一種鋼結構與基礎預埋連接結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種鋼結構與基礎預埋連接結構，其特征在于所述預埋連接結構由預制構件與基礎底板整體澆筑而成；預制構件為上表面鑲有連接鋼板的鋼筋混凝土連接塊，鋼筋混凝土連接塊四周設有與基礎內鋼筋相連接的預留鋼筋；連接鋼板范圍內設有多個貫穿預制構件的鋼結構連接螺桿，連接螺桿的下部延伸至基礎內。本實用新型所述連接結構可有效提高鋼結構與基礎的連接強度，克服了傳統預埋構件底部混凝土澆筑不密實，混凝土與鋼板變形不一致導致底部脫空等問題，具有較好的技術經濟效益。
【專利說明】一種鋼結構與基礎預埋連接結構

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種鋼結構與基礎預埋連接結構及施工方法，特別涉及一種基礎底板內預埋預制構件、通過預制構件上連接螺栓使鋼結構與基礎間接連接的預埋連接結構。屬于建筑安裝領域，適用于鋼結構與混凝土基礎連接工程，尤其適用于上部鋼結構使用過程中長期震動的結構工程中。

【背景技術】
[0002]由于鋼結構建筑有著輕質高強、塑性韌性好、施工速度快、外形美觀等諸多優點，尤其是其傳力性能可靠，近些年來在建筑結構設計中的應用越來越廣泛。鋼結構的承載能力和適用性在很大程度上依賴于鋼結構與下部結構的連接強度，然而，由于鋼材傳遞動能效果良好，上部結構產生的機械震動在傳遞至下部基礎時被削弱較少，易導致鋼結構與混凝土結構連接處鋼筋混凝土破壞、連接節點脫落等不良情況出現。因此，鋼結構與混凝土連接節點發揮的連接性能，是決定結構穩定性與承載力的主要因素。鋼結構與鋼筋混凝土一般通過柱腳連接，在現有技術中，柱腳連接形式通常有埋入式柱腳和外露式柱腳。
[0003]埋入式柱腳一般為下部混凝土基礎施工時預留杯口，鋼結構施工時將延伸段或柱腳插入杯口內，再向杯口回灌混凝土，振搗壓實。已有一種鋼結構與混凝土埋入式連接新技術:鋼結構插入式柱腳(CN 203034473 U)，該技術特征是在傳統杯口插入注漿再回填混凝土的基礎上，在鋼柱一端設置了栓釘、短鋼筋或柱底板作為固定件，加強了注漿與混凝土之間的連接。另外，該技術應用于鋼柱數量為2根或2根以上柱腳時，插入到與鋼柱配合的建筑基礎的杯口內，鋼柱在杯口上方處設有水平連桿，水平連桿兩端分別與鋼柱連接，以增強鄰近鋼柱之間聯系，減少柱腳偏心受力。該技術有益效果在于，該鋼結構插入式柱腳加工簡便，用鋼量少，節省成本，施工簡單，連接剛度大。但是，將鋼結構柱腳直接埋入混凝土中，柱腳內力的傳遞是通過與鋼材接觸的混凝土側壓力所產生的彎矩，平衡柱腳彎矩和剪力，隨著鋼結構在使用階段頻繁微震動，可能出現杯口開裂、混凝土與鋼柱腳逐漸脫離等情況，即便在柱腳設置了固定件，避免了鋼柱上拔的問題，但隨著混凝土開裂后，柱腳內力平衡效果下降，不可避免的會引起柱腳活動縫隙增大，鋼結構整體震動幅度逐漸提升，最終影響結構穩定性。
