专利名称：一种型钢支撑与混凝土支撑的连接结构及施工方法
技术领域：
本发明涉及土木工程技术领域，尤其涉及基坑支护的内支撑结构与施工方法，及其型钢材料的回收利用。
背景技术：
在城市地下空间的开发过程中，随着开发强度和面积的增加，其地下空间的平面形状将随周边的环境变化而变化，呈不规则的多边形或弧形，平面尺寸较大等情况，这给基坑支护工程带来了许多难题。相对于一个平面尺寸较小的矩形基坑，不规则的多边形大尺寸基坑，其支护结构的受力及其布撑的难度很高，常会引起受力与变形不均，以及变形难以 控制的困难。对于较小尺寸的矩形平面基坑支护，常采用的内支撑结构主要有钢筋混凝土桁架式结构和型钢桁架式结构。而对不规则的、大尺寸平面基坑支护，一般采用钢筋混凝土桁架式内支撑结构，他具有支护刚度高，布撑能随边界形状变化等优点，但有施工工期较长，基坑开挖困难，支撑材料不可复用，支护成本较高，支撑拆除产生的建筑垃圾处理难等问题；型钢结构支撑虽然具有施工方便，不需养护，施工工期短，支护成本低、材料可以复用等优点，但也有支护刚度不高，边界形状不规则时难以布撑等不足，不适用于大尺寸平面基坑或不规则平面的基坑支护。
发明内容
为了在形状不规则、大面积的深基坑支护工程中，克服现行基坑支护的支撑结构材料单一，要么支护材料不能重复使用且施工工期长，要么支护刚度不足，布撑困难等问题，本发明提供一种型钢支撑与混凝土支撑的连接结构及其施工方法，其关键在于如何实现型钢支撑与钢筋混凝土支撑的连接。为解决上述问题，本发明采用以下技术方案一种型钢支撑与混凝土支撑的连接结构，包括有H型钢支撑、H钢结构连接件和钢筋混凝土支撑，其特征是，H钢结构连接件和钢筋混凝土支撑水平叠放在一起，钢筋混凝土支撑上设有预埋连接螺栓，H钢结构连接件一侧通过预埋连接螺栓以可拆卸方式连接钢筋混凝土支撑，H钢结构连接件另一侧与H型钢支撑通过可拆卸式高强螺栓连接。该结构将H型钢支撑与钢筋混凝土支撑结合在一个基坑支护平面内，在较长的对撑或角撑和不规则边界位置采用钢筋混凝土结构，在规则的边界上和较短的对撑或角撑位置采用H型钢结构，具有抗剪强度大、连接方便快速、H型钢可回收复用等优点，达到了缩短工期、降低工程造价、基坑支护工程低碳环保的目标。H钢结构连接件位于钢筋混凝土支撑截面的中部，在H钢结构连接件的两侧翼缘上，按一定间距分布多个螺栓孔，一侧的螺栓孔用于连接预埋连接螺栓，另一侧的螺栓孔用于连接H型钢支撑。预埋连接螺栓穿过H钢结构连接件一侧翼缘上的螺栓孔，并通过可拆卸螺母紧固。增加H钢结构连接件与钢筋混凝土支撑之间预埋连接螺栓上螺母的扭矩，能增加H钢结构连接件与钢筋混凝土支撑接点之间的摩阻力。H型钢支撑上设有预留螺栓孔，高强螺栓穿过预留螺栓孔和H钢结构连接件另一侧翼缘上的螺栓孔通过可拆卸螺母紧固。增加H钢结构连接件与H型钢支撑之间高强螺栓上螺母的扭矩，能增加H钢结构连接件与H型钢支撑接点之间的摩阻力。预埋连接螺栓呈一字形、L形或U形，预埋连接螺栓与钢筋混凝土支撑中的钢筋相连。预埋连接螺栓与混凝土有足够的粘结面，能方便与钢筋混凝土支撑内的钢筋相焊接。上述型钢支撑与混凝土支撑的连接结构的施工方法，包括以下步骤第一步，在钢筋混凝土支撑的位置上绑扎钢筋；第二步，在H型钢支撑与钢筋混凝土支撑的连接位置找平，安装一个定位架，将H钢结构连接件固定；第三步，将预埋连接螺栓一端与钢结构连接件的螺栓孔相连，另一端与钢筋混凝土支撑中的钢筋相连接；第四步，在钢筋混凝土支撑的内、外侧立模板，浇筑混凝土，并养护至一定龄期，达到设计要求强度时，用螺母拧紧预埋连接螺栓，使钢结构连接件与钢筋混凝土支撑连接到一起;第五步，将H型钢支撑与钢结构连接件相连。