應力鋼絞線的作用，搖擺過后的結構還具有一定的自復位功能，能對結構的變形產生有效的控制，防止發(fā)生過大的殘余變形。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的在于對現有的鋼柱腳進行一定的改進，使得柱腳能夠具有搖擺的功能和一定的自復位功能，該功能的體現需要在一定條件，在小震作用下，該柱腳保持穩(wěn)定的性能，大震時，結構發(fā)生大變形的情況下，該新型柱腳與傳統(tǒng)柱腳不同，不會發(fā)生破壞，而且震后具有一定的自復位功能。
[0006]本實用新型是通過下述技術方案來解決上述技術問題:
[0007]—種預應力搖擺外露式柱腳，包括鋼柱和混凝土基礎，鋼柱底部與鋼柱底板相連固定在混凝土基礎上，混凝土基礎內設有預應力無粘結鋼絞線，混凝土基礎中設有與柱底抗剪鍵相匹配的槽孔，抗剪鍵與槽孔兩側之間設有剪壓型橡膠層，預應力無粘結鋼絞線的一端通過錨具錨固在混凝土基礎中預先埋設的鋼板上，另一端穿過混凝土基礎預留的孔道與鋼柱底板通過錨具錨固。
[0008]所述的鋼板應預先埋設于混凝土基礎的鋼筋籠中，鋼板可與基礎鋼筋籠中的鋼筋焊接固定，預應力無粘結鋼絞線應事先通過錨具與鋼板進行錨固定位。
[0009]所述的混凝土基礎中應設置預留預應力無粘結鋼絞線的孔道和柱腳底板抗剪鍵的孔道，并對孔道位置進行校準，預應力無粘結鋼絞線另一端應穿過該預留孔道伸出混凝土基礎鋼筋籠以外，然后澆筑混凝土基礎。
[0010]所述的柱腳底板應該留有預應力鋼絞線通過的孔洞。
[0011]所述的抗剪鍵可以為工字型或者H型鋼，焊接在柱腳底板下側，以鋼柱為中心對稱布置。
[0012]所述的剪壓型橡膠層應事先制作好，然后套在柱腳底板的抗剪鍵上，然后根據混凝土基礎上預留的抗剪鍵槽孔將抗剪鍵插入其中。
[0013]所述的錨具可根據實際的加工條件和技術要求來選定，例如夾片式錨具、支承式銷具等。
[0014]本實用新型采用上述方案后，其效益在于:使得結構構件與混凝土基礎的接觸面只承受壓力而不承受拉力，充分發(fā)揮混凝土的受壓性能。當結構遭遇相當于小震的地震作用時，結構變形微小，柱中所產生的軸向拉力可以依靠結構自重來抵消，柱腳保持為穩(wěn)定的狀態(tài)。當結構遭遇到相當于大震的地震作用時，結構整體發(fā)生較大的變形，柱子中產生的軸向拉力疊加之后超過了自重，柱腳微微抬起轉動，依靠抗剪鍵和其周圍的橡膠層來傳遞抵抗水平剪力，由于橡膠層的變形能力，使得柱腳能夠產生像鉸支座一樣的轉動效果，保證柱腳不會受到破壞。震后，在預應力筋的作用下，柱腳能夠回到初始狀態(tài)，體現出一定的自復位效果，大大減少了結構的殘余變形，起到控制結構變形的作用。
【附圖說明】
[0015]下面結合附圖中的圖例對本實用新型的整體和局部作詳細介紹
[0016]圖1是本實用新型的柱腳結構示意圖；
[0017]圖2是本實用新型的柱腳結構變形示意圖；
[0018]圖中1-鋼柱；2_混凝土基礎；3_柱腳底板；4_加勁肋板；5_預應力鋼絞線；6_錨具；7_基礎預埋鋼板；8_抗剪鍵；9_剪壓型橡膠層；10_預應力筋孔道；11_混凝土基礎配筋
【具體實施方式】
[0019]以下結合附圖對本實用新型做進一步說明
[0020]如圖1所示，本實用新型的一種預應力搖擺外露式柱腳，包括鋼柱(I)和混凝土基礎(2)，混凝土基礎(2)內設有預應力無粘結鋼絞線(5)，預應力無粘結鋼絞線(5) —端通過錨具(6)錨固在混凝土基礎(2)中預先埋設的鋼板(7)上，另一端穿過混凝土基礎(2)預留的孔道(10)與鋼柱底板(3)通過錨具(6)錨固，混凝土基礎(2)中設有與柱底抗剪鍵
(8)相匹配的槽孔，抗剪鍵(8)與槽孔兩側之間設有剪壓型橡膠層(9)。
[0021]鋼柱⑴與柱腳底板(3)焊接，并通過若干加勁肋板⑷實行加強。
