一种可更换盖板式消能柱脚构造的制作方法

本发明属于建筑工程抗震技术领域，具体涉及一种可更换盖板式消能钢柱脚。

背景技术：

随着生产技术和焊接技术的迅速发展，q460和q690高强度钢因其在建筑风格、结构安全性和经济效益等方面的优势，被广泛应用于工程结构中。

这些工程结构当采用高强度钢柱时，柱脚的设计面临着新的问题。

若柱脚采用铰接柱脚，则结构整体的抗侧移刚度将明显下降，且结构的柱脚部分不能很好地耗散地震能量。

若柱脚采用传统的刚接柱脚，在遭受地震时，柱脚节点会遭受很大的弯矩，从而使得柱截面进入屈服。柱截面产生了较大的塑性变形，导致结构不适合继续承受荷载。这样的塑性变形也给维修加固带来了困难。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的主要目的在于提出一种可更换盖板式消能柱脚构造，为一种新的不同以往的柱脚构造形式。高强钢由于建筑风格、结构安全性和经济效益等方面的优势被广泛应用，但高强钢却有延性差的缺点。所以，设计师们既不希望传统的刚接柱脚让高强钢柱进入屈服，又不希望铰接柱脚耗能能力差而且为结构提供的抗侧刚度小。目前，市场上还没有一种柱脚形式能较好地解决这个问题。

本发明的技术方案：

一种可更换盖板式消能柱脚，包括基础1、锚杆6、底板9、耗能板10、盖板11、加劲肋12和钢柱13；还包括柱底部铸件8和球形铸件4；

底板9切除了一部分面积用于暴露出耗能板10，并开有螺栓孔，与钢柱13焊接连接。

加劲肋12连接底板9和钢柱13，用于增强底板9；

耗能板10开有螺栓孔，在多出底板9的部分开有锚杆孔；

盖板11切除了一部分面积用于暴露出耗能板10，并开有螺栓孔；

底板9、耗能板10、盖板11通过螺栓14紧密连接；

锚杆6与耗能板10连接时，耗能板10上下都设有螺母，保证在锚杆6受拉或受压时耗能板10都能参与变形耗能；

钢底板9以下通过柱底部铸件8和球形铸件4咬合保证柱底部分能自由转动；

所述的柱底部铸件8中心设有凹坑7，球形铸件4中心设有凸起5，以保证柱底部分在安装时方便对齐；

球形铸件4下焊接带孔钢管3和带孔钢板2，埋设在基础1中；

所述的带孔钢管3和带孔钢板2开有孔洞，使浇筑基础时混凝土更好地灌入钢管3中。

本发明的工作原理如下：一种可更换盖板式消能柱脚构造，通过螺栓14将柱脚的底板9、耗能板10和盖板11连接在一起。钢柱13将荷载传给柱脚底板9。轴力和剪力通过柱底部铸件8、球形铸件4、带孔钢管3和带孔钢板2传给基础1。弯矩通过耗能板10传给锚杆6，再通过锚杆6传递给基础1。在小震作用下，所有构件都处于弹性；在中震和大震下，只有耗能构件暴露出的部分在锚杆上下螺母的挤压下进入塑性耗散能量。在地震后，先拆卸螺栓14、盖板11以及锚杆6上面的螺母，然后就可以更换耗能板10，最后安装上螺栓14、盖板11以及锚杆6上面的螺母，就可以实现柱脚的重复使用。

本发明的有益效果：本发明新型柱脚能保证柱底截面始终处于弹性，有一定的承载力、刚度和耗能能力，还额外具有易修复的特点。可解决目前设计师们面临的问题，值得推广应用。

附图说明

图1是本发明一实例中可更换盖板式消能柱脚构造示意图

图2是本发明一实例中可更换盖板式消能柱脚剖面示意图

图3是本发明一实例中锚杆和预埋件布置示意图

图4是本发明一实例中底板立体示意图

图5是本发明一实例中耗能板立体示意图

图6是本发明一实例中盖板立体示意图

图7是本发明一实例中基础预埋件立体示意图

图中：1基础；2带孔钢板；3带孔钢管；4球形铸件；5凸起；6锚杆；7凹坑；8柱底部铸件；9底板；10耗能板；11盖板；12加劲肋；13钢柱；14螺栓。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一实例的具体实施说明如下：