[0004]外露式柱腳一般是通過鋼制預埋件以螺栓或焊接的方式連接鋼結構和基礎，鋼制預埋件通常采用預埋螺栓、預埋鋼板和其組合形式。預埋鋼板連接是將鋼結構柱腳直接焊接在嵌入混凝土基礎內的預埋板上；預埋螺栓連接是通過在鋼結構柱腳底板下整平后，夕卜露的螺桿穿過柱腳底板預留螺孔緊固。采用預埋螺栓與鋼結構底板連接，底板下地面需平整，并且因長期震動，地面易磨損，而單一預埋鋼板多為永久固定形式，不利于鋼結構調整。螺栓與鋼板組合預埋的形式，與基礎連接牢固，可通過調節螺帽調整鋼板高度，并且組合配件質量穩定，可提前預制、組裝配件。以一種鋼結構組合預埋件及其施工方法(CN102061746 B)為例，所述組合預埋件為各雙頭螺桿兩端分別采用一對螺母(襯墊螺母和夾緊螺母)定位鋼板(頂部模板或底板模板)，經調整使組合件達到現場施工所需形態，最后通過預埋鐵定位澆筑于混凝土內。該組合預埋件可通過靈活調整作為墊板的頂部模板高度，減少上部鋼結構安裝誤差，通過調節上、下部模板間距使組合預埋件盡可能的避開混凝土內鋼筋，總體可提高預埋件埋設和鋼結構安裝的效率和精確度。但是，在組合預埋件中，預埋鋼板底部易出現混凝土澆筑不密實、混凝土中氣泡上浮淤積于鋼板下表面等問題，以及混凝土硬化及上部結構使用過程中，由于混凝土與鋼板變形不一致，都會導致預埋鋼板底部脫空，影響結構傳力效果下降，甚至失效。
[0005]綜上所述，鋼結構與基礎連接形式多樣，埋入式柱腳連接結構具有剛度大、用鋼量少等優點，但抗拔效果不佳，且在長期震動環境下，柱腳周圍混凝土易開裂；外露式柱腳多借助預埋件，尤其是組合預埋件，可用于不同形式的鋼結構柱腳的固定和調平，使用方便靈活、高效，且具有較高的抗震效果，但其不足表現在預埋鋼板與下部混凝土結合不緊密，影響結構傳力。鑒于此，基于當前工程的實際需要，目前亟待發明一種應用鋼板與螺栓相組合的預埋件、基礎混凝土澆筑時不直接與鋼板接觸的鋼結構與基礎連接結構，工后連接鋼板與混凝土連接緊密，且具有較高的抗震性能。


【發明內容】

[0006]本實用新型的目的在于提供一種在改進組合預埋件形式的基礎上，即可保證預埋件與基礎連接強度，又能提高上部鋼結構抗震性能的的鋼結構與基礎預埋連接結構及施工方法。
[0007]為實現上述技術目的，本實用新型采用了以下技術方案:
[0008]一種鋼結構與基礎預埋連接結構，其特征在于所述預埋連接結構由預制構件與基礎底板整體澆筑而成；預制構件為上表面鑲有連接鋼板的鋼筋混凝土連接塊，鋼筋混凝土連接塊四周設有與基礎內鋼筋相連接的預留鋼筋；連接鋼板范圍內設有多個貫穿預制構件的鋼結構連接螺桿，連接螺桿的下部延伸至基礎內。
[0009]預留鋼筋可由預制構件內主體鋼筋預留延伸長度穿出預制構件兩側而成，或單獨配筋橫向貫穿整塊預制構件而成。
[0010]連接螺桿采用全螺紋螺柱，在連接鋼板上部預留有連接鋼結構所需的長度，預制構件下表面設置水平調節螺母，延伸至基礎內連接螺桿端部設置有一層定位螺母。
[0011]預制構件的鋼筋混凝土連接塊和連接鋼板之間通過預應力螺栓增強連接，預制構件上預留有上下貫通的振搗孔及排氣孔，鋼筋混凝土連接塊下表面與側面均呈齒槽形，連接鋼板底部焊有連接短筋。
[0012]預應力螺栓布置于連接鋼板四角及中部(若中部預應力螺栓影響鋼結構連接，可不設置)，螺栓埋入鋼筋混凝土連接塊內，擰緊連接鋼板上螺母可對鋼筋混凝土連接塊和連接鋼板施加預應力。
[0013]連接短筋均勻布置于連接鋼板下表面，插入鋼筋混凝土連接塊內，并與鋼筋混凝土連接塊主筋連接。
