半外包半埋入式钢柱脚结构及其施工方法与流程

本发明涉及建筑工程技术领域，尤其是指一种半外包半埋入式钢柱脚结构及其施工方法。

背景技术：

现有的高层钢框架建筑的钢柱脚与基础的连接一般采用外包式或埋入式的刚性柱脚连接方式。

对于没有地下室的高层钢框架建筑，传统外包式钢柱脚与筏板基础的连接面临两个问题：1.钢柱脚与筏板基础间抗弯连接构造需在底板上设置复杂的钢加劲肋；2.当筏板基础与外包钢柱脚短柱无法一次浇注施工时，钢柱脚的较大水平力传递存在安全隐患。若采用传统埋入式钢柱脚与筏板基础连接，也面临两个问题：1.筏板基础太厚，则造价浪费；2.筏板基础太浅，则不利于地下管线铺设。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种半外包半埋入式钢柱脚结构及其施工方法，既能满足钢结构柱的安装要求，并且能够在有效减小筏板基础厚度的同时为地下管线的铺设提供足够的空间。

为达到上述目的，本发明提供了一种半外包半埋入式钢柱脚结构，其中，所述半外包半埋入式钢柱脚结构包括筏板基础、钢结构柱及外包基础柱，所述筏板基础上设有凹坑，所述钢结构柱的柱脚固定于所述凹坑中，所述外包基础柱包覆形成于所述钢结构柱的柱脚的外周面上，所述外包基础柱的下端固定于所述凹坑中，所述外包基础柱的上端延伸至所述筏板基础的上表面的上方。

如上所述的半外包半埋入式钢柱脚结构，其中，所述钢结构柱包括底板及柱体，所述柱体的下端与所述底板相接，所述柱体的内部浇筑有混凝土，所述柱体的外表面上由所述外包基础柱包覆的区域内设有多个栓钉，各所述栓钉的凸出于所述柱体的外表面的一端嵌入于所述外包基础柱的内部。

如上所述的半外包半埋入式钢柱脚结构，其中，多个所述栓钉由上至下划分为多组，相邻的两组之间的距离小于或等于200mm，且每组包括4个～20个沿所述柱体的周向间隔设置的所述栓钉。

如上所述的半外包半埋入式钢柱脚结构，其中，所述凹坑的底面上固设有连接构件，所述连接构件包括预埋板、多条锚筋及多个贯穿所述预埋板的螺杆，各所述锚筋均设置于所述预埋板的下方并垂直于所述预埋板，各所述锚筋的上端均与所述预埋板固定相接，各所述锚筋及所述预埋板埋设于所述筏板基础的内部，且所述预埋板的上表面与所述凹坑的底面平齐，各所述螺杆的下端贯穿所述预埋板并埋设于所述筏板基础的内部，各所述螺杆的上端向上延伸凸出于所述凹坑的底面，在所述钢结构柱的柱脚固定于所述凹坑中的状态下，各所述螺杆的上端贯穿所述底板，且所述底板与所述预埋板固定相接。

如上所述的半外包半埋入式钢柱脚结构，其中，所述外包基础柱为浇筑包覆于所述钢结构柱的柱脚的外周面上的钢筋混凝土结构，所述筏板基础为钢筋混凝土浇筑构成的筏板基础。

为达到上述目的，本发明还提供了一种半外包半埋入式钢柱脚结构的施工方法，其中，所述半外包半埋入式钢柱脚结构的施工方法能够用于建造如上所述的半外包半埋入式钢柱脚结构，所述半外包半埋入式钢柱脚结构的施工方法包括：