在第二步前，沿钢筋混凝土支撑位置挖槽，为支撑施工留出空间。在第二步中，定位架为固定在钢筋混凝土支撑下面土层中的钢架，钢筋混凝土支撑浇筑完成后可拆除这个临时固定的钢架，钢结构连接件安设在定位架上。在第三步中，钢筋混凝土支撑内的钢筋和预埋连接螺栓相互连接，连接方式为绑扎或者焊接连接。在第四步中，内侧模板部分利用H钢结构连接件，并将螺栓孔用胶泥封住。在H钢结构连接件的翼缘上下各接一长钢板，与翼缘一起作模板。工程结束后，拧开H钢结构连接件与钢筋混凝土支撑之间的连接螺母，利用顶升器将H钢结构连接件与钢筋混凝土支撑脱开，将H型钢支撑吊出回收利用。顶升器水平安装在H钢结构连接件内，顶升器一端顶在预埋连接螺栓上，另一端顶在H钢结构连接件的翼缘上，开动顶升器，以预埋连接螺栓作为不动支点，将H钢结构连接件从钢筋混凝土支撑上顶开。本发明的优点在于，该连接接结构具有抗剪强度大、连接方便快速、H型钢可回收复用等优点，达到了缩短工期、降低工程造价的目的。在不规则形状的大尺寸平面基坑的支护中，为了充分发挥钢筋混凝土支撑和型钢结构支撑的各自优点，将型钢支撑与混凝土支撑结合起来应用将是基坑支护发展的方向，这样既可以减少钢筋混凝土的用量，又能将H型钢重复利用，达到节能减排的目的。
图I是本发明提出的H型钢支撑与钢筋混凝土支撑的连接结构的剖面图；图2是该连接结构的平面图。
具体实施方式
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为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。参看图I和图2，在钢筋混凝土支撑2中设置多只预埋连接螺栓4，H钢结构连接件3的两侧翼缘上按一定间距分布成排螺栓孔，将预埋连接螺栓4的一端与钢筋混凝土支撑2中的钢筋5相连，另一端与H钢结构连接件3相连，然后浇筑钢筋混凝土支撑2中的混凝土，待养护一定时间后，将H型钢支撑I与H钢结构连接件3通过螺栓6相连即可。该结构将H型钢支撑I与钢筋混凝土支撑2结合在一个基坑支护平面内，在较长的对撑或角撑和不规则边界位置采用钢筋混凝土结构，在规则的边界上和较短的对撑或角撑位置采用型钢结构。这种连接结构具有抗剪强度大、连接方便快速、H型钢可回收复用等优点，达到了缩短工期、降低工程造价、基坑支护工程低碳环保的目标。H钢结构连接件3位于钢筋混凝土支撑截面的中部，在H钢结构连接件3的两侧翼缘上，按一定间距分布多个螺栓孔，一侧的螺栓孔用于连接预埋连接螺栓4，另一侧的螺栓 孔用于连接H型钢支撑I。预埋连接螺栓4穿过H钢结构连接件3 —侧翼缘上的螺栓孔通过可拆卸螺母紧固。增加H钢结构连接件3与钢筋混凝土支撑2之间连接螺栓上螺母的扭矩，能增加H钢结构连接件3与钢筋混凝土支撑2接点之间的摩阻力。H型钢支撑I上设有预留螺栓孔，高强螺栓穿过预留螺栓孔和H钢结构连接件另一侧翼缘上的螺栓孔通过可拆卸螺母紧固。增加H钢结构连接件3与H型钢支撑I之间高强螺栓上螺母的扭矩，能增加H钢结构连接件与H型钢支撑接点之间的摩阻力；所述预埋连接螺栓4呈一字形、L形或U型。预埋连接螺栓与混凝土有足够的粘结面，能方便与钢筋混凝土支撑上的配筋相焊接。使得H钢结构连接件3具有足够的承载力。预埋连接螺栓4与钢筋混凝土支撑2中的钢筋5相连。具体的施工方法如下第一步在钢筋混凝土支撑2的位置上绑扎钢筋5，按设计要求在钢筋混凝土牛腿位置配置足够的抗剪钢筋。第二步在H型钢支撑I与钢筋混凝土支撑2的连接位置找平，安装一个定位架，将H钢结构连接件3固定，H钢结构连接件3的两侧翼缘上钻上多个螺栓孔。