[0014]所述鋼結構與基礎預埋連接結構的施工方法，主要包括以下步驟:
[0015]I)連接鋼板處理:根據設計要求切割鋼板，并在其上分別開設振搗孔、排氣孔和各類螺栓孔，在其一側焊接連接短筋；
[0016]2)預制構件制作準備:將連接鋼板放置于制作臺面上，帶短筋面向上放置，支設模板，綁扎鋼筋混凝土連接塊鋼筋，預埋塑料管作為排氣孔和振搗孔用；
[0017]3)澆筑預制構件:將預應力螺栓和連接螺桿定位后，向模具內澆筑混凝土 (連接鋼板在下方)，適當振搗后養護；
[0018]4)拆模修邊:待混凝土達到設計強度要求后，拆除模板，修整排氣孔和振搗孔孔口混凝土，防止堵孔，并對鋼筋混凝土連接塊齒槽形表面進行修補；
[0019]5)安裝預制構件:通過調整連接螺桿下部延伸段上的水平調節螺母和定位螺母高度，保證預制構件水平放置，并在基礎底板內鋼筋上準確定位；
[0020]6)澆筑基礎:澆筑基礎底板混凝土，通過預制構件上預留的振搗孔，將預制構件下混凝土振搗密實，下部氣泡通過排氣孔排出，保證新舊混凝土粘結緊密；
[0021]7)收尾工作:待基礎底板混凝土養護結束后，采用強度等級更高的混凝土回灌排氣孔和振搗孔，拭去連接鋼板表面附著物，調節預應力螺栓螺母。
[0022]上述施工方法中預制構件采用倒置澆筑，即連接鋼板在下，鋼筋混凝土連接段在其上部澆筑完成，混凝土初凝前上表面(預制構件投入使用時的下表面)用木條擠壓，形成齒槽形。
[0023]預制構件模板內側間隔頂設釘有條狀木塊，使澆筑形成的預制構件表面形成齒槽形，并根據預留鋼筋延伸位置預留孔洞。
[0024]本實用新型具有以下的特點和有益效果:
[0025](I)本實用新型應用了由鋼筋混凝土連接塊和連接鋼板組合的新型預制構件作為預埋件，埋設入混凝土基礎內，安裝效率高，而基礎混凝土澆筑只與有齒槽形外表鋼筋混凝土連接塊接觸，相比表面平整的鋼板下澆筑混凝土，前者結合形式強度更高，且為同種材料，變形基本一致。
[0026](2)本實用新型所述結構施工時，通過定位螺母限定預制構件在基礎中位置，調整水平調節螺母調節預制構件標高和水平角度，最后利用連接螺桿與基礎內配筋相連接，并且在預制構件四周設有預留鋼筋，保證了預制構件埋設精確、牢固。
[0027](3)預制構件上預留了貫通整體的排氣孔和振搗孔，使預制構件下基礎混凝土更密實，不會因氣泡淤積使新舊混凝土之間形成空氣夾層，保證了預埋件與基礎的連接強度。
[0028](4)本實用新型所采用的新型預制構件可在工廠或施工現場空地預制，工序獨立，可加快施工進度；構件制作是采用倒置澆筑，即將連接鋼板放置于下部，混凝土在其上方澆筑，由于重力作用，混凝土自動下壓，其中氣泡向上自由排出，混凝土與鋼板接觸面不留空隙，預制階段就避免了鋼板脫空。
[0029](5)預制構件中連接鋼板與鋼筋混凝土連接塊之間通過連接短筋加強連接，而且設置了預應力螺栓，增加兩者連接強度，即便后期隨著鋼結構使用過程反復震動引起鋼板與混凝土接觸不良，可通過調整預應力螺栓，再次施加預應力，調整鋼板與混凝土連接強度。