建造筏板基础，并于所述筏板基础的上表面上预设凹坑；

建造钢结构柱，使所述钢结构柱的下端固定于所述凹坑中；

于所述钢结构柱的柱脚的外表面上建造形成外包基础柱。

如上所述的半外包半埋入式钢柱脚结构的施工方法，其中，所述的建造筏板基础，并于所述筏板基础的上表面上预设凹坑，包括：

捆扎布设筏板钢筋、外包基础钢筋、连接构件及凹坑模具，使所述连接构件的预埋板的上表面与所述凹坑模具的下表面贴合接触，且使所述外包基础钢筋的下端贯穿所述凹坑模具向下延伸至所述凹坑模具的下方，浇筑混凝土，使所述外包基础钢筋的下端、所述连接构件的各螺杆的下端、所述连接构件的预埋板及所述连接构件的各锚筋埋设于混凝土中，待混凝土初凝后将所述凹坑模具拆除，对混凝土进行养护，完成所述筏板基础的建造。

如上所述的半外包半埋入式钢柱脚结构的施工方法，其中，所述的建造钢结构柱，使钢结构柱的下端固定于所述凹坑中，包括：

将所述钢结构柱的柱脚置于所述凹坑中，使各所述螺杆贯穿所述钢结构柱的底板，将所述底板贴合置于所述预埋板上，将所述底板与所述预埋板焊接固定；根据所述外包基础柱的预设高度，在所述钢结构柱的柱体的外表面上能由所述外包基础柱包覆的区域内焊接设置多个栓钉，向所述钢结构柱的内部浇筑混凝土，完成所述钢结构柱的建造。

如上所述的半外包半埋入式钢柱脚结构的施工方法，其中，所述的于所述钢结构柱的柱脚的外表面上建造形成外包基础柱，包括：

于所述钢结构柱的柱脚的外侧设置外包基础模具，向所述外包基础模具与所述钢结构柱之间浇筑混凝土，待混凝土初凝后拆除所述外包基础模具，对混凝土进行养护，完成所述外包基础柱的建造。

如上所述的半外包半埋入式钢柱脚结构的施工方法，其中，在所述的于所述钢结构柱的柱脚的外侧设置外包基础模具之前，还包括：

在所述凹坑内布设筏板补充钢筋，将所述筏板补充钢筋与所述筏板钢筋焊接固定。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明提供的半外包半埋入式钢柱脚结构的施工方法及施工得到的半外包半埋入式钢柱脚结构，将钢结构柱的柱脚嵌入到凹坑中，利用周边筏板基础提供的刚度，使得钢结构柱的柱脚底部不必设置复杂的钢加劲肋，简便了施工，同时钢结构柱与具有足够刚度的外包基础柱结合在一起，有效地解决了将上部钢柱巨大的弯矩传递给基础这个问题；并且由于在实际施工中，筏板基础与外包基础柱不可能一次浇筑成型，这样在筏板基础中设计凹坑可有效地解决安全传递钢柱脚底部水平力的问题；另外，与传统的传统埋入式钢柱脚相比，通过外包基础柱的设置减小了钢结构柱埋入筏板基础的深度，给地下管线的铺设提供了空间，同时，筏板基础不必做得像传统埋入式钢柱脚那么厚，节省造价。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明进行示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明实施例一提供的半外包半埋入式钢柱脚结构的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的半外包半埋入式钢柱脚结构的筏板基础的结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的半外包半埋入式钢柱脚结构的钢结构柱与筏板基础结合后的俯视结构示意图；

