专利名称：一种钢管柱的施工方法及所用的柱脚结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钢管柱(含钢管混凝土组合柱)的施工方法及所用的柱脚结构，属于建筑钢管柱的施工技术领域。
背景技术：
钢管柱(含钢管混凝土组合柱)在工业与民用建筑行业、桥梁行业得到了广泛应用，在水电站厂房排架结构中也有所应用。钢管柱是用钢管焊接起来的承力柱，一般把钢管柱分为柱身和柱脚两部分，钢管柱底部I 2米以下部分称为柱脚，I 2米以上部分称为柱身。目前，钢管柱刚接柱脚的形式主要有外露式柱脚、外包式柱脚和埋入式柱脚三种。上述三种形式均要求柱脚基础四周混凝土截面尺寸比柱脚截面大，且后两种形式还要求柱脚外包混凝土的深度不小于柱截面高度或直径的2 2.5倍。所以，当钢管柱柱身和/或柱脚截面较大，而柱脚基础混凝土尺寸受各种原因影响无法满足常规柱脚形式的布置需要时，往往限制了钢管柱的使用。而且，现行规范尚未涵盖承受动荷载的矩形钢管柱设计，如大中型水电站主厂房排架柱，因需承担大吨位(往往是一百吨级甚至几百吨级)桥机动荷载，受力大，要求排架柱截面尺寸大，而排架柱一般在主厂房上下游墙顶上布置，若上下游墙厚度已定且不能满足常规钢管柱柱脚形式的布置需要时，往往限制了排架柱使用钢管柱结构的可能。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种钢管柱的施工方法及所用的柱脚结构。适用于当柱脚基础混凝土尺寸受限制无法满足常规钢管柱柱脚施工时使用，从而克服钢管柱使用的局限性。本发明的技术方案
一种钢管柱的施工方法，按以下步骤施工:
①、首先浇筑柱脚一期混凝土基础；在一期混凝土基础顶面以下一定范围内预留二期混凝土柱脚槽，柱脚槽的形状与柱脚连接板外缘相对应，柱脚槽至少有两面大于柱脚管加连接板的宽度尺寸；
②、在二期混凝土柱脚槽内预埋锚栓和钢筋，预埋钢筋从一期基础面向下锚入至少一个锚固长度，并露出一期基础面至少一个锚固长度；露出部分的长度不等，间隔布置；锚固长度根据现行钢筋混凝土设计规范确定。③、待预埋柱脚锚栓和柱脚钢筋的混凝土凝固后，将钢管柱吊装在柱脚槽上，用螺母将钢管柱柱脚上的连接板与柱脚锚栓紧固；
④、用与一期混凝土强度等级相同或高一级的混凝土回填柱脚槽，使之与一期基础面平齐，把紧固螺母埋入混凝土内；
⑤、最后根据结构计算需要，在钢管柱柱身、柱脚或仅在柱脚内回填混凝土。前述钢管柱的施工方法中，所述步骤①中在一期混凝土基础顶面以下40 IOOcm处预留二期混凝土柱脚槽。前述钢管柱的施工方法中，所述步骤③中的钢管柱可以先将柱脚吊装在柱脚槽上，然后再将柱身吊装起来与柱脚连接，进行分段吊装；也可以先将柱身与柱脚连接好之后整体吊装。前述钢管柱的施工方法中所用的柱脚结构，包括柱身，柱身的底部设有柱脚；柱身为圆管或矩形管；柱脚包括柱脚管，柱脚管是与柱身形状相对应的管状；柱脚管底部的外壁设有连接板，连接板与柱脚管外壁之间设有一组加强筋板；连接板上设有一组连接孔；柱脚管内设有水平布置的一组拉筋和沿柱脚管内壁垂直布置的一组筋板；柱脚管内设有垂直布置的一组受力钢筋和一组柱芯钢筋。前述的柱脚结构中，当所述的柱脚管的截面为矩形时，至少矩形柱脚管的两条边底部的外壁设有连接板；两条边为邻边或对边。前述的柱脚结构中，所述一组加拉筋沿柱脚管高度方向分层设置，拉筋沿矩形柱脚管的长度方向水平设置。前述的柱脚结构中，所述拉筋采用型钢、钢板或钢筋，拉筋与为柱脚管内壁焊接。前述的柱脚结构中，所述一组筋板采用钢板，根据结构计算需要，沿矩形柱脚管内
