[發明專利]一種減小承臺高度的外伸梁式埋入柱腳構造及施工方法

在審

• 申請號: 201911041163.3
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110644526A
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 李宗凱;張伯英;溫雅歌;鞏同川;劉金栓;田磊;朗晴;魯廣;周牧;杜軍杰
• 申請（專利權）人: 北京市市政工程設計研究總院有限公司;中鐵電氣化局集團北京建筑工程有限公司;中建鋼構有限公司
• 主分類號: E02D27/42
• 分類號: E02D27/42;E02D27/14;E04C3/36
• 代理公司: 11230 北京萬科園知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 張亞軍;陳憲忠

一種減小承臺高度的外伸梁式埋入柱腳構造及施工方法，構造包括承臺、框架柱、基樁，框架柱包括型鋼，框架柱柱根部的型鋼插入承臺內，基樁以框架柱為中心分散對稱布置于承臺下方，且其樁頂穿過墊層并嵌入承臺底部，型鋼埋置于承臺內的部分以其軸線為中心向周邊各基樁設置外伸型鋼梁，外伸型鋼梁截面形狀為H型或方管型，各外伸型鋼梁一端固定連接在框架柱的型鋼上與型鋼形成一整體鋼構件，另一端延伸到基樁樁頭上方并使其端部伸過基樁中心；框架柱柱根部的型鋼及外伸型鋼梁通過其底部的支撐鋼架支撐在下部的墊層上，并整體用混凝土澆筑于承臺之中。本發明可解決現有技術中承臺高度過大造成不必要的浪費且不便于施工的技術問題。

技術領域

本發明涉及建筑結構設計與土建施工技術領域，具體為一種減小承臺高度的外伸梁式埋入柱腳構造及施工方法。

背景技術

組合結構柱或鋼結構柱埋入式柱腳節點的合理設計是保證整體結構承載安全可靠的關鍵。對組合結構框架柱，現行《組合結構設計規范》JGJ138要求型鋼混凝土柱及矩形鋼管混凝土柱的埋入式柱腳，其型鋼在基礎中(包括基礎底板或承臺)的埋置深度不應小于柱型鋼截面高度的2.0倍；圓形鋼管混凝土柱的埋入式柱腳，其型鋼在基礎中的埋置深度不應小于柱型鋼截面高度的2.5倍。標準圖集給出如圖1所示的埋入式柱腳節點做法。對鋼結構柱，現行《高層民用建筑鋼結構技術規程》JGJ99要求H型截面柱的埋置深度不應小于鋼柱截面高度的2.0倍；箱型柱的埋置深度不應小于鋼柱截面長邊的2.5倍；圓型柱的埋置深度不應小于柱外徑的3.0倍，標準圖集給出如圖2所示的埋入式柱腳節點做法。規范做上述規定的主要目的有二，其一是通過控制型鋼在承臺中的最小埋置深度從而使框架柱有效嵌固于承臺基礎，規范規定當僅有1層地下室或無地下室時，需執行上述要求。其二是當柱下設置多樁承臺承載時，充足的埋置深度可保證柱內力通過型鋼與混凝土之間的粘結可靠傳遞至承臺并最終傳遞至基樁，并使承臺具備足夠的剛度以調平各基樁之間分擔的內力。

然而，框架柱內的型鋼截面形式和尺寸是需要通過計算確定的，如果型鋼截面尺寸較大，參考規范和圖集的做法通常會造成承臺高度過大。表1為按現行規范和圖集所述柱腳節點做法，框架柱型鋼埋置深度計算公式、最小埋置深度構造要求及承臺最小高度匯總表。表2列舉了幾種實際工程中經常遇到的不同截面形式不同型鋼截面尺寸(型鋼混凝土柱截面長邊尺寸或外徑為1.0m、鋼管混凝土柱或鋼柱為1.5m)下的框架柱，按現行規范和圖集要求所需的承臺最小高度。而實際結構計算往往并不需要如此厚的承臺。也即當型鋼截面尺寸較大時，埋入式柱腳的承臺高度大多由規范構造埋置深度要求所控制，不但造成浪費，而且承臺埋深的增加使施工難度加大，當遇地下水時則更為不便。此外，現行規范和圖集給出的節點做法還需設置定位螺栓，目的是為了保證柱型鋼施工過程中的有效固定，設置定位螺栓處的承臺高度還需局部加大，也即承臺高度進一步增大，加厚斜坡部位的樁頭連接也較難施工，如圖1、圖2所示。

表1采用規范和圖集做法，框架柱型鋼埋置深度計算公式、最小埋置深度構造要求及承臺最小高度

注：1、“定位螺栓部位承臺最小高度”一欄為定位螺栓處承臺高度與局部加深高度的總高度。

2、“型鋼埋置深度計算公式”一欄中：h_s為型鋼埋置深度；M為埋入式柱腳彎矩設計值；b_r為型鋼混凝土柱垂直于計算彎曲平面方向的箍筋邊長；b為矩形鋼管混凝土柱垂直于計算彎曲平面方向的柱邊長；D為鋼管外徑；f_c為基礎混凝土抗壓強度設計值。

表2不同截面形式框架柱及型鋼尺寸下，按現行規范和圖集要求所需承臺最小高度舉例

注：1、“型鋼截面尺寸”一欄，十字型時：翼緣寬x截面寬x腹板厚x翼緣厚，H型時：翼緣寬x截面高x腹板厚x翼緣厚；方管時：截面長x截面寬x壁厚；圓形時：外徑x壁厚。