一种用于可恢复功能结构的可更换柱脚的制作方法

本发明属于结构工程钢结构技术领域，特别地涉及一种用于可恢复功能结构的可更换柱脚。

背景技术：

钢框架结构是抗震设计中一种重要的结构形式。随着建筑物抗震要求的提高，能够在震后快速修复并重新使用的可恢复功能结构已成为抗震区钢结构设计的重要发展趋势。在钢框架结构中，柱脚通常是地震作用下受力最不利的部件之一；在目前的钢结构设计中，当柱脚强度较小时，柱脚易在地震作用下发生破坏；当柱脚强度较大时，底层钢柱易在地震作用下发生破坏。由于传统钢框架的柱脚和底层钢柱均无法实现震后短时间内的修复或更换，柱脚或底层钢柱破坏往往导致结构功能部分或全部丧失。因此，如何避免柱脚和底层钢柱的不可恢复性破坏以实现震后钢框架功能的快速恢复，是实际工程中亟待解决的一个问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的一系列缺陷，本发明的目的在于提供一种用于可恢复功能结构的可更换柱脚，以解决上述背景技术中提出的问题，该柱脚可以实现在地震作用下屈服耗能，以保护底层钢柱不发生受弯屈服失效；在震后可通过更换锚栓实现结构功能的快速恢复。

本发明的一种用于可恢复功能结构中的可更换柱脚，包括底层钢柱和基础21，所述底层钢柱包括翼缘11、腹板12、底板13、加强件和可更换锚栓；

所述翼缘11、腹板12均通过焊接与底板13连接；

所述底层钢柱的底板13放置于基础21的顶面。基础21内预埋带螺纹套筒22，所述带螺纹套筒22与基础21之间可靠地锚固连接。

优选地，所述底层钢柱上设置有抗剪键17，所述基础21上设置有与抗剪键17配合的抗剪键槽23。

优选地，所述加强件包括靴梁14、锚栓托肋15、锚栓托板16；所述靴梁14均通过焊接与底板13连接；所述锚栓托板16与靴梁14焊接连接，锚栓托板16上设有锚栓通过孔，所述锚栓托肋15用于支撑、加固锚栓托板16。

优选地，所述可更换锚栓包括锚杆31、垫片32和螺母33，所述锚杆31包括上螺纹段42和下螺纹段45，还包括上安装段41、下安装段44中的至少一个。

优选地，所述上安装段41和所述下安装段44采用六角形截面，安装时采用普通扳手施拧；或者在所述上安装段41和所述下安装段44的侧面设置有孔槽，安装时采用钩形扳手施拧。

优选地，所述锚杆31还包括削弱耗能段43，拆卸时，当削弱耗能段43断裂时，通过用扳手拧所述下安装段44将锚杆拆除。

优选地，所述底层钢柱和基础21之间通过多个可更换锚栓连接；安装时，通过用扳手拧所述上安装段41或下安装段44，将所述锚杆31与基础21内预埋的带螺纹套筒22连接，将所述锚杆31的上螺纹段42穿过锚栓托板16的锚栓通过孔，通过垫片32和螺母33将所述可更换锚栓固定；拆卸时，将所述垫片32和螺母33拆除，通过用扳手拧所述上安装段41将锚杆31拆除。

优选地，所述加强件为加劲肋18，所述底板13设置锚栓通过孔。

优选地，所述可更换锚栓包括带头锚杆51、垫片52和内六角套筒53，所述带头锚杆51包括锚栓头61、削弱耗能段62、下安装段63和螺纹段64，所述削弱耗能段62和下安装段63也可以省略。

优选地，所述底层钢柱和基础21之间通过多个可更换锚栓连接；

安装时，先将所述内六角套筒53穿过底板21的锚栓通过孔，再将带头锚杆51穿过底板21的锚栓通过孔和所述内六角套筒53，并使所述下安装段63嵌入内六角套筒53中；通过用扳手拧所述锚栓头61将所述带头锚杆51与基础21内预埋的带螺纹套筒22连接；所述锚栓头51和所述底板之间21之间根据需要设置或不设置垫片52；

拆卸时，用扳手拧所述锚栓头61将锚栓拆除，当削弱耗能段62断裂时，将所述带头锚杆51的锚栓头61和断裂位置以上的削弱耗能段62移除，通过内六角扳手拧内六角套筒53，内六角套筒53带动下安装段63转动从而将锚栓拆除。