图4是本发明实施例一提供的半外包半埋入式钢柱脚结构的钢结构柱与外包基础柱结合后的水平截面示意图；

图5是本发明实施例一提供的半外包半埋入式钢柱脚结构的筏板基础的连接构件中的预埋件与锚筋的主视结构示意图；

图6是本发明实施例一提供的半外包半埋入式钢柱脚结构的筏板基础的连接诶构件中的预埋件与锚筋的仰视结构示意图；

图7是本发明实施例一提供的半外包半埋入式钢柱脚结构的钢结构柱的俯视结构示意图；

图8是本发明实施例二提供的半外包半埋入式钢柱脚结构的施工方法的步骤流程图；

图9是本发明实施例二提供的半外包半埋入式钢柱脚结构的施工方法的另一步骤流程图；

附图标号说明：

1、筏板基础；

11、凹坑；

12、连接构件；

121、预埋板；

122、锚筋；

123、螺杆；

13、筏板钢筋；

14、筏板补充钢筋；

2、钢结构柱；

21、底板；

22、柱体；

23、栓钉；

3、外包基础柱；

31、纵向钢筋；

32、箍筋。

具体实施方式

为了对本发明的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本发明的具体实施方式。

实施例一

如图1～图5所示，本发明提供了一种半外包半埋入式钢柱脚结构，其中，半外包半埋入式钢柱脚结构包括筏板基础1、钢结构柱2及外包基础柱3，筏板基础1上设有凹坑11，钢结构柱2的柱脚固定于凹坑11中，外包基础柱3包覆形成于钢结构柱2的柱脚的外周面上，外包基础柱3的下端固定于凹坑11中，外包基础柱3的上端延伸至筏板基础1的上表面的上方，如此使得钢结构柱2的柱脚的一部分埋入于筏板基础1中，且钢结构柱2的柱脚的位于筏板基础1上方的一部分由外包基础柱3包覆，形成半外包半埋入式钢柱脚结构；

本发明提供的半外包半埋入式钢柱脚结构，与传统的外包是钢柱脚相比，通过将钢结构柱2的柱脚嵌入到凹坑11中，利用周边筏板基础1提供的刚度，使得钢结构柱2的柱脚底部不必设置复杂的钢加劲肋，简便了施工，同时钢结构柱2与具有足够刚度的外包基础柱3结合在一起，有效地解决了将上部钢柱巨大的弯矩传递给基础这个问题；并且由于在实际施工中，筏板基础1与外包基础柱3不可能一次浇筑成型，这样在筏板基础1中设计凹坑11可有效地解决安全传递钢柱脚底部水平力的问题；另外，与传统的传统埋入式钢柱脚相比，通过外包基础柱3的设置减小了钢结构柱2埋入筏板基础1的深度，给地下管线的铺设提供了空间，同时，筏板基础1不必做得像传统埋入式钢柱脚那么厚，节省造价。

进一步地，凹坑11的深度为450mm～550mm，其中，优选为500mm，此时，既能满足钢结构柱2的安装要求，同时能够避免凹坑11过深导致筏板基础1过厚增加造价成本的情况发生。

进一步地，如图1、图3、图4及图5所示，本发明提供的半外包半埋入式钢柱脚结构，其中，钢结构柱2包括底板21及柱体22，柱体22的下端与底板21的上表面相接(焊接固定)，柱体22的内部浇筑有混凝土，柱体22的外表面上由外包基础柱3包覆的区域内设有多个栓钉23，在外包基础柱3包覆固定于柱体22的外表面上时，各栓钉23的凸出于柱体22的外表面的一端嵌入于外包基础柱3的内部，栓钉23的设置有利于传递钢结构柱2与外包基础柱3之间的剪力。

栓钉23的设置具体为：请参见图1、图2及图4，多个栓钉23由上至下划分为多组，相邻的两组之间的距离小于或等于200mm，且每组包括4个～20个沿柱体22的周向间隔设置的栓钉23；

其中作为优选，每组的多个栓钉23再次划分为四个小组，每个小组中包括至少两个栓钉23，且每个小组中的各个栓钉23均朝向同一方向延伸并于水平面内间隔设置，四个小组的栓钉23分别朝向四个不同的方向，四个不同的方向沿柱体22的轴向均匀分隔确定，即每两个相邻的小组的栓钉23的延伸方向之间形成90°的夹角。

进一步地，如图1、图2、图6及图7所示，本发明提供的半外包半埋入式钢柱脚结构，其中，凹坑11的底面上固设有连接构件12，连接构件12包括预埋板121、多条锚筋122及多个贯穿预埋板121的螺杆123，各锚筋122均设置于预埋板121的下方并垂直于预埋板121，各锚筋122的上端均与预埋板121固定相接(焊接)，各锚筋122及预埋板121埋设于筏板基础1的内部，且预埋板121的上表面与凹坑11的底面平齐，各螺杆123的下端贯穿预埋板121并埋设于筏板基础1的内部，各螺杆123的上端向上延伸凸出于凹坑11的底面，在钢结构柱2的柱脚固定于凹坑11中的状态下，各螺杆123的上端贯穿底板21，且底板21与预埋板121固定相接，通过设置预埋板121埋设于筏板基础1中并与底板21焊接固定，能有效提高钢结构柱2的底板21与筏板基础1之间的连接面积，同时配合设置螺杆123及锚筋122能提高筏板基础1与钢结构柱2之间连接的可靠性，需要说明的是，上述连接构件12的具体结构及组成部件仅为本发明的较佳实施例，本发明并不以此为限。

