具有水平抗震性能的组合柱与基础节点结构及其施工方法

摘要

本发明涉及一种具有水平抗震性能的组合柱与基础节点结构，包括组合柱与基础，所述组合柱与基础的连接节点处经浇筑的混凝土层连接为一体，所述混凝土层内部至少横向埋设有两个竖向钢板，每个竖向钢板表面均矩阵式排列有若干个双头螺栓，所述双头螺栓垂直穿过竖向钢板表面并焊接在竖向钢板上，所述双头螺栓的两端部焊接有螺帽，所述双头螺栓的周部设有经超高性能混凝土浇筑制成的用以与双头螺栓的周部连接为一体的套体，施工方便，提高了组合柱与基础节点上的强度及延性，既可以用于房屋建筑中，也可以用于桥梁中，其水平向抗震性能得到提高。

说明书

技术领域

本发明提供了一种具有水平抗震性能的组合柱与基础节点结构及其施工方法。

背景技术

目前，常规的（组合）柱-基础连接节点构造主要是两者的竖向配筋与横向配筋进行绑扎后一起浇筑。该连接方式的节点虽然是刚性的，但延性较差，在地震作用下节点处易受损坏，尤其是柱-基础节点区域的混凝土易被损坏，导致混凝土保护层的开裂，使得其抗震性能不足。此外，为保证节点处的强度和刚度，会相应地增加节点处的配筋率，而此时钢筋与钢筋之间的净距会减小，在强大水平荷载作用下，一旦节点区域混凝土开裂或损坏，则节点处更容易遭到破坏。另外，对于单组合柱与基础连接处构造而言，其柱与基础的混凝土与钢筋用量皆消耗较多，柱中竖向钢筋要深入基础中并在一定的深度后弯曲锚固，给施工带来一定的不易和麻烦。

发明内容

本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种具有水平抗震性能的组合柱与基础节点结构及其施工方法。

本发明解决技术问题所采用的方案是一种具有水平抗震性能的组合柱与基础节点结构，包括组合柱与基础，所述组合柱与基础的连接节点处经浇筑的混凝土层连接为一体，所述混凝土层内部至少横向埋设有两个竖向钢板，每个竖向钢板表面均矩阵式排列有若干个双头螺栓，所述双头螺栓垂直穿过竖向钢板表面并焊接在竖向钢板上，所述双头螺栓的两端部焊接有螺帽，所述双头螺栓的周部设有经超高性能混凝土浇筑制成的用以与双头螺栓的周部连接为一体的套体。

进一步的，所述组合柱的截面形状为矩形。

进一步的，所述竖向钢板的长度为基础高度的1/3-4/5。

进一步的，所述竖向钢板的边缘距离组合柱及基础的混凝土面表层不小于30mm。

进一步的，所述竖向钢板的形状为矩形，竖向钢板之间均互相平行。

一种具有水平抗震性能的组合柱与基础节点结构的施工方法，包括以下步骤：

（1）在竖向钢板的两面都预留焊点，将若干个双头螺栓垂直穿设于竖向钢板表面，在焊点处进行焊接，固定在竖向钢板上的若干个双头螺栓呈矩阵式排列；

（2）在竖向钢板两面的双头螺栓周侧均套入PVC管，再用超高性能混凝土在双头螺栓与PVC管之间的型腔内进行浇筑，并对其进行适当养护，待超高性能混凝土达到强度后对PVC管进行拆模，最后在双头螺栓的两端部焊接螺帽；

（3）将（1）至（2）步骤中做成的竖向钢板固定在组合柱与基础的连接节点处，最后在组合柱与基础的连接节点处现场浇筑混凝土层，并对其进行适当养护。

进一步的，在步骤（2）中，超高性能混凝土的浇筑方向为由钢板表面往双头螺栓的端部方向。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：将组合柱与基础的连接节点内部采用竖向钢板连接，在竖向钢板两面适当的位置矩阵式排列有若干个双头螺栓，双头螺栓的两端部焊接有螺帽，双头螺栓的周部设有经超高性能混凝土浇筑制成的用以与双头螺栓的周部连接为一体的套体，套体采用超高性能混凝土，无论是在抗拉及抗压强度都得到显著的提高，皆为普通混凝土强度的3-5倍；该具有水平抗震性能的组合柱与基础节点结构不仅可以代替传统中组合柱与基础连接处用的竖向、横向钢筋，简化其繁琐的构造，而且在一定程度上提高组合柱与基础连接节点处的承载能力，尤其是水平抗力得到显著提高；其次，竖向钢板与周围混凝土之间的摩擦力和机械咬合力，提高了组合柱与基础节点区域混凝土的工作性能，使混凝土发挥较大作用，而传统中组合柱与基础节点处的混凝土，由于较大的水平荷载，易发生劈裂破坏；另外，固结在竖向钢筋上的超高性能混凝土的套体与双头螺栓，可使节点具有较高的强度及较好的延性，降低其上部结构的危险系数，一旦节点处的延性增加了，则其上部结构不会轻易损害或垮塌，给抗震救灾提供更多的抢救时间；本发明具有施工方便、节约材料、显著提高组合柱与基础节点上的强度及延性，既可以用于房屋建筑中组合柱与基础节点处，也可以用于桥梁中墩与承台节点处，具有较大的意义。