定位架为固定在支撑下面土层中的钢架，钢筋混凝土支撑浇筑完成后可以拆除这个临时固定的钢架，H钢结构连接件是安设在定位架上。第三步将预埋的连接螺栓4 一端与H钢结构连接件3的螺栓孔相连，另一端与钢筋混凝土支撑中的钢筋5相连接，采用焊接或绑扎方法连接。在第二步前，沿钢筋混凝土支撑2位置挖槽，为支撑施工留出空间。第四步在钢筋混凝土支撑2的内、外侧立模板，内侧模板部分利用H钢结构连接件3，并将H型钢结构连接件上的螺栓孔用胶泥封住。由于H钢结构连接件3位于钢筋混凝土支撑2截面的中部，为立模方便，需在H钢结构连接件3的翼缘上下各接一长钢板，与翼缘一起作模板；浇筑混凝土，并养护至一定龄期，达到设计要求强度时，将预埋连接螺栓4上的螺母拧紧到设计要求的扭矩。第五步将H型钢支撑I与H钢结构连接件3相连，通过H型钢支撑上的预留螺栓孔，用高强螺栓6连接，将螺母拧紧到设计要求的扭矩，即可实现H型钢支撑I与H钢结构连接件3的连接。通过上述步骤和施工方法，即可实现H型钢支撑与钢筋混凝土支撑的组合应用，这种组合不仅能满足不规则大面积深基坑支护的要求，而且能充分发挥这两种材料支撑的支护优势。当基坑支护工程完成后，可按下列步骤完成拆除和重复利用。第一步拧开H钢结构连接件3与钢筋混凝土支撑2上的连接螺母；第二步在H钢结构连接件3上水平安设一个专用的顶升器，一端顶在预埋的螺栓4上，另一端顶在H钢结构连接件3的翼缘上；第三步开动顶升器，将预埋连接螺栓4作为不动支点，顶升器将H钢结构连接件3慢慢地从钢筋混凝土支撑中顶出；第四步当预埋连接螺栓4完全与H钢结构连接件3脱开时，方能将H型钢支撑I 吊出，即可实现型钢材料的重复利用。本发明的优点如下I. H型钢与钢筋混凝土梁通过地脚螺栓紧密相连，通过协调一致地共同工作，可以阻止型钢的局部屈曲，并能显著改善型钢的出平面扭转屈曲性能，使型钢的钢材强度得以充分发挥。2.钢支撑通过与型钢相连，可有效分散钢支撑端头的局部压应力，避免了传统支撑局部承压不够造成的混凝土局部压碎而引起的支撑的过大变形。3.在基坑支护结构中，围檩的轴力、弯矩、剪力往往都很大，通过型钢与混凝土梁的协调一致地共同工作，可以使围檩构件的受压、受剪、受弯承载力大幅度提高，即节约了钢材，又减小了构件的截面面积，同时，还有利于减小基坑维护结构的变形。4.同时，H型钢在混凝土梁的侧面，在浇灌混凝土时，可以兼作模板作用，减少模板的用量。5.本发明将型钢支撑和混凝土进行组合构成组合支撑，满足不规则形状基坑的支撑要求(不规则难以使用钢支撑)，必须用钢筋混凝土支撑。6.不同类型的支撑组合，可以满足基坑周边不同的变形要求。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
权利要求
1.一种型钢支撑与混凝土支撑的连接结构，包括有H型钢支撑、H钢结构连接件和钢筋混凝土支撑，其特征是，H钢结构连接件和钢筋混凝土支撑水平叠放在一起，钢筋混凝土支撑上设有预埋连接螺栓，H钢结构连接件一侧通过预埋连接螺栓以可拆卸方式连接钢筋混凝土支撑，H钢结构连接件另一侧与H型钢支撑通过可拆卸式高强螺栓连接。
2.根据权利要求I所述的一种型钢支撑与混凝土支撑的连接结构，其特征是，H钢结构连接件位于钢筋混凝土支撑截面的中部，在H钢结构连接件的两侧翼缘上，按一定间距分布多个螺栓孔，一侧的螺栓孔用于连接预埋连接螺栓，另一侧的螺栓孔用于连接H型钢支撑。
3.根据权利要求2所述的一种型钢支撑与混凝土支撑的连接结构，其特征是，预埋连接螺栓穿过H钢结构连接件一侧翼缘上的螺栓孔，并通过可拆卸螺母紧固。
