一种外露式钢柱柱脚及其施工方法与流程

本发明属于钢结构施工，具体涉及一种外露式钢柱柱脚及其施工方法。

背景技术：

1、钢柱柱脚是钢结构中的重要节点，其作用是将钢柱下端轴力、剪力、弯矩传递给基础，使钢柱与基础有效地连接在一起，确保上部结构承受各种外力作用。钢柱柱脚类型按柱脚位置分外露式、外包式、埋入式和插入式。轻型钢结构房屋和重工业厂房中通常采用外露式钢柱柱脚，抗震设防烈度为6、7度且高度不超过50m的多层和高层钢框架也可采用外露式钢柱柱脚。

2、外露式钢柱柱脚施工时一般采用地脚螺栓将钢柱与基础进行连接固定，地脚螺栓通常预埋于基础内。目前，安装地脚螺栓时一般是基础混凝土浇筑前在其上方采用定位钢板、经纬仪、钢卷尺、水准仪等逐个调整悬空地脚螺栓的水平定位及竖向标高，同时采用短钢筋将调整好的悬空地脚螺栓与基础钢筋笼进行临时固定，待基础混凝土初凝前再次采用经纬仪、钢卷尺、水准仪等逐个复核经短钢筋临时固定的悬空地脚螺栓的水平定位及竖向标高。

3、现有外露式钢柱柱脚在安装地脚螺栓时使用设备多、步骤复杂，而且定位不准确，这是因为：1、由于地脚螺栓在基础混凝土浇筑前处于悬空布置，容易晃动，导致地脚螺栓的水平定位及竖向标高调整比较困难，且采用短钢筋进行临时固定时容易使地脚螺栓发生偏移，另外在基础混凝土浇筑时因振动棒震动，容易使地脚螺栓发生水平及竖向移位，进而导致地脚螺栓定位不准确；2、地脚螺栓在基础内的锚固长度过长(根据但泽义主编的《钢结构设计手册》第四版(中国建筑工业出版社，2019年2月)第1153页和第1164页的相关规定，地脚螺栓在基础内的锚固长度一般不宜小于25d，d为地脚螺栓直径)，且地脚螺栓悬空布置，当地脚螺栓垂直度稍有偏差，就会导致地脚螺栓的水平偏差过大。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种外露式钢柱柱脚及其施工方法，它通过增加一套用于对地脚螺栓进行定位的定位机构，可以达到地脚螺栓安装方便、定位准确的目的。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种外露式钢柱柱脚，包括：

4、混凝土基础，包括基坑、预埋于所述基坑内的基础钢筋笼和浇筑于基坑内的混凝土；

5、定位机构，在混凝土浇筑前设于基坑内，其包括定位井架和连接件，所述定位井架上设有与地脚螺栓预埋数量和预埋间距一致的若干个通孔，所述连接件安装于定位井架的外周并将定位井架与基础钢筋笼固定连接成一体，当定位井架与基础钢筋笼固定连接后各个通孔的位置与对应的地脚螺栓的预埋位置一致；

6、地脚螺栓，在混凝土浇筑前预埋于基坑内，所述地脚螺栓在基坑内的预埋深度为10d～20d，d为地脚螺栓的直径，所述地脚螺栓包括螺栓本体、底部固定螺母和顶部固定螺母，所述螺栓本体的两端设有与底部固定螺母和顶部固定螺母相配置的螺纹，若干个地脚螺栓从对应的通孔穿过定位井架，一对所述底部固定螺母螺纹连接于螺栓本体的底部且分别位于定位井架的上方和下方，并将螺栓本体与定位井架连接成一体；

7、柱脚底板，固定安装于钢柱的底部，所述柱脚底板上设有若干个与地脚螺栓数量和位置相对应的安装孔，所述柱脚底板在混凝土浇筑后通过安装孔安装在地脚螺栓上，所述顶部固定螺母固定连接于螺栓本体伸出柱脚底板外的顶部，并与底部固定螺母一起将钢柱、柱脚底板、地脚螺栓、定位机构和基础钢筋笼固定连接成一体。

8、可选的，所述定位井架包括上下间隔一定距离水平设置的两个水平框架以及将两个水平框架固定连接成一体的若干个立柱，所述通孔开设于每个水平框架上，所述连接件固定安装于每个水平框架的外周。

9、可选的，所述水平框架包括横向定位板、纵向定位板和斜撑板，至少2个横向定位板和至少2个纵向定位板呈井字状固定连接在一起，所述斜撑板倾斜设置于两个横向定位板之间，所述通孔开设于横向定位板与纵向定位板的相交处，所述连接件安装于横向定位板的两端。