附图说明

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

图1为该发明实施例的构造示意图一；

图2为该发明实施例的构造示意图二；

图3为该发明实施例的构造示意图三；

图4为竖向钢板、套体、双头螺栓的连接关系示意图；

图中：

1-组合柱；2-基础；3-混凝土层；4-竖向钢板；5-双头螺栓；6-螺帽；7-套体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1-4所示，一种具有水平抗震性能的组合柱与基础节点结构，包括组合柱1与基础2，所述组合柱与基础的连接节点处经浇筑的混凝土层3连接为一体，所述混凝土层内部至少横向埋设有两个竖向钢板4，每个竖向钢板表面矩阵式排列有若干个双头螺栓5，所述双头螺栓垂直穿过竖向钢板表面并焊接在竖向钢板上，将双头螺栓与竖向钢板形成一个刚体，所述双头螺栓的两端部焊接有螺帽6，可提高整个双头螺栓的刚度，所述双头螺栓的周部设有经超高性能混凝土浇筑制成的用以与双头螺栓的周部连接为一体的套体7，竖向钢板将组合柱与基础有效地连接在一起，用以抵抗水平力及抗震的作用。

在本实施例中，超高性能混凝土的抗压强度是普通混凝土的3-5倍，其抗拉强度大于3倍以上，甚至与钢筋材料性能相近，固结在组合柱与基础中竖向钢板上的超高性能混凝土的套体、双头螺栓能较大程度的改善该节点的延性，本发明的组合柱与基础节点处为刚接点，可允许节点处大约6mm的滑移，具有较大的刚度和较好的抗震性能。

在本实施例中，竖向钢板上的超高性能混凝土的套体、双头螺栓及竖向钢板与周围混凝土之间的摩擦力、机械咬合力等作用，充分发挥了节点区域混凝土的力学性能，同时显著提高了节点处的刚度、抗震性能与延性。

在本实施例中，所述组合柱的截面形状为矩形，竖向钢板之间均互相平行。

在本实施例中，所述竖向钢板的长度为基础高度的1/3-4/5。

在本实施例中，所述竖向钢板的边缘距离组合柱及基础的混凝土面表层不小于30mm。

在本实施例中，所述竖向钢板的形状为矩形。

在本实施例中，所述竖向钢板伸入基础中心线的长度不小于竖向钢板长度的1/10。

一种具有水平抗震性能的组合柱与基础节点结构的施工方法，包括以下步骤：

（1）在竖向钢板的两面都预留焊点，将若干个双头螺栓垂直穿设于竖向钢板表面，在焊点处进行焊接，固定在竖向钢板上的若干个双头螺栓呈矩阵式排列；

（2）在竖向钢板两面的双头螺栓周侧均套入PVC管，再用超高性能混凝土在双头螺栓与PVC管之间的型腔内进行浇筑，并对其进行适当养护，待超高性能混凝土达到强度后对PVC管进行拆模，最后在双头螺栓的两端部焊接螺帽；

（3）将（1）至（2）步骤中做成的竖向钢板固定在组合柱与基础的连接节点处，最后在组合柱与基础的连接节点处现场浇筑混凝土层，并对其进行适当养护。

在本实施例中，在步骤（2）中，超高性能混凝土的浇筑方向为由钢板表面往双头螺栓的端部方向。

在本实施例中，所述混凝土层内部横向埋设有两个互相平行的竖向钢板，每个所述竖向钢板中均布设有若干个双头螺栓，所述若干个双头螺栓呈五行两列的矩阵式排列；其中竖向钢板与双头螺栓的分布及数目仅为本发明的一种实施例，随着组合柱与基础的连接节点大小的不同，相应的竖向钢板、竖向钢板上的双头螺栓的分布及数目也不同，本发明的竖向钢板、竖向钢板上的双头螺栓的分布及数目并不局限于此。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。