作为优选，如图1、图2及图4所示，本发明提供的半外包半埋入式钢柱脚结构，其中，外包基础柱3为浇筑包覆于钢结构柱2的柱脚的外周面上的钢筋混凝土结构，钢结构柱2的内部具有多条垂直于凹坑11的底面的纵向钢筋31，以及多圈水平设置且沿竖直方向间隔设置的箍筋32，多条纵向钢筋31沿凹坑11的周向均匀间隔设置，且各条纵向钢筋31的下端分别于凹坑11的底面的边缘处贯穿延伸至筏板基础1的内部，以在外包基础柱3浇筑成型后使外包基础柱3与筏板基础1稳固连接，各圈箍筋32均环绕于各纵向钢筋31的外侧并与各纵向钢筋31焊接固定，以形成外包基础柱3的钢筋笼，外包基础柱3浇筑时所用的混凝土与钢结构柱2的柱体22内部浇筑的混凝土为同一种混凝土，以保证钢结构柱2的柱体22两侧受力均衡；

筏板基础1为钢筋混凝土浇筑构成的筏板基础1，筏板基础1的内部包括多条水平设置的筏板钢筋13以及于凹坑11内布设的多条筏板补充钢筋14，其中一部分筏板钢筋13沿第一方向延伸且间隔设置，另一部分筏板钢筋13沿第二方向延伸且间隔设置，第一方向与第二方向相互垂直，如此多根筏板钢筋13焊接形成筏板基础1的钢筋笼，在混凝土浇注完成后形成筏板基础1，筏板补充钢筋14是在筏板基础1浇筑完成后设置，具体为，将凹坑11的内侧壁处的混凝土除去，使靠近凹坑11的内侧壁处的筏板钢筋13露出，将筏板补充钢筋14与露出的筏板钢筋13焊接固定，通过设置筏板补充钢筋14能在凹坑的范围内对筏板基础1进行结构补强。

需要说明的是，上述外包基础柱3中钢筋笼的设置方式以及筏板基础1中钢筋笼的设置方式仅为本发明的较佳实施例，本领域技术人员还可以采用其他布设方式来设置各类钢筋的连接方式及布设方向，本发明并不以此为限。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明提供的半外包半埋入式钢柱脚结构，将钢结构柱的柱脚嵌入到凹坑中，利用周边筏板基础提供的刚度，使得钢结构柱的柱脚底部不必设置复杂的钢加劲肋，简便了施工，同时钢结构柱与具有足够刚度的外包基础柱结合在一起，有效地解决了将上部钢柱巨大的弯矩传递给基础这个问题；并且由于在实际施工中，筏板基础与外包基础柱不可能一次浇筑成型，这样在筏板基础中设计凹坑可有效地解决安全传递钢柱脚底部水平力的问题；另外，与传统的传统埋入式钢柱脚相比，通过外包基础柱的设置减小了钢结构柱埋入筏板基础的深度，给地下管线的铺设提供了空间，同时，筏板基础不必做得像传统埋入式钢柱脚那么厚，节省造价。

实施例二

如图8所示，本发明还提供了一种半外包半埋入式钢柱脚结构的施工方法，其中，所述半外包半埋入式钢柱脚结构的施工方法能够用于建造如实施例一所述的半外包半埋入式钢柱脚结构，半外包半埋入式钢柱脚结构的施工方法包括：

