可调高度劲性钢构柱脚基础装置及其应用方法与流程

1.本发明涉及房屋建筑技术领域，尤其涉及一种可调高度劲性钢构柱脚基础装置及其应用方法。


背景技术：

2.在框架结构的建筑物中，柱脚是连接基础与上部结构的重要构件。柱脚承载了建筑物的所有竖向荷载，是决定底层柱承载能力的主要因素，同时也直接关系到结构整体的内力分布状况与变形能力。建造环境复杂，若是建造时柱子高度不一致，则有极大的安全隐患。
3.传统钢筋混凝土基础处理的方式，需要水泥、砂、石找平等物质，需要在现场进行大量湿作业，对场地处理工作量较大、造价高，并且基础拆除后不可重复利用，现场需要进行二次清理作业，难以应付地形复杂的营房快速拆装需求及民用临时性房屋经济性要求。
4.申请号为201820600589.2的专利公开了一种“可调节高度的木屋柱脚”，该专利中，在木屋柱子和地基之间设置调高装置，调高装置与地基相连，调高装置中设有压缩弹簧，通过旋拧螺母来调节高度，使木屋柱子高度一致。但是该发明中用弹簧来调节高度，不够精确，并且木质材料和一般弹簧的承载力有限。有鉴于此，有必要设计一种承载力好，可调节高度的柱脚基础装置，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种可调高度劲性钢构柱脚基础装置及其应用方法，该装置可针对不同地形及需求，调整房屋高度，具有作业方便、运用灵活、降低造价，且柱脚基础装置承载力强，实用性好、实用范围广的特点。
6.为实现上述发明目的，本发明提供了一种可调高度劲性钢构柱脚基础装置，包括压板柱腿、套设于所述压板柱腿外周的限位套以及用于连接所述压板柱腿与所述限位套的高强螺栓套件；所述压板柱腿包括钢板底座和自所述钢板底座的表面垂直延伸的钢管；所述钢管的侧壁上设置有若干第一通孔，所述限位套的侧壁上设置有若干第二通孔，通过所述高强螺栓套件调控所述限位套与所述钢管的相对位置以实现调整高度。
7.作为本发明的进一步改进，所述若干第一通孔与所述若干第二通孔均呈等间距排布，且所述若干第一通孔的相邻通孔的间距与所述若干第二通孔的相邻通孔的间距相等。
8.作为本发明的进一步改进，所述限位套包括由环设于所述钢管周侧的周壁围合形成的主体部和内嵌于所述主体部的上端的内嵌端头。
9.作为本发明的进一步改进，所述第一通孔的数量大于所述第二通孔的数量。
10.作为本发明的进一步改进，所述钢管的高度大于所述限位套的主体部的高度。
11.作为本发明的进一步改进，所述高强螺栓套件包括高强螺栓、垫片以及螺母。
12.作为本发明的进一步改进，所述钢板底座与所述钢管通过铸造工艺一体成型。
13.作为本发明的进一步改进，所述压板柱腿与所述限位套均采用热镀锌进行防腐处
理。
14.作为本发明的进一步改进，所述可调高度劲性钢构柱脚基础装置的受冲切承载力范围在50-60kn，地震作用组合下的受冲切承载力范围在65-75kn。
15.为实现上述发明目的，本发明还提供了一种可调高度劲性钢构柱脚基础装置的应用方法，包括如下步骤：将所述可调高度劲性钢构柱脚基础装置放置于地面，通过六空连接角件与上部房屋栓接，利用房屋自重将所述可调高度劲性钢构柱脚基础装置固定。
16.本发明的有益效果是：
17.与现有技术相比，本发明提供的可调高度劲性钢构柱脚基础装置通过限位套与钢管上通孔的相互配合，可以调节柱脚基础的高度，可针对不同地形及需求进行调整，作业方便、运用灵活。
18.本发明提供的可调高度劲性钢构柱脚基础装置全部采用钢构材料，有较好的承载力，经具体的测试计算，在地震作用组合下的受冲切承载力也是满足局部荷载设计值，完全满足日常对于不同场合的使用需求。
19.本发明提供的可调高度劲性钢构柱脚基础装置直接放置于地面，使用所述六空连接角件与上部房屋栓接，利用房屋自重将所述可调高度劲性钢构柱脚基础装置固定，房屋拆卸后，该可调高度劲性钢构柱脚基础也可拆卸，可重复利用，具有较高经济性。
20.本发明提供的可调高度劲性钢构柱脚基础装置采用热镀锌和喷涂氟碳漆处理，使得其有较好的防腐性能、耐候性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性，而且具有独特的不粘性和低摩擦性。
21.本发明提供的可调高度劲性钢构柱脚基础装置可与钻地螺丝基础相卡接应用于从松散土壤到基岩、沙地、沼泽和最大30