[0030]總之，本實用新型充分發揮組合預埋件安裝快捷、標高可調和抗震性能優越等特點，還避免了傳統組合預埋件中預埋鋼板與現澆混凝土接觸不良、易脫空等問題，采用相應的措施，既有前期鋼筋混凝土連接塊與基礎連接強度的保證，又有后期鋼板與混凝土可能連接失效后的補強，具有較高的技術經濟效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是本實用新型一種鋼結構與基礎預埋連接結構的示意圖；
[0032]圖2是本實用新型所述預制構件結構示意圖；
[0033]圖3是本實用新型所述預制構件上表面示意圖；
[0034]其中:1-基礎、2-鋼筋混凝土連接塊、3-連接鋼板、4-預應力螺栓、5-連接短筋、6-連接螺桿、7-排氣孔、8-水平調節螺母、9-定位螺母、10-振搗孔、11-預留鋼筋。

【具體實施方式】
[0035]本實施方式中混凝土配合比、澆筑施工技術要求，鋼材切割、焊接施工技術要求以及鋼筋綁扎、模板支設技術要求均不再累述，重點闡述本實用新型的實施方式。
[0036]圖1是本實用新型一種鋼結構與基礎預埋連接結構的示意圖；圖2是本實用新型所述預制構件結構示意圖；圖3是本實用新型所述預制構件上表面示意圖。參照圖Γ3所示，一種鋼結構與基礎預埋連接結構主要包括:基礎1、鋼筋混凝土連接塊2、連接鋼板3、預應力螺栓4、連接短筋5、連接螺桿6和預留鋼筋11等。
[0037]本實施例以600 X 800 X 20mm連接鋼板3，1000 X 1200 X 150mm鋼筋混凝土連接塊2制成預制構件為例。
[0038]預制構件除鋼筋混凝土連接塊2和連接鋼板3外，參數如下:預應力螺栓4采用M16六角螺栓,長度100mm,共計5組；連接短筋5采用直徑1mm螺紋鋼筋,長度30mm,于連接鋼板3下100 X 10mm等間隔焊接布置；連接螺桿6采用M42全螺紋螺柱，桿長350mm ;排氣孔7直徑10mm，貫穿預制構件，各排氣孔7間距不大于500mm ;水平調節螺母8和定位螺母9采用與連接螺桿6相匹配的六角螺栓；振搗孔10直徑80mm，貫穿預制構件，振搗孔10圓心距離連接鋼板3中心300mm，沿長邊左右對稱布置；預留鋼筋11采用直徑12mm螺紋鋼筋，長度分別為1300mm、1100mm,即兩端伸出預制構件預留長度均為150mm,間距200mm埋設于鋼筋混凝土連接段2中。
[0039]根據上述規格在基礎施工前完成預制構件制作后，進行基礎I施工。清平底面，支設澆筑模板，綁扎底板鋼筋。通過連接螺桿6將預制構件定位于構造鋼筋上，連接螺桿6從預制構件下部伸出150mm，上表面預留長度50mm。調整連接螺桿6上定位螺母9至設計連接處，采用綁扎或點焊的方式與基礎I結構鋼筋連接。定位完成后，通過水平調節螺母8調整預制構件水平度和標高，預留鋼筋11盡可能與基礎I構造筋連接，最終確定預制構件預埋位置。
[0040]完成預制構件安裝后，進行基礎I混凝土澆筑，除了常規振搗外，通過預制構件上振搗孔10進行預埋件下混凝土振搗，混凝土內氣泡從排氣孔7排出，使下部混凝土更密實，與預制構件粘結跟牢固。振搗結束后，采用更高一級的混凝土回灌封堵排氣孔7和振搗孔10，并處理鋼筋混凝土連接段2與基礎I混凝土交界處。
[0041]待基礎I混凝土達到設計強度后，清理連接鋼板3上表面可能殘留的混凝土等雜物，通過連接螺桿6預留段連接上部鋼結構，完成連接節點施工。
