一种预制钢板混凝土牛腿结构及施工方法

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种预制钢板混凝土牛腿结构及施工方法。

背景技术

由于新建房屋用地批复困难、造价较高，往往需要将既有的房屋进行扩建以满足功能的需要，但是以往的改扩建方式无法实现与既有结构的完美衔接，同时扩建结构基础与既有结构基础需间隔一定距离以免影响既有结构的安全，又因悬挑结构的限制，扩建结构柱与既有结构柱之间距离普遍较小，造成扩建房屋开间过小。

发明内容

本发明的目的是提供一种预制钢板混凝土牛腿结构，至少可以解决现有技术中存在的部分缺陷。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种预制钢板混凝土牛腿结构，包括预制柱体以及后期安装在预制柱体上的牛腿单元，所述牛腿单元包括中空结构的牛腿钢壳以及后期浇筑填充于牛腿钢壳内的混凝土，所述预制柱体上设有一个或多个牛腿连接区域，所述牛腿钢壳在牛腿连接区域通过牛腿连接件与预制柱体连接，所述牛腿单元上预留有用于连接外部结构件的功能构件。

进一步的，所述预制柱体为钢筋混凝土结构。

进一步的，所述牛腿钢壳包括顶板、坡面底板以及设置于顶板和坡面底板之间的侧面板，所述顶板、坡面底板和侧面板合围形成封闭的中空结构，所述顶板上设有向牛腿钢壳内部浇筑混凝土的浇筑孔。

进一步的，所述牛腿连接件包括预埋钢筋和预埋钢板，所述预埋钢板预埋于预制柱体的牛腿连接区域，所述预埋钢筋一端焊接于预埋钢板上，另一端延伸至预制柱体内部，所述牛腿钢壳与预埋钢板焊接固定。

进一步的，所述预埋钢板的外周边长大于牛腿钢壳上与预埋钢板接触面的外周边长。

进一步的，所述预埋钢筋有多个，且在预埋钢板上呈阵列布置，所述预埋钢筋远离预埋钢板的一端具有向下的弯折段。

进一步的，所述牛腿连接件还包括预制钢榫头，所述预制钢榫头焊接固定于预埋钢板上，所述牛腿钢壳上与预埋钢板的接触面预留有与预制钢榫头配合的榫槽。

进一步的，所述功能构件包括预埋螺栓套筒，所述预埋螺栓套筒有多个，纵横交错布置于牛腿钢壳内部，且预埋螺栓套筒端部延伸至牛腿钢壳的外壁。

进一步的，所述功能构件还包括连接钢板，所述连接钢板焊接固定于牛腿钢壳的顶部。

另外，本发明还提供了上述预制钢板混凝土牛腿结构的施工方法，包括如下步骤：

1)制作预制柱体，并在预制柱体的牛腿连接区域预留牛腿连接件，预制柱体安装就位并投入使用；

2)功能需要时，预制牛腿钢壳，并在牛腿钢壳上安装功能构件；

3)向牛腿钢壳内部浇筑混凝土并养护，形成牛腿单元；

4)将牛腿单元与预制柱体上预留的牛腿连接件固定连接，完成牛腿结构的施工。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明提供的这种预制钢板混凝土牛腿结构通过在预制柱体上预留牛腿连接件的方式，可实现预制柱体与牛腿单元的错时施工，在功能需要时，通过后期安装牛腿单元实现功能的扩展，避免后期扩建过程中扩建房屋基础开挖影响既有结构的安全以及扩建房屋开间过小等问题，同时通过在牛腿单元上预留功能构件，可实现牛腿单元与多种结构形式连接，满足扩建房屋多种功能的需求。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明预制钢板混凝土牛腿结构示意图；

图2是本发明预制钢板混凝土牛腿结构侧立面图；

图3是本发明预制钢板混凝土牛腿结构中预制柱体侧立面图；

图4是本发明预制钢板混凝土牛腿结构中预制柱体正立面图；

图5是本发明预制钢板混凝土牛腿结构中预制钢榫头安装示意图；

图6是本发明预制钢板混凝土牛腿结构中牛腿钢壳的结构示意图；

图7是本发明预制钢板混凝土牛腿结构中牛腿钢壳安装预埋螺栓套筒示意图；

图8是本发明预制钢板混凝土牛腿结构中牛腿钢壳安装连接钢板示意图。

附图标记说明：1、预制柱体；2、预埋钢板；3、牛腿单元；4、连接钢板；5、预埋螺栓套筒；6、预制钢榫头；7、预埋钢筋；8、顶板；9、侧面板；10、坡面底板；11、浇筑孔；12、榫槽。

具体实施方式

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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种预制钢板混凝土牛腿结构，包括预制柱体1以及后期安装在预制柱体1上的牛腿单元3，所述牛腿单元3包括中空结构的牛腿钢壳以及后期浇筑填充于牛腿钢壳内的混凝土，所述预制柱体1上设有一个或多个牛腿连接区域，所述牛腿钢壳在牛腿连接区域通过牛腿连接件与预制柱体1连接，所述牛腿单元3上预留有用于连接外部结构件的功能构件。

