[實用新型]一種預應力錨栓柱腳節點連接結構

有效

• 申請號: 201720183173.0
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN206873633U
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 劉君峰;張紅星
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E04B1/38
• 分類號: E04B1/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于建筑結構的技術領域，具體為一種預應力錨栓柱腳節點連接結構。

背景技術

普通錨栓被大量應用于鋼柱腳與混凝土基礎的連接，這種連接對施工精度的要求相對較為寬容，因而有施工便利的優點，但普通錨栓的連接有以下顯著缺點：

（1）設計強度低，不僅導致錨栓用鋼量的增加，還使整個柱腳節點體積增大，特別是柱腳底板面積增大，進而引起彎矩加大，設計板厚增加，使鋼材用量顯著增多；

（2）受力不明確，這是因為主體結構計算中選用的節點形式與真實節點的差異造成的，比如在輕鋼門架設計中，由于柱腳抗彎剛度不連續的原因，通常將柱腳視為鉸接，這一假定在總體上是正確的，也是偏于安全的，但如果將這樣計算得到的柱腳內力用到錨栓設計中，就造成錨栓的受力不明確，而實際上，錨栓柱腳是有一定抗彎剛度的，只是其底板與混凝土面局部脫離接觸后的抗彎剛度突然減小，不能與鋼柱的抗彎剛度相當。

由于普通錨栓柱腳抗彎剛度的不連續，不能作為剛接柱腳，所以目前相關規范都將埋入式柱腳或外包式柱腳作為剛接柱腳的主要形式。雖然埋入式柱腳或外包式柱腳的抗彎剛度及剛度都達到剛接標準，但仍有以下主要缺點：

（1）在埋入段或外包段高度范圍內，材料重復使用，鋼柱的強度不能代替柱筋的強度，柱筋的強度也不能代替鋼柱的強度，因此這種柱腳用鋼量大且不經濟；

（2）外包式柱腳使得建筑有效使用面積減少；

（3）埋入式柱腳的鋼柱埋入段遭遇基礎水平連梁鋼筋或地下室墻梁、墻板鋼筋的穿越，造成施工難度很大，進度受影響，且費用高昂。

由于現有的普通錨栓柱腳和兩種剛接柱腳有上述缺點，所以應該在適當的條件下對設計和施工方法做改進，以達到既安全適用又經濟的結構設計目標。

預應力錨栓和普通錨栓的區別在于要對錨栓施加預拉力，預拉力的大小相當于高強度螺栓的預拉力值。其受力機理為：錨栓的預拉力對柱墩混凝土產生預壓力，柱墩在工作階段受彎時，受壓區壓應力略增大而錨栓預拉力松弛，所以壓應力增大很少，受拉區錨栓預拉應力有增大趨勢，但因混凝土壓應力松弛，拉應力增大很少，錨栓預拉力導致的錨栓頂板對混凝土柱墩頂的壓力產生的摩擦力可以抵抗剪力，由于錨栓所受拉力設計值僅為預應力錨栓預拉力值的80%，所以混凝土在結構使用期內始終保持受壓狀態，結構受力狀態恒定。

預應力錨栓的設計強度應按高強螺栓的設計強度取值，也可按預應力混凝土中的預應力鋼筋強度取值，因為這幾種受力狀態都是相當的。因此預應力錨栓設計強度比同樣材質的普通錨栓強度提高1.53倍，對節約錨栓用鋼量和柱腳節點用鋼量都有很大優越性。

預應力錨栓在設計中應有構造措施保證其受力的準確性。主要構造措施即錨栓與混凝土之間應用PVC套管分離，使錨栓張拉時在套管高度范圍內可以擺脫混凝土的粘結力而自由伸長，并使此段混凝土受到均勻的壓力，也使錨栓拉伸時吸取較多的變形能而達到防松防振效果。套管與錨栓之間的間隙可使柱腳套入錨栓時還有較小的調整余地，且錨栓由此彎曲所引起的次應力足夠微小可忽略不計。

在以往的工程實踐中或在國外設計的項目中也有預應力錨栓，但由于沒有專門設備，加之錨栓較粗所以用扭矩法對錨栓施加預拉力很難達到標準。許多情況下，用大力扳手扳不動則算達到標準，但是有時錨栓因受巨大的拉扭復合應力而斷裂。錨栓斷裂后很難補救，所以這種方法受到極大限制。為了解決這個問題可用直接張拉法即液壓張拉器對錨栓施加預拉力。直接張拉法可精確施加預拉力，又不產生扭矩，使螺桿處于純受拉的簡單應力狀態，以提高結構的強度和韌性。

預應力錨栓的優點：

（1）適用于錨栓受力大的節點，特別是采用高強螺栓的節點；

（2）可明確錨栓受力，使得錨栓處于簡單應力狀態，錨栓預拉力引起的壓力以及摩擦力可抗剪，錨栓受拉但節點達到剛接。提高了錨栓的強度，節約錨栓和節點其他部分的用鋼量；

（3）高強螺栓可用于錨栓連接，由于采用直接張拉法施工，其強度比現在高強螺栓強度還高1.2倍，比現有錨栓強度增加更多。采用直接張拉法施工時，預應力錨栓強度比傳統錨栓強度提高了1.53倍；

改變目前普遍認為只有鋼柱埋入混凝土基礎才算剛接的觀點，避免鋼柱和混凝土中鋼筋復雜交叉，節約材料，簡化施工。

發明內容