[0042]在后期使用過程中，若由于結構長期震動，導致連接鋼板2略有松動，可通過緊固預應力螺栓4螺母，再次提升連接鋼板3與鋼筋混凝土連接塊2連接強度。
[0043]鋼結構與基礎預埋連接結構的施工方法，主要包括以下步驟:
[0044]I)連接鋼板處理:根據設計要求切割鋼板，并在其上分別開設振搗孔10、排氣孔7和各類螺栓孔，在其一側焊接連接短筋5 ;
[0045]2)構件制作準備:將連接鋼板3放置于制作臺面上，帶連接短筋5面向上放置，支設模板，綁扎鋼筋混凝土連接塊2鋼筋，預埋塑料管作為排氣孔7和振搗孔10用；
[0046]3)燒筑預制構件:將預應力螺栓5和連接螺桿6定位后，向模具內燒筑混凝土(連接鋼板2在下方)，適當振搗后養護；
[0047]4)拆模修邊:待混凝土達到設計強度要求后，拆除模板，修整排氣孔7和振搗孔10孔口混凝土，防止堵孔，修補鋼筋混凝土連接塊2齒槽形表面；
[0048]5)安裝預制構件:通過調整連接螺桿6下部延伸段上的水平調節螺母8和定位螺母9高度，保證預制構件水平放置，并在基礎I內鋼筋上準確定位；
[0049]6)澆筑基礎:澆筑基礎I混凝土，通過預制構件上預留的振搗孔10，將預制構件下混凝土振搗密實，氣泡通過排氣孔7排出，保證新舊混凝土粘結緊密；
[0050]7)收尾工作:待基礎I混凝土養護結束后，采用強度等級更高的混凝土回灌排氣孔7和振搗孔10，拭去連接鋼板表面附著物，連接上部鋼結構，適當調節預應力螺栓5螺母。
【權利要求】
1.一種鋼結構與基礎預埋連接結構，其特征在于所述預埋連接結構由預制構件與基礎底板整體澆筑而成；預制構件為上表面鑲有連接鋼板的鋼筋混凝土連接塊，鋼筋混凝土連接塊四周設有與基礎內鋼筋相連接的預留鋼筋；連接鋼板范圍內設有多個貫穿預制構件的鋼結構連接螺桿，連接螺桿的下部延伸至基礎內。
2.根據權利要求1所述的鋼結構與基礎預埋連接結構，其特征在于所述預留鋼筋可由預制構件內主體鋼筋預留延伸長度穿出預制構件兩側而成，或單獨配筋橫向貫穿整塊預制構件而成。
3.根據權利要求1所述的鋼結構與基礎預埋連接結構，其特征在于所述連接螺桿采用全螺紋螺柱，在連接鋼板上部預留有連接鋼結構所需的長度，預制構件下表面設置水平調節螺母，延伸至基礎內連接螺桿端部設置有一層定位螺母。
4.根據權利要求1所述的鋼結構與基礎預埋連接結構，其特征在于所述預制構件的鋼筋混凝土連接塊和連接鋼板之間通過預應力螺栓增強連接，預制構件上預留有上下貫通的振搗孔及排氣孔，鋼筋混凝土連接塊下表面與側面均呈齒槽形，連接鋼板底部焊有連接短筋。
5.根據權利要求4所述的鋼結構與基礎預埋連接結構，其特征在于所述預應力螺栓布置于連接鋼板四角及中部，螺栓埋入鋼筋混凝土連接塊內，擰緊連接鋼板上螺母可對鋼筋混凝土連接塊和連接鋼板施加預應力。
6.根據權利要求4所述的鋼結構與基礎預埋連接結構，其特征在于所述連接短筋均勻布置于連接鋼板下表面，插入鋼筋混凝土連接塊內，并與鋼筋混凝土連接塊主筋連接。
【文檔編號】E04B1/41GK204059391SQ201420409980
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年7月23日 優先權日:2014年7月23日
【發明者】孫健, 高利陽, 孫濤 申請人:冠魯建設股份有限公司