在本实施例中，预制柱体1上预留牛腿连接件，可实现预制柱体1与牛腿单元3的错时施工，当功能需要时，通过后期在预制柱体1上安装牛腿单元3实现功能的扩展，可有效避免现有后期扩建过程中扩建房屋基础开挖影响既有结构的安全以及扩建房屋开间过小等问题。另外，本实施例中将牛腿单元3采用牛腿钢壳外包混凝土的结构形式，牛腿钢壳可预制，其内部的混凝土可在施工现场现浇，有效减少牛腿单元3运输的整体重量，同时牛腿单元3的这种结构形式，利用牛腿钢壳承担拉应力，其内部的混凝土承担压应力，两者共同受力，充分发挥了钢材和混凝土两种材料的受力性能，提高了经济效益。

细化的实施方式，所述预制柱体1采用钢筋混凝土结构，牛腿连接件预埋在此钢筋混凝土结构中。具体的，如图3和图4所示，所述牛腿连接件包括预埋钢筋7和预埋钢板2，所述预埋钢板2预埋于预制柱体1的牛腿连接区域，所述预埋钢筋7一端焊接于预埋钢板2上，另一端延伸至预制柱体1内部，预埋钢筋7的设置保证了预埋钢板2与预制柱体1之间的连接强度，在本实施例中，需要在此预制柱体1上安装牛腿单元3时，将所述牛腿钢壳与预埋钢板2焊接固定即可，实现牛腿单元3与预制柱体1的稳定连接。

进一步的，所述预埋钢板2的外周边长大于牛腿钢壳上与预埋钢板2接触面的外周边长，可以方便快捷地沿牛腿钢壳与预埋钢板2接触面的四周将牛腿钢壳与预埋钢板2焊接。

可选的，所述预埋钢筋7有多个，且在预埋钢板2上呈阵列布置，保证预埋钢板2与预制柱体1连接受力的均匀性，优化的，所述预埋钢筋7远离预埋钢板2的一端具有向下的弯折段，进一步提高预埋钢板2与预制柱体1之间的连接强度。

进一步优化上述技术方案，如图5所示，所述牛腿连接件还包括预制钢榫头6，所述预制钢榫头6焊接固定于预埋钢板2上，所述牛腿钢壳上与预埋钢板2的接触面预留有与预制钢榫头6配合的榫槽12，通过榫槽12与预制钢榫头6的配合，实现牛腿单元3与预制柱体1的连接，同时还可对牛腿单元3的安装起到限位作用。

一种具体的实施方式，如图6所示，所述牛腿钢壳包括顶板8、坡面底板10以及设置于顶板8和坡面底板10之间的侧面板9，其中侧面板9可以设置多块，所述顶板8、坡面底板10和侧面板9均采用钢板，所述顶板8、坡面底板10和侧面板9合围焊接形成封闭的中空结构，所述顶板8上设有向牛腿钢壳内部浇筑混凝土的浇筑孔11。

具体的，如图1和图7所示，所述功能构件包括预埋螺栓套筒5，所述预埋螺栓套筒5有多个，纵横交错布置于牛腿钢壳内部，且预埋螺栓套筒5端部延伸至牛腿钢壳的外壁。在本实施例中，预埋螺栓套筒5用于其它结构件与牛腿单元3侧面进行连接，其数量及分布位置，可根据功能需求进行调整；同时预埋螺栓套筒5预埋于牛腿单元3的混凝土中，还可保证牛腿钢壳与其内部混凝土之间紧密贴合，达到共同受力，提高牛腿单元3的强度。

可选的，如图1和图8所示，所述功能构件还包括连接钢板4，所述连接钢板4焊接固定于牛腿钢壳的顶部，用于牛腿单元3顶部承载其它结构件，具体的，可将连接钢板4安装于牛腿钢壳的浇筑孔11处，保证了牛腿单元3的浇筑孔11处的受力。

上述预制钢板混凝土牛腿结构的具体施工过程如下：

(1)绑扎预制柱体1钢筋笼，浇筑混凝土形成钢筋混凝土结构的预制柱体1，在浇筑混凝土过程中，在预制柱体1的牛腿连接区域预埋有预埋钢筋7及预埋钢板2；将上述制得的预制柱体1安装就位投入使用。

(2)后期功能需要时，在上述预制柱体1的预埋钢板2上焊接预制钢榫头6，同时预制牛腿钢壳，在牛腿钢壳内安装预埋螺栓套筒5，并在牛腿钢壳顶部预留浇筑孔11。

(3)通过预留的浇筑孔11向牛腿钢壳内部浇筑混凝土并养护；养护完成后，在牛腿钢壳的浇筑孔11处将连接钢板4焊接固定于牛腿钢壳上，完成牛腿单元3的制作。

(4)将牛腿单元3与预制钢榫头6连接，并与预制柱体1内的预埋钢板2焊接，从而完成牛腿单元3与预制柱体1的连接；后期牛腿单元3使用过程中，通过牛腿单元3上的预埋螺栓套筒5和连接钢板4实现与多种结构形式的连接。

综上所述，本发明提供的这种预制钢板混凝土牛腿结构采用预留钢板方法，避免了采用植筋对既有柱体产生损伤、工效低的缺点；并且采用预留方式，可实现预制柱体与牛腿单元的错时施工，当功能需要时，通过后期安装牛腿单元实现功能的扩展，利用牛腿单元中预埋螺栓套筒和连接钢板，实现牛腿单元与多种结构形式连接，满足扩建房屋多种功能的需求。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。