4.根据权利要求3所述的一种型钢支撑与混凝土支撑的连接结构，其特征是，H型钢支撑上设有预留螺栓孔，高强螺栓穿过预留螺栓孔和H钢结构连接件另一侧翼缘上的螺栓孔通过可拆卸螺母紧固。
5.根据权利要求I所述的一种型钢支撑与混凝土支撑的连接结构，其特征是，预埋连接螺栓呈一字形、L形或U形。
6.根据权利要求I所述的一种型钢支撑与混凝土支撑的连接结构，其特征是，预埋连接螺栓与钢筋混凝土支撑中的钢筋相连。
7.一种型钢支撑与混凝土支撑的连接结构的施工方法，其特征是，包括以下步骤 第一步，在钢筋混凝土支撑的位置上绑扎钢筋； 第二步，在H型钢支撑与钢筋混凝土支撑的连接位置找平，安装一个定位架，将H钢结构连接件固定； 第三步，将预埋连接螺栓一端与钢结构连接件的螺栓孔相连，另一端与钢筋混凝土支撑中的钢筋相连接； 第四步，在钢筋混凝土支撑的内、外侧立模板，浇筑混凝土，并养护至一定龄期，达到设计要求强度时，用螺母拧紧预埋连接螺栓，使钢结构连接件与钢筋混凝土支撑连接到一起; 第五步，将H型钢支撑与钢结构连接件相连。
8.根据权利要求7所述的一种型钢支撑与混凝土支撑的连接结构的施工方法，其特征是，在第二步前，沿钢筋混凝土支撑位置挖槽，为支撑施工留出空间。
9.根据权利要求7所述的一种型钢支撑与混凝土支撑的连接结构的施工方法，其特征是，在第二步中，定位架为固定在钢筋混凝土支撑下面土层中的钢架，钢筋混凝土支撑浇筑完成后可拆除这个临时固定的钢架，钢结构连接件安设在定位架上。
10.根据权利要求7所述的一种型钢支撑与混凝土支撑的连接结构的施工方法，其特征是，在第三步中，钢筋混凝土支撑内的钢筋和预埋连接螺栓相互连接，连接方式为绑扎或者焊接连接。
11.根据权利要求7所述的一种型钢支撑与混凝土支撑的连接结构的施工方法，其特征是，在第四步中，内侧模板部分利用H钢结构连接件，并将螺栓孔用胶泥封住。
12.根据权利要求11所述的一种型钢支撑与混凝土支撑的连接结构的施工方法，其特征是，在H钢结构连接件的翼缘上下各接一长钢板，与翼缘一起作模板。
13.根据权利要求7所述的一种型钢支撑与混凝土支撑的连接结构的施工方法，其特征是，工程结束后，拧开H钢结构连接件与钢筋混凝土支撑之间的连接螺母，利用顶升器将H钢结构连接件与钢筋混凝土支撑脱开，将H型钢支撑吊出回收利用。
14.根据权利要求13所述的一种型钢支撑与混凝土支撑的连接结构的施工方法，其特征是，顶升器水平安装在H钢结构连接件内，顶升器一端顶在预埋连接螺栓上，另一端顶在H钢结构连接件的翼缘上，开动顶升器，以预埋连接螺栓作为不动支点，将H钢结构连接件从钢筋混凝土支撑上顶开。
全文摘要
本发明提出一种型钢支撑与混凝土支撑的连接结构，包括有H型钢支撑、H钢结构连接件和钢筋混凝土支撑，其特征是，钢结构连接件和钢筋混凝土支撑水平叠放在一起，钢筋混凝土支撑上设有预埋连接螺栓，钢结构连接件一侧通过预埋连接螺栓以可拆卸方式连接钢筋混凝土支撑，钢结构连接件另一侧与型钢支撑通过可拆卸式高强螺栓连接。将型钢支撑与钢筋混凝土支撑给合在一个基坑支护平面内，在较长的对撑或角撑和不规则边界位置采用钢筋混凝土结构，在规则的边界上和较短的对撑或角撑位置采用型钢结构。这种连接接点具有抗剪强度大、连接方便快速、型钢可回收复用等优点，达到了缩短工期、降低工程造价、基坑支护工程低碳环保的目标。
文档编号E02D17/02GK102704492SQ20121019120
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月11日 优先权日2012年6月11日
发明者刘全林, 宋伟民, 张涵, 范君宇 申请人:上海强劲地基工程股份有限公司