如图7所示，首先制作基础预埋件，将工厂预制的带孔钢板2、带孔钢管3、球形铸件4、凸起5焊接。

如图2、图3所示，在浇筑基础1前安装固定好锚栓6和基础预埋件，浇筑基础1并充分振捣，让混凝土灌入到预埋件中。

如图1、图4、图5、图6、图7所示，在基础1强度达到75％后，进行柱脚上部构件的组装，顺序如下：

先将工厂预制的底板9与钢柱13焊接，然后焊好加劲肋12，紧接着焊接上工厂预制的柱底部铸件8；将钢柱起吊安装，让底部铸件8和球形铸件5竖向精确对齐，并大致水平对齐；在锚杆6上套上螺母和垫圈；将对应位置的耗能板10的锚栓孔对齐锚栓安装；盖上盖板11，调整钢柱13的位置，使底板9、耗能板10、盖板11的螺栓孔对齐；从底板下插入螺栓，在盖板上拧上螺母；拧上锚杆6上面的螺母，并调整耗能板10上下的螺母，使之与耗能板顶紧；撤去起吊装置，柱脚安装结束。

技术特征：

1.一种可更换盖板式消能柱脚，其特征在于，包括基础(1)、锚杆(6)、底板(9)、耗能板(10)、盖板(11)、加劲肋(12)和钢柱(13)；还包括柱底部铸件(8)和球形铸件(4)；

底板(9)切除了一部分面积，用于暴露出耗能板(10)，并开有螺栓孔，与钢柱(13)焊接连接。

加劲肋(12)连接底板(9)和钢柱(13)，用于增强底板(9)；

耗能板(10)开有螺栓孔，在多出底板的部分开有锚杆孔；

盖板(11)切除了一部分面积，用于暴露出耗能板(10)，并开有螺栓孔；

锚杆(6)用于连接基础(1)和耗能板(10)。

2.根据权利要求1所述的柱脚，其特征在于，所述的底板(9)、耗能板(10)、盖板(11)通过螺栓(14)紧密连接。

3.根据权利要求1所述的柱脚，其特征在于，所述的锚杆(6)与耗能板(10)连接时，耗能板(10)上下都设有螺母，保证在锚杆(6)受拉或受压时耗能板(10)都能参与变形耗能。

4.根据权利要求1所述的柱脚，其特征在于，所述的底板(9)下焊接有柱底部铸件(8)。

5.根据权利要求4所述的柱脚，其特征在于，所述的柱底部铸件(8)凹进的球形曲面与球形铸件(4)的曲面曲率相同，便于柱底部自由转动。

6.根据权利要求5所述的柱脚，其特征在于，所述的球形铸件(4)与带孔钢管(3)对接焊接。

7.根据权利要求6所述的柱脚，其特征在于，所述的带孔钢管(3)与带孔钢板(2)焊接连接。

8.根据权利要求4所述的柱脚，其特征在于，所述的柱底部铸件(8)凹进的球形曲面正中设有凹坑(7)，便于钢柱竖向对中。

9.根据权利要求5所述的柱脚，其特征在于，所述的球形铸件(4)的曲面正中设有凸起(5)，便于钢柱竖向对中。

10.根据权利要求7所述的柱脚，其特征在于，所述的带孔钢管(3)的管壁开有孔洞，使浇筑基础时混凝土更好地灌入钢管中；，所述的带孔钢板(2)中心开有孔洞，使浇筑基础时混凝土更好地灌入钢管中。

技术总结
本发明属于建筑工程抗震技术领域，提供了一种可更换盖板式消能的钢柱脚，包括混凝土基础、基础预埋件、锚杆、柱底部铸件、底板、耗能板、盖板、加劲肋和钢柱。通过设置耗能板的方式，提出了一种具有一定承载能力、刚度和耗能能力，且耗能板易于更换的盖板式柱脚。在小震下，本发明的所有构件都处于弹性状态。在中震或大震下，本发明的钢柱脚只有耗能板进入塑性进行耗能，其余部分都是弹性状态。中震或大震后可通过更换耗能板件，以实现柱脚的快速修复，让柱脚能重复利用。

技术研发人员：李国强;汪绍洋;孙飞飞;金华建;王彦博
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：2020.01.20
技术公布日：2020.06.05