一种埋入式柱脚节点

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，尤其是涉及一种埋入式柱脚节点。

背景技术

随着社会的不断发展，建筑事业得到了迅速的发展，在多层钢结构工业建筑中，柱脚形式多采用箱型柱埋入式柱脚，通常做法如图3所示，钢管柱的底部设有底板，钢管柱选用箱型柱，在箱型柱内填充不低于混凝土基础强度等级的混凝土，箱型柱垂直插设在混凝土基础中，插设在混凝土基础内的箱型柱的柱上设有栓钉，用于抵抗剪力。其冲切锥的锥面如图3中虚线所示，在钢管柱的底板处，为了满足承力要求，在底板上还安装有柱脚螺栓。

随着多层钢结构工业建筑的推广应用，再考虑抗震等因素，底层钢管柱截面越来越大，因此需要的混凝土基础承台厚度非常大，但是很多项目中，基础承台埋深是有限的，无法满足埋入式柱脚的计算要求。通常采用的解决方案为使用外包式柱脚，但这种方案对建筑底层的使用空间存在一定影响。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种埋入式柱脚节点，通过设置环台来代替底板将所有竖向力传递给混凝土基础，使钢管柱对混凝土基础的冲切面由柱底转移至环台处，极大的增加了冲切锥的高度，能够在混凝土基础埋深有限的情况下，满足钢管柱对基础承台的冲切承载力要求，也减少了开挖工作量。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种埋入式柱脚节点，包括钢管柱，钢管柱的底部设有底板，钢管柱的柱壁外侧设有多个栓钉，所述钢管柱外套设有环台，所述环台包括一个贯通隔板和多个加劲板，所述贯通隔板与钢管柱的柱壁垂直连接，所述加劲板为多边形，包括依次连接的顶边、内侧边和外侧边，所述顶边与贯通隔板的底面连接，所述内侧边与钢管柱的柱壁连接。

进一步的，所述贯通隔板与钢管柱的柱壁的连接方式为焊接。

进一步的，所述加劲板与贯通隔板的底面的连接方式为焊接。

进一步的，所述加劲板与钢管柱的柱壁的连接方式为焊接。

进一步的，多个加劲板沿钢管柱的轴线方向周向均匀分布。

进一步的，所述加劲板的顶边与内侧边相互垂直，所述加劲板的顶边与贯通隔板的底面垂直连接，所述加劲板的内侧边与钢管柱的柱壁垂直连接。

进一步的，所述加劲板的外侧边的数量至少为1个。

更进一步的，所述外侧边的数量为3个，包括第一外侧边、第二外侧边和第三外侧边，其中，第一外侧边与内侧边连接，且垂直于内侧边；第二外侧边分别与第一外侧边和第三外侧边连接，第二外侧边与第一外侧边的夹角α大于90度；第三外侧边分别与顶边和第二外侧边连接，第三外侧边与顶边垂直。

更进一步的，钢管柱的内部设有一个内隔板，与钢管柱的柱壁垂直连接，所述内隔板的大小与钢管柱的内截面大小相同，内隔板与第一外侧边平行，且内隔板的高度与加劲板的第一外侧边的高度一致。

更进一步的，所述内隔板与钢管柱的柱壁的连接方式为焊接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)通过设置环台来代替底板将所有竖向力传递给混凝土基础，使钢管柱对混凝土基础的冲切面由柱底转移至环台处，极大的增加了冲切锥的高度，能够在混凝土基础埋深有限的情况下，满足钢管柱的冲切承载力要求。

(2)在施工单位有可靠的工艺措施保证钢管柱的安装时，底板处可以不设置柱脚螺栓，减少了材料用量，也免除了预埋柱脚螺栓的工作量。

(3)内隔板与贯通隔板、加劲板相配合，改善了柱脚受力形式，成本较低，适用于多层钢结构建筑。

附图说明

图1为埋入式柱脚节点的结构示意图；

图2为埋入式柱脚节点的俯视图；

图3为现有技术中柱脚埋入混凝土基础的示意图；

图4为实施例中柱脚埋入混凝土基础的示意图；

图5为实施例中加劲板的示意图；

附图标记：1、钢管柱，2、贯通隔板，3、加劲板，4、栓钉，5、底板，6、内隔板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