建造筏板基础，并于筏板基础的上表面上预设凹坑；

建造钢结构柱，使钢结构柱的下端固定于凹坑中；

于钢结构柱的柱脚的外表面上建造形成外包基础柱。

进一步地，如图9所示，本发明提供的半外包半埋入式钢柱脚结构的施工方法，其中，所述的建造筏板基础，并于筏板基础的上表面上预设凹坑，具体包括：

捆扎布设筏板钢筋、外包基础钢筋、连接构件及凹坑模具，使连接构件的预埋板的上表面与凹坑模具的下表面贴合接触，且使外包基础钢筋的下端贯穿凹坑模具向下延伸至凹坑模具的下方，浇筑混凝土，使外包基础钢筋的下端、连接构件的各螺杆的下端、连接构件的预埋板及连接构件的各锚筋埋设于混凝土中，待混凝土初凝后将凹坑模具拆除，对混凝土进行养护，完成筏板基础的建造，在建造筏板基础的过程中将外包基础柱的钢筋笼的下端直接固定于筏板基础的混凝土中，能有效保证二者之间的牢固性。

进一步地，如图9所示，本发明提供的半外包半埋入式钢柱脚结构的施工方法，其中，所述的建造钢结构柱，使钢结构柱的下端固定于凹坑中，具体包括：

将钢结构柱的柱脚置于凹坑中，使各螺杆贯穿钢结构柱的底板，将底板贴合置于预埋板上，将底板与预埋板焊接固定；根据外包基础柱的预设高度，在钢结构柱的柱体的外表面上能由外包基础柱包覆的区域内焊接设置多个栓钉，向钢结构柱的内部浇筑混凝土，完成钢结构柱的建造；

其中，在焊接设置栓钉时，可以将栓钉由上至下划分为多组，沿钢结构柱的轴向，每两组相邻的栓钉之间的距离小于或等于200mm，且每组栓钉的个数最好为四的倍数，作为优选，可以将每组栓钉划分为四个小组，每个小组中最好设有至少两个栓钉，且每组中的各个栓钉的延伸方向均相同，四个小组的栓钉的延伸方向沿钢结构柱的周向均匀间隔确定，即每两组相邻的小组的栓钉的延伸方向之间的夹角为90°。

进一步地，如图9所示，本发明提供的半外包半埋入式钢柱脚结构的施工方法，其中，所述的于钢结构柱的柱脚的外表面上建造形成外包基础柱，具体包括：

于钢结构柱的柱脚的外侧设置外包基础模具，向外包基础模具与钢结构柱之间浇筑混凝土，待混凝土初凝后拆除外包基础模具，对混凝土进行养护，完成外包基础柱的建造。

其中，在所述的于钢结构柱的柱脚的外侧设置外包基础模具之前，还包括：

在凹坑内布设筏板补充钢筋，将筏板补充钢筋与筏板钢筋焊接固定，具体为将靠近凹坑侧壁位置处的筏板钢筋外包覆的较薄的一层混凝土除去，使靠近凹坑侧壁位置处的阀板钢筋露出，将筏板补充钢筋与露出的筏板钢筋焊接固定，通过设置筏板补充钢筋，能在凹坑内的范围内对筏板基础的结构强度进行补强。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明提供的半外包半埋入式钢柱脚结构的施工方法得到的半外包半埋入式钢柱脚结构，将钢结构柱的柱脚嵌入到凹坑中，利用周边筏板基础提供的刚度，使得钢结构柱的柱脚底部不必设置复杂的钢加劲肋，简便了施工，同时钢结构柱与具有足够刚度的外包基础柱结合在一起，有效地解决了将上部钢柱巨大的弯矩传递给基础这个问题；并且由于在实际施工中，筏板基础与外包基础柱不可能一次浇筑成型，这样在筏板基础中设计凹坑可有效地解决安全传递钢柱脚底部水平力的问题；另外，与传统的传统埋入式钢柱脚相比，通过外包基础柱的设置减小了钢结构柱埋入筏板基础的深度，给地下管线的铺设提供了空间，同时，筏板基础不必做得像传统埋入式钢柱脚那么厚，节省造价。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。