本发明的用于可恢复功能结构中的可更换柱脚具有以下有益效果：

(1)通过在基础中预埋内螺纹套筒，可实现可更换锚栓的自由安装和拆卸，便于结构施工及后期维护。

(2)通过设置削弱耗能段，可保护可更换锚栓的螺纹段不在地震作用下发生失效破坏，可实现震后可更换锚栓的正常拆卸。

(3)通过调整锚栓的材料和规格，可使地震作用下底层屈服发生在可更换锚栓的削弱耗能段，保护主要结构构件不发生破坏，提高结构延性。

(4)通过在可更换锚栓中设置安装段或内六角套筒构造，可为可更换锚栓提供施拧作业条件，便于可更换锚栓的拆卸和安装。

附图说明

图1是本发明的立体示意图；

图2是本发明实施例一的俯视图；

图3是本发明实施例一的主视图；

图4是本发明实施例一中可更换锚栓的示意图；

图5是本发明实施方案二的俯视图；

图6是本发明实施方案二的主视图；

图7是本发明实施例二中可更换锚栓的示意图。

图中附图标记为：

11翼缘、12腹板、13底板、14靴梁、15锚栓托肋、16锚栓托板、17抗剪键、18加劲肋；

21基础、22带螺纹套筒、23抗剪键槽；

31锚杆、32垫片、33螺母；

41上安装段、42上螺纹段、43削弱耗能段、44下安装段、45下螺纹段；

51带头锚杆、52垫片、53内六角套筒；

61锚栓头、62削弱耗能段、63下安装段、64螺纹段

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例以及方位性的词语均是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

实施例一

本发明的一项宽泛实施例中，如图1-4所示，一种用于可恢复功能结构中的可更换柱脚，主要包括底层钢柱和基础21，所述底层钢柱包括翼缘11、腹板12、底板13、靴梁14、锚栓托肋15、锚栓托板16；所述翼缘11、腹板12、靴梁14均通过焊接与底板13连接；所述锚栓托板16与靴梁14焊接连接，锚栓托板16上设有锚栓通过孔，所述锚栓托肋15用于支撑、加固锚栓托板16。

所述底层钢柱的底板13放置于基础21的顶面。基础21内预埋带螺纹套筒22，所述带螺纹套筒22与基础21之间可靠地锚固连接；所述底层钢柱可根据需要设置抗剪键17，当设置有抗剪键17时，基础21上设置抗剪键槽23以便与抗剪键17配合。

本发明的可更换柱脚还包括可更换锚栓，所述可更换锚栓包括锚杆31、垫片32和螺母33。所述锚杆31包括上安装段41、上螺纹段42、削弱耗能段43、下安装段44和下螺纹段45。依据实际情况，所述锚杆31也可不包括所述上安装段41或下安装段44之一；所述锚杆31也可不包括削弱耗能段43。

所述上安装段41和所述下安装段44可采用六角形截面，安装时采用普通扳手施拧；

所述上安装段41和所述下安装段44还可以采用如下方案，即在所述上安装段41和所述下安装段44的侧面设置孔槽，安装时采用钩形扳手施拧。

所述底层钢柱和基础21之间通过多个所述可更换锚栓连接。安装时，通过用扳手拧所述上安装段41或下安装段44，将所述锚杆31与基础21内预埋的带螺纹套筒22连接，将所述锚杆31的上螺纹段42穿过锚栓托板16的锚栓通过孔，通过垫片32和螺母33将所述可更换锚栓固定；拆卸时，将所述垫片32和螺母33拆除，通过用扳手拧所述上安装段41将锚杆31拆除；或者，当削弱耗能段43断裂时，通过用扳手拧所述下安装段44将锚杆拆除。

实施例二

本发明的另一项宽泛实施例中，如图5-7所示，一种用于可恢复功能结构中的可更换柱脚，主要包括底层钢柱和基础21，所述底层钢柱包括翼缘11、腹板12、底板13、加劲肋18；所述底板13设置锚栓通过孔。

所述底板13放置于基础21的顶面上。所述基础21内预埋带螺纹套筒22，带螺纹套筒22与基础21之间可靠地锚固连接；所述底层钢柱可根据需要设置抗剪键17，当底层钢柱设置抗剪键17时，所述基础21上设置抗剪键槽23以便与抗剪键17配合。

本发明的的还包括可更换柱脚还包括可更换锚栓，所述可更换锚栓包括带头锚杆51、垫片52和内六角套筒53。所述带头锚杆51包括锚栓头61、削弱耗能段62、下安装段63和螺纹段64。依据实际情况，所述锚杆也可不包括削弱耗能段62；所述锚杆也可不包括下安装段63。

所述底层钢柱和基础21之间通过多个可更换锚栓连接。安装时，先将所述内六角套筒53穿过底板21的锚栓通过孔，再将带头锚杆51穿过底板21的锚栓通过孔和所述内六角套筒53，并使所述下安装段63嵌入内六角套筒53中；通过用扳手拧所述锚栓头61将所述带头锚杆51与基础21内预埋的带螺纹套筒22连接；所述锚栓头51和所述底板之间21之间根据需要设置或不设置垫片52；拆卸时，用扳手拧所述锚栓头61将锚栓拆除，或者，当削弱耗能段62断裂时，将所述带头锚杆51的锚栓头61和断裂位置以上的削弱耗能段62移除，通过内六角扳手拧内六角套筒53，内六角套筒53带动下安装段63转动从而将锚栓拆除。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。