10、可选的，所述横向定位板、纵向定位板、斜撑板、立柱和连接件均采用角钢制作。

11、可选的，当地脚螺栓的材质为q235时，地脚螺栓的预埋深度为10d～15d；当地脚螺栓的材质为q345时，地脚螺栓的预埋深度为15d～20d。

12、可选的，所述地脚螺栓还包括调节螺母，所述调节螺母螺纹连接于螺栓本体的顶部且位于柱脚底板下方。

13、可选的，所述地脚螺栓还包括套设于螺栓本体上的两个垫板，两个垫板分别设置于调节螺母与柱脚底板之间、顶部固定螺母与柱脚底板之间。

14、可选的，所述垫板的宽度为3d，当地脚螺栓的直径不大于48mm时，所述垫板的厚度为20mm，当地脚螺栓的直径大于48mm时，所述垫板的厚度为30mm。

15、相应的，本发明还提供一种上述外露式钢柱柱脚的施工方法，包括以下步骤：

16、s1、开挖基坑，并在基坑内铺设并绑扎基础底板钢筋、竖向纵筋及箍筋使其形成基础钢筋笼；

17、s2、在地脚螺栓的预埋深度范围内通过连接件将定位井架与基础钢筋笼固定连接成一体，定位机构安装后各个通孔的位置与对应的地脚螺栓的预埋位置一致，将螺栓本体从定位井架的通孔穿过，并通过一对底部固定螺母将螺栓本体与定位井架固定连接成一体；

18、s3、向基坑内浇筑混凝土并进行养护；

19、s4、将钢柱通过固定于其底部的柱脚底板套设于螺栓本体上，调整好柱脚底板的水平定位及竖向标高后，将顶部固定螺母螺纹连接于螺栓本体的顶部，完成钢柱与混凝土基础的连接。

20、可选的，所述步骤s2具体包括：

21、s21、安装连接件：在地脚螺栓的预埋深度范围内将由角钢制作的连接件水平安装在基坑内相对两侧的基础钢筋笼上，每侧基础钢筋笼上各安装2个连接件，每个连接件的一个肢竖直安装在基础钢筋笼上，其另一个肢朝内水平设置，位于上方的两个连接件的另一个肢等高设置，位于下方的两个连接件的另一个肢等高设置；

22、s22、安装横向定位板：将由角钢制作的横向定位板放置于连接件的另一个肢上，每个横向定位板上设有2个通孔，位于上方的两个连接件上放置2个横向定位板，位于下方的两个连接件上放置2个横向定位板，将所有通孔位置调节至与对应的地脚螺栓的预埋位置一致，然后将横向定位板与连接件固定连接；

23、s23、安装纵向定位板：准备4个由角钢制作的纵向定位板，每个纵向定位板上设有2个通孔，将2个纵向定位板呈井字状固定安装在位于上方的横向定位板上，将2个纵向定位板呈井字状固定安装在位于下方的横向定位板上，并使所有通孔位置调节至与对应的地脚螺栓的预埋位置一致；

24、s24、安装立柱：将由角钢制作的4个立柱分别竖直在横向定位板与纵向定位板相交形成的4个交叉处，每个立柱的一个肢与上下两个横向定位板固定连接，其另一个肢与上下两个纵向定位板固定连接；

25、s25、安装斜撑板：准备由角钢制作的2个斜撑板，其中一个斜撑板倾斜设置于上方两个横向定位板之间，另一个斜撑板倾斜设置于下方两个横向定位板之间；

26、s26、将4个地脚螺栓从对应的通孔穿过定位井架，并通过一对底部固定螺母将螺栓本体与定位井架连接成一体。

27、本发明产生的有益效果是：本发明提供的一种外露式钢柱柱脚及其施工方法，通过增加一套定位机构，该定位机构通过连接件与基坑钢筋笼固定连接成一体，形成可靠的稳定的支撑体系，能达到地脚螺栓安装方便、定位准确的目的。

28、首先，本发明调节好定位机构安装高度并使所有通孔与地脚螺栓的预埋位置一一对应，安装地脚螺栓时只需将地脚螺栓从对应的通孔穿过定位机构再通过一对底部固定螺母固定于定位机构上即可，安装简单可靠，还可避免现有技术中因地脚螺栓悬空布置容易晃动导致地脚螺栓的水平定位及竖向标高调整困难的问题，保证地脚螺栓的定位准确性；

29、其次，相比于现有技术采用短钢筋进行临时固定易使地脚螺栓发生偏移，本发明的地脚螺栓通过定位机构与基础钢筋笼形成一体的稳固连接体系，使得地脚螺栓不易发生偏移，进一步保证地脚螺栓的定位准确性；

30、再次，本发明通过设置定位机构将地脚螺栓与基础钢筋笼形成一体的稳固连接体系，在基础混凝土的浇筑过程中可以避免因震动棒震动引起地脚螺栓发生水平及竖向移位的问题，进一步保证地脚螺栓的定位准确性；

31、最后，本发明通过设置定位机构将地脚螺栓与基础钢筋笼形成一体的稳固连接体系，大大提高了地脚螺栓的抗拔能力，因此在满足地脚螺栓设计抗拔力的条件下，本发明可以减小地脚螺栓的锚固深度至少5d，地脚螺栓在基础内的锚固深度大大减少，可以降低因地脚螺栓垂直度稍有偏差导致地脚螺栓的水平偏差过大的情况发生，进一步保证地脚螺栓的定位准确性。