壁设置。前述的柱脚结构中，当所述柱脚管的截面为圆管时，连接板的形状为圆环形或任意角度大于90度的扁形。前述的柱脚结构中，所述一组加拉筋沿柱脚管高度方向分层设置，相邻拉筋之间互为90度水平设置。与现有技术相比，本发明在设计上取消钢管柱柱脚端头封头底板，使柱脚基础预埋钢筋向上伸入柱脚混凝土内，形成柱脚钢结构与基础钢筋混凝土结构联合受力的刚接节点。同时，本发明柱脚基础混凝土平面尺寸只需任意两边比钢管柱截面尺寸大(现有技术要求柱脚基础四周都比钢管柱截面大)，通过钢管柱截面外任意两边焊接连接板、采用柱脚锚栓与柱下混凝土基础连接，保证钢管柱现场安装就位和施工期柱脚未浇注混凝土前空柱脚的固定，克服了柱脚基础混凝土因受各种原因影响无法加大以满足现有柱脚技术布置需要时钢管柱使用的局限，这种情况同样适用于在结构缝两边的钢管柱布置。而且，本发明钢管柱柱脚埋入基础混凝土内的深度较浅，一般只需40 100cm。而现有技术刚接柱脚外包混凝土的深度一般不小于柱截面高度或直径的1.5 2.5倍，当钢管柱截面高度或直径较大时，相应要求柱脚外包混凝土的深度很深，更凸显本发明节约钢材、降低成本的优势。本发明在某承担250/50t单小车桥式起重机荷载的水电站得到了具体应用和验证。该水电站的主厂房排架柱采用矩形钢管混凝土柱结构，下柱截面1.lmX2.2m (宽X高)，柱脚基础为主厂房上下游连续墙体，沿柱截面高度方向厚度为2.6m，钢管柱柱脚埋入墙体仅40cm (仅为柱截面高度的0.182倍)，且受压翼缘侧钢板与墙面齐平布置，钢管柱柱脚截面外两腹板两侧及受拉翼缘侧焊接连接板、与柱脚基础混凝土通过螺栓连接；在厂房结构缝两边的钢管柱柱脚，仅一侧腹板及受拉翼缘板外焊接连接板、与柱脚基础混凝土通过螺栓连接。
图1是截面为矩形管的钢柱脚结构示意 图2是截面为圆管的钢柱脚结构示意 图3是施工步骤①的示意 图4是施工步骤②的示意 图5是施工步骤③的示意 图6是施工步骤④的示意图。附图中的标记为:1_柱脚管，2-连接板，3-加强筋板，4-连接孔，5-拉筋，6-筋板，7-预埋受力钢筋，8- —期混凝土基础顶面，9-柱脚槽，10-锚栓，11-预埋柱芯钢筋，12- 二期混凝土，13-锚固长度。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。实施例。一种钢管柱的施工方法，按以下步骤施工:
①、如图3所示，首先浇筑柱脚一期混凝土基础；在一期混凝土基础顶面8以下40cm(—般为40 100cm)处预留二期混凝土柱脚槽9，柱脚槽的形状与柱脚连接板2外缘相对应，柱脚槽至少有两面大于柱脚管加连接板2的宽度尺寸；
②、如图4所示，在二期混凝土柱脚槽内预埋锚栓10和钢筋7、钢筋11，预埋受力钢筋7和预埋柱芯钢筋11从一期基础面向下锚入至少一个锚固长度，并露出一期基础面至少一个锚固长度13 ;露出部分的长度不等，间隔布置；
③、如图5所示，待预埋柱脚锚栓10和预埋钢筋7、11的混凝土凝固后，将钢管柱吊装在柱脚槽9上，用螺母将柱脚上的连接板2与柱脚锚栓10紧固；吊装时，可以先将柱脚吊装在柱脚槽上，然后再将柱身吊装起来与柱脚连接，进行分段吊装；也可以先将柱身与柱脚连接好之后整体吊装。④、如图6所示，用与一期混凝土强度等级相同或高一级的混凝土回填柱脚槽，使之与一期基础面平齐，把紧固螺母埋入混凝土内；
⑤、最后根据结构计算需要，在钢管柱柱身、柱脚或仅在柱脚内回填混凝土。前述钢管柱的施工方法中所用的柱脚结构，如图1和图2所示。包括柱身，柱身的底部设有柱脚；柱身为圆管或矩形管；柱脚包括柱脚管1，柱脚管I是与柱身形状相对应的管状；柱脚管I底部的外壁设有连接板2，连接板2与柱脚管I外壁之间设有一组加强筋板3 ;连接板2上设有一组连接孔4 ;柱脚管I内设有水平布置的一组拉筋5和沿柱脚管I内壁垂直布置的一组筋板6 ;柱脚管I内设有垂直布置的一组预埋受力钢筋7和预埋柱芯钢筋11。当柱脚管I的截面为矩形时，如图1所示。至少矩形柱脚管的两条边底部的外壁设有连接板2 ;两条边为邻边或对边。前述一组拉筋5沿柱脚管高度方向分层设置，拉筋5沿矩形柱脚管的长度方向水平设置。前述拉筋5采用型钢、钢板或钢筋，拉筋5与为柱脚管I内壁焊接。前述一组筋板6采用钢板，根据结构计算需要，沿矩形柱脚管内壁设置。当柱脚管I的截面为圆管时，如图2所示。连接板2的形状为圆环形或任意角度大于90度的扁形。前述一组拉筋5沿柱脚管高度方向分层设置，相邻拉筋5之间互为90度水平设置。对本发明的几点具体说明:
1、在施工前，根据结构布置要求，确定钢管柱的平面布置形式及钢管柱柱脚外侧可焊接连接板的数量；根据有关结构计算成果，确定柱脚锚栓及柱脚钢筋的大小及数量。2、在制作柱脚时，在柱脚范围内沿柱纵轴线布置一层或几层沿矩形长度方向布置的拉筋5，拉筋可以采用型钢、钢板或钢筋，拉筋与柱脚管的内壁焊接。布置拉筋的范围一般从柱底算起Im以上，一般取1.5 2m。柱脚管内的拉筋布置不能影响柱脚内预埋受力钢筋7和预埋柱芯钢筋11穿过；制作柱脚时，在柱脚外侧焊接连接板2，并在连接板2上开设连接孔4。
权利要求
1.一种钢管柱的施工方法，其特征在于:该方法按以下步骤施工: ①、首先浇筑柱脚一期混凝土基础；在一期混凝土基础顶面以下一定范围内预留二期混凝土柱脚槽，柱脚槽的形状与柱脚连接板外缘相对应，柱脚槽至少有两面大于柱脚管加连接板的宽度尺寸； ②、在二期混凝土柱脚槽内预埋锚栓和钢筋，预埋钢筋从一期基础面向下锚入至少一个锚固长度，并露出一期基础面至少一个锚固长度；露出部分的长度不等，间隔布置；锚固长度根据现行钢筋混凝土设计规范确定； ③、待预埋柱脚锚栓和柱脚钢筋的混凝土凝固后，将钢管柱吊装在柱脚槽上，用螺母将钢管柱柱脚上的连接板与柱脚锚栓紧固； ④、用与一期混凝土强度等级相同或高一级的混凝土回填柱脚槽，使之与一期基础面平齐，把紧固螺母埋入混凝土内； ⑤、最后根据结构计算需要，在钢管柱柱身、柱脚或仅在柱脚内回填混凝土。
2.根据权利要求1所述钢管柱的施工方法，其特征在于:所述步骤①中在一期混凝土基础顶面以下40cm IOOcm处预留二期混凝土柱脚槽。
3.根据权利要求1所述钢管柱的施工方法，其特征在于:所述步骤③中的钢管柱可以先将柱脚吊装在柱脚槽上，然后再将柱身吊装起来与柱脚连接，进行分段吊装；也可以先将柱身与柱脚连接好之后整体吊装。
4.权利要求1、2或3所述钢管柱的施工方法中所用的柱脚结构，其特征在于:包括柱身，柱身的底部设有柱脚；柱身为圆管或矩形管；柱脚包括柱脚管(I)，柱脚管(I)是与柱身形状相对应的管状；柱脚管(I)底部的外壁设有连接板(2)，连接板(2)与柱脚管(I)外壁之间设有一组加强筋板(3);连接板(2)上设有一组连接孔(4);柱脚管(I)内设有水平布置的一组拉筋(5)和沿柱脚管(I)内壁垂直布置的一组筋板(6);柱脚管(I)内设有垂直布置的一组受力钢筋(7)和柱芯钢筋(11)。
5.根据权利要求4所述的柱脚结构，其特征在于:当所述的柱脚管(I)的截面为矩形时，至少矩形柱脚管的两条边底部的外壁设有连接板(2);两条边为邻边或对边。
6.根据权利要求5所述的柱脚结构，其特征在于:所述一组拉筋(5)沿柱脚管高度方向分层设置，拉筋(5)沿矩形柱脚管的长度方向水平设置。
7.根据权利要求6所述的柱脚结构，其特征在于:所述拉筋(5)采用型钢、钢板或钢筋，拉筋(5)与为柱脚管(I)内壁焊接。
8.根据权利要求5所述的柱脚结构，其特征在于:所述一组筋板(6)采用钢板，根据结构计算需要，沿矩形柱脚管内壁设置。
9.根据权利要求4所述的柱脚结构，其特征在于:当所述柱脚管(I)的截面为圆管时，连接板(2)的形状为圆环形或任意角度大于90度的扁形。
10.根据权利要求9所述的柱脚结构，其特征在于:所述一组拉筋(5)沿柱脚管高度方向分层设置，相邻拉筋(5)之间互为90度水平设置。
全文摘要
本发明公开了一种钢管柱的施工方法及所用的柱脚结构。其方法按以下步骤施工①浇筑柱脚一期混凝土基础，并预留二期混凝土柱脚槽；②柱脚槽内预埋锚栓和钢筋；③待预埋柱脚锚栓和柱脚钢筋的混凝土凝固后，将钢管柱吊装在柱脚槽上紧固；④将柱脚槽与一期基础面填平；⑤在柱脚管内或/和柱身内回填混凝土。本发明取消钢管柱柱脚端头封头底板，使柱脚基础受力钢筋向上伸入柱脚混凝土内，形成柱脚钢结构与基础钢筋混凝土结构联合受力的刚接节点。本发明构造简单、施工方便、传力明确，可克服钢管柱使用的局限性。
文档编号E04G21/00GK103161262SQ20111042684
公开日2013年6月19日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者覃丽钠, 陈宏 , 马青 申请人:中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院