现有技术中，柱脚形式如图3所示，钢管柱1的底部设有底板5，钢管柱1选用箱型柱，在箱型柱内填充不低于混凝土基础强度等级的混凝土，箱型柱垂直插设在混凝土基础中，插设在混凝土基础内的箱型柱的柱上设有栓钉4，用于抵抗剪力。其冲切锥的锥面如图3中虚线所示，在钢管柱1的底板5处，为了满足承力要求，在底板5上安装有柱脚螺栓。力的传递路径为：一部分在柱身范围内传递至底板5，然后传递至混凝土基础下部，另一部分通过柱壁的栓钉传递至混凝土基础。

在混凝土基础承台埋深有限的情况下，使用该种柱脚形式，导致底板5下部的混凝土较薄，无法满足钢管柱1对承台的冲切承载力要求。

本申请提出了一种埋入式柱脚节点，包括钢管柱1，钢管柱1的底部设有底板5，钢管柱1的柱壁外侧设有多个栓钉4，钢管柱1外套设有环台，环台埋入混凝土基础内。环台包括一个贯通隔板2和多个加劲板3，贯通隔板2与钢管柱1的柱壁垂直连接，加劲板3为多边形，包括依次连接的顶边、内侧边和外侧边，顶边与贯通隔板2的底面连接，内侧边与钢管柱1的柱壁连接。

通过在钢管柱1上套设环台，在计算上考虑所有竖向力都通过环台传递给混凝土基础，如图4所示，使钢管柱1对混凝土基础的冲切面由底板5处转移至环台处，极大地增加了冲切锥的高度，从而在混凝土基础埋深有限的情况下，满足了冲切承载力要求。由于冲切面由底板5处转移至环台处，因此在施工单位有可靠的工艺措施保证钢管柱1的安装时，底板5处可以不设置柱脚螺栓，减少了材料用量，也免除了预埋柱脚螺栓的工作量。

本实施例中，钢管柱1为箱型柱，在其他实施方式中，也可以使用圆柱形钢管柱，整体结构如图1所示，钢管柱1的柱壁外侧设有多个栓钉4，用于抵抗剪力，环台包括一个贯通隔板2和多个加劲板3。贯通隔板2与钢管柱1的柱壁垂直连接，连接方式为焊接；加劲板3为多边形，包括依次连接的顶边、内侧边和外侧边，外侧边的数量至少为1个。加劲板3的顶边与贯通隔板2的底面连接，连接方式为焊接，内侧边与钢管柱1的柱壁连接，连接方式为焊接。加劲板3的数量由计算及构造要求确定；多个加劲板3沿钢管柱1的轴线方向周向均匀分布。

加劲板3的顶边与内侧边相互垂直，加劲板3的顶边与贯通隔板2的底面垂直连接，加劲板3的内侧边与钢管柱1的柱壁垂直连接。

如图2所示，环台尺寸包括贯通隔板2的尺寸、加劲板的尺寸以及加劲板的数量等，是根据冲切承载力要求计算的。本实施例中，箱型柱有4个侧壁，每个侧壁上设有5个加劲板3，在其他实施方式中，可以根据实际需求增加或减少加劲板3的数量。加劲板3的顶边的长度与贯通隔板2的宽度相同，这样受力结构更优良。

本实施例中，加劲板3的外侧边的数量为3个，包括第一外侧边、第二外侧边和第三外侧边，如图5所示，其中，第一外侧边与内侧边连接，且垂直于内侧边；第二外侧边分别与第一外侧边和第三外侧边连接，第二外侧边与第一外侧边的夹角α大于90度；第三外侧边分别与顶边和第二外侧边连接，第三外侧边与顶边垂直。

在其他实施方式中，也可以综合考虑冲切承载力要求、成本、实施难度等改变加劲板3的形状，如增加或减少外侧边的数量、改变各个外侧边的长度、改变外侧边与内侧边的连接角度、改变外侧边与顶边的连接角度、改变外侧边之间的连接角度等等。

钢管柱1的内部设有一个内隔板6，与钢管柱1的柱壁垂直连接，内隔板6的大小与钢管柱1的内截面大小相同，如图4所示，内隔板6与第一外侧边平行，且内隔板6的高度与加劲板3的第一外侧边的高度一致，内隔板6与钢管柱1的柱壁的连接方式为焊接。内隔板6与贯通隔板2和加劲板3相配合，进一步提升了可靠性和安全性，且结构简单，成本低，适用于一般多层钢结构建筑。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。