[0022]混凝土基礎(2)中的鋼筋籠綁扎固定完畢之后，確定鋼板(7)上的預應力筋孔位置并校對，然后對鋼板(7)進行開洞。
[0023]將鋼板(7)與基礎鋼筋籠中的鋼筋焊接固定，預應力無粘結鋼絞線(5)通過錨具
(6)與鋼板(7)進行錨固定位。
[0024]混凝土基礎⑵中預留的預應力無粘結鋼絞線的孔道選擇可以多樣化，如在鋼板
(7)上固定薄壁鋼管，然后將預應力筋通過該孔道，可保證澆筑基礎(2)時不會影響預應力筋。
[0025]剪壓型橡膠墊層(9)的形狀應與抗剪鍵(8)的形狀相配合，并根據設計要求確定其厚度，然后將橡膠層套在抗剪鍵(8)上，然后將抗剪鍵(8)通過焊接、螺栓等方式與柱腳底板連接。
[0026]澆筑混凝土基礎(2)之前應在柱腳抗剪鍵(8)的位置處留出抗剪鍵孔道，待基礎
(2)澆筑完成之后，將柱腳插入混凝土基礎(2)中，最后在柱腳底板(3)和混凝土基礎(2)之間進行二次灌漿，形成一定的補強措施。
[0027]固定并校準柱腳位置后，將預應力筋(5)的另一端穿過柱腳底板(3)通過錨具(6)對其實行錨固并施加預應力。
【主權項】
1.預應力搖擺外露式柱腳，其特征在于:包括鋼柱(I)和混凝土基礎(2)，所述的鋼柱(1)側面連接有加勁肋板(4)，鋼柱(I)與鋼柱底板(3)相連固定在混凝土基礎(2)上，所述混凝土基礎(2)內設有預應力無粘結預應力鋼絞線，所述的預應力無粘結鋼絞線(5)的一端通過錨具(6)錨固在混凝土基礎(2)中預先埋設的鋼板(7)上，另一端穿過混凝土基礎(2)中預留的孔道(10)與鋼柱底板(3)通過錨具(6)錨固，所述的混凝土基礎(2)中設有與柱底抗剪鍵(8)相匹配的槽孔，所述的抗剪鍵(8)與槽孔之間設有剪壓型的橡膠層(9)，所述鋼柱(I)和混凝土基礎(2)通過抗剪鍵槽孔和鋼絞線(5)定位和固定，所述的鋼柱底板(3)與混凝土基礎(2)頂面磨平頂緊。2.如權利要求1所述的預應力搖擺外露式柱腳，其特征在于:所述的混凝土基礎(2)內預留有預應力鋼絞線(5)的孔道(10)和柱底抗剪鍵⑶的槽孔。3.如權利要求1所述的預應力搖擺外露式柱腳，其特征在于:所述的混凝土基礎(2)內預埋有用于鋼絞線(5) —端進行錨固定位的鋼板(7)。4.如權利要求1所述的預應力搖擺外露式柱腳，其特征在于:所述的預應力無粘結鋼絞線(5)的一端通過錨具(6)錨固在混凝土基礎(2)中預先埋設的鋼板(7)上，另一端穿過混凝土基礎(2)預留的孔道與鋼柱底板(3)通過錨具(6)錨固。5.如權利要求1所述的預應力搖擺外露式柱腳，其特征在于:所述的抗剪鍵(8)與混凝土基礎(2)預留槽孔之間設有剪壓型橡膠層(9)。
【專利摘要】本實用新型屬于鋼結構工程領域，涉及一種預應力搖擺外露式柱腳，包括鋼柱(1)和混凝土基礎(2)，所述的鋼柱(1)底部與鋼柱底板(3)相連固定在混凝土基礎(2)上，所述的混凝土基礎(2)內設有預應力無粘結鋼絞線(5)，所述混凝土基礎(2)中設有與柱底抗剪鍵(8)相匹配的槽孔，所述的抗剪鍵(8)與槽孔兩側之間設有剪壓型橡膠層(9)，所述的預應力無粘結鋼絞線(5)的一端通過錨具(6)錨固在混凝土基礎(2)中預埋設的鋼板(7)上，另一端穿過混凝土基礎(2)預留的孔道(10)與鋼柱底板(3)通過錨具(6)錨固，所述的鋼柱底板(3)與混凝土基礎(2)頂面磨平頂緊。本實用新型柱腳能夠減少地震作用對柱腳的傷害，可實現大震條件下柱腳搖擺抬起，同時，震后還具有一定自復位功能。
【IPC分類】E02D27/42, E04B1/98, E04C3/32
【公開號】CN204919987
【申請?zhí)枴緾N201520532932
【發(fā)明人】張國偉, 陳鵬, 陳博珊, 時雨莘, 歐陽建新, 李偲瑜
【申請人】北京建筑大學
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年7月22日