[发明专利]一种浅埋式钢柱脚及施工方法

说明书

技术领域

本发明属于钢结构技术领域，特别涉及一种浅埋式钢柱脚及施工方法。

背景技术

钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好、施工速度快、地基费用省、占用面积小、工业化程度高、外形美观等一系列优点，与混凝土结构相比它是环保型和可再次利用，易于产业化，发达国家在房屋建筑中广泛采用钢结构。建筑钢结构大致可分为普通钢结构和轻型钢结构。

建筑钢结构中，钢柱脚的作用是将钢柱下端的轴力、弯矩和剪力传递给基础，使上部结构与基础有效地连接在一起，确保结构安全。钢柱柱脚是上部钢结构与基础底座连接的重要枢纽，影响着整个上层结构的刚度与内力分布。钢柱柱脚通常包括外露式柱脚、外包式柱脚和埋入式柱脚三种。外露式柱脚是指柱底底板或靴梁通过锚栓固定在基础上的柱脚形式；外包式柱脚是由钢柱脚与外包混凝土组成，位于基础顶面以上；埋入式柱脚是指将钢柱直接埋入基础或基础梁的柱脚。外露式柱脚有刚接和铰接两种，常用于单层钢结构、门式钢架；外包式柱脚和埋入式柱脚按刚接柱脚考虑，常用于多层、高层钢结构建筑。

1994年1月17日美国Northridge地震和1995年1月17日日本Kobe地震中，钢柱脚的破坏较为严重，引起了工程界和学术界的广泛关注。根据1995年神户大地震钢结构破坏状况调查报告，在998栋遭到严重破坏的钢结构中，218栋是由于钢柱脚的破坏直接导致。外露式柱脚普遍破坏严重，有的锚栓断裂、有的端板在锚栓边缘被拉断、有的地脚锚栓虽没有断裂但发生被拉长和拔出的情况也较多，有铰接柱脚的端板与柱构件因采用角焊缝，部分焊缝断裂的例子较多，基础混凝土被压碎的情况比较多，明显观察到的柱脚端板变形的情况并不多见。对外包式柱脚，当钢柱的截面尺寸不够或者外包混凝土高度或者混凝土厚度不够的情况下，外包混凝土发生开裂剥落，部分钢柱端板焊接部位破坏，地脚螺栓被拉长或者拔出的情况存在，显示其原设计规范中对外包式钢柱脚设计方法的不合理与安全性不够。基本没有观察到埋入式柱脚的显著破坏。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种浅埋式钢柱脚及施工方法，在保持外露式钢柱脚施工方便优点基础上，提出通过在顶部设置加强钢筋并浇筑一定厚度的钢筋混凝土浅埋层，提高钢柱脚的刚度与承载力，从而提高其抗震能力。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种浅埋式钢柱脚，包括底部带端板的钢柱1，钢柱1的端板固定锚栓3，锚栓3的另端固定在底板或基础梁混凝土8中，钢柱1的底部埋设于底板或基础梁混凝土8上方的浅埋层混凝土9中。

所述钢柱1为开口截面或者封闭截面形式。

所述开口截面为H形或者十交叉字形，所述封闭截面为圆形、正方形或长方形。

所述封闭截面钢柱底部区段内灌注混凝土，混凝土的高度不低于管外浅埋层厚度的1.5倍，强度等级为C30～C40。

所述浅埋层混凝土9的厚度取钢柱截面高度或直径与300mm二者的较小值，最小厚度为200mm。

所述钢柱1的端板范围内设置加强钢筋2，加强钢筋2锚固在底板或基础梁混凝土8中，或者锚固在浅埋层混凝土9中，提高浅埋层混凝土的抗剪能力以及对钢柱1的约束作用，加强钢筋2采用HRB335、HRB400或者HRB500级钢筋。

所述钢柱1的端板外围有竖向钢筋与水平箍筋组成的构造钢筋7，其中箍筋竖向间距为100mm，竖向钢筋采用HRB335、HRB400或HRB500级钢筋，水平箍筋采用HPB300、HRB335或HRB400级钢筋。

所述浅埋层混凝土9上部有水平分布钢筋6，通过锚固在底板或基础梁混凝土8中的连接钢筋5，加强对所述水平分布钢筋6的拉结，提高浅埋层混凝土9的抗剪能力，保证钢柱1的柱脚抗剪刚度与受剪承载力，水平分布钢筋6采用HRB335、HRB400或HRB500级钢筋，连接钢筋5采用HPB300、HRB335或HRB400级钢筋。

所述钢柱1采用Q235、Q345、Q390或者Q420级钢管；所述浅埋层混凝土9采用不低于C30强度等级的混凝土。

本发明还提供了一种浅埋式钢柱脚的施工方法，包括如下步骤：

步骤一，制作钢柱1，加工各种钢筋以及相关模板；

步骤二，按照设计要求绑扎混凝土底板或基础梁配筋4，并预埋锚栓3、加强钢筋2、钢柱周围的构造钢筋7、连接钢筋5，然后支模；

步骤三，浇筑底板或基础梁混凝土8，如果钢柱1端板下有抗剪键则在底板或基础梁混凝土8中预留相应的空间；