°
的斜坡等多种地质环境中；也可作用于平整地面，根据地质报告数据，将本发明直接作用于现有地面，减少地基作业工作量。
附图说明
22.图1为可调高度劲性钢构柱脚基础装置示意图。
23.图2为压板柱腿的结构示意图。
24.图3为限位套的结构示意图。
25.图4为本发明可调高度劲性钢构柱脚基础装置应用示意图。
26.附图标记
27.1-压板柱腿；11-钢板底座；12-钢管；13-第一通孔；2-限位套；21-主体部；22-内嵌端头；23-第二通孔；3-六空连接件；4-高强螺栓套件；41-高强螺栓；42-垫片；43-螺母。
具体实施方式
28.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
29.在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
30.另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他
性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
31.请参阅图1至图4所示，本发明提供了一种可调高度劲性钢构柱脚基础装置，包括压板柱腿1、套设于压板柱腿1上的限位套2以及用于连接所述压板柱腿1与所述限位套2的高强螺栓套件4。所述压板柱腿1包括钢板底座11和自所述钢板底座11的表面垂直延伸的钢管12；所述钢管12的侧壁上设置有若干第一通孔13，所述限位套2的侧壁上设置有若干第二通孔23，通过所述高强螺栓套件4调控所述限位套2与所述钢管12的相对位置以实现调整高度。
32.所述限位套2包括由环设于所述钢管12周侧的周壁围合形成的主体部21和内嵌于所述主体部的上端的内嵌端头22。在本实施方式中，所述主体部21呈长方体状，若干第二通孔23等间距排布于主体部22的侧壁上。对应的，所述钢管12的横截面也呈矩形，其侧壁上设有若干等间距排布的第一通孔13，且所述若干第一通孔13的相邻通孔的间距与所述若干第二通孔23的相邻通孔的间距相等；特别的，所述第一通孔13与所述第二通孔23的直径相等，优选的，二者的直径大小为20mm。
33.所述内嵌端头22与六空连接角件3通过垫片42和螺栓41连接；所述钢板底座11直接放置于地面，使用所述六空连接角件3与上部房屋栓接，利用房屋自重将所述可调高度劲性钢构柱脚基础装置固定，房屋拆卸后，该可调高度劲性钢构柱脚基础也可拆卸，重复利用，有较高经济性。
34.所述钢管12的高度大于所述限位套2的主体部21的高度。特别的，所述第一通孔13的数量大于所述第二通孔23的数量。在本实施方式中，钢管12上设置有四个第一通孔，限位套2上设置有三个第二通孔。所述可调高度劲性钢构柱脚基础装置采用热镀锌进行防腐处理、且外喷涂氟碳漆使得其有较好的耐候性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性，而且具有独特的不粘性和低摩擦性。
35.所述高强螺栓套件4包括高强螺栓41、垫片42以及螺母43。连接螺栓采用4.8级普通c级螺栓，材质为q235b,螺栓型号为m18。
36.所述钢板底座11与所述钢管12通过铸造工艺一体成型。
37.下面对本发明的可调高度劲性钢构柱脚基础装置的工作原理进行说明：
38.根据实际需求调整钢管12和限位套2的相对位置，使两者中的一组通孔重叠，将所述高强螺栓41和垫片42穿过重叠通孔后螺母43拧紧固定，通过所述限位套2与钢管12上通孔的相互配合，可以调节柱脚基础的高度，以针对不同地形及需求。限位套2上端的内嵌端头22与六空连接角件3使用高强螺栓41与垫片42连接，所述可调高度劲性钢构柱脚基础装置与上部房屋建筑通过所述六空连接角件3栓接，使所述可调高度劲性钢构柱脚基础装置可重复利用。所述可调高度劲性钢构柱脚基础装置的受冲切承载力范围在50-60kn，地震作用组合下的受冲切承载力范围在65-75kn。
39.本发明提供的可调高度劲性钢构柱脚基础装置符合钢结构地基遵循建筑适用性要求，以地理环境概率论为基础，采用分项系数表达的极限状态设计方法，基于模块化积木拼装理念，通过附加压板柱腿调节件，调整房屋高度350mm-450mm，利用干性快装连接方式以实现地基基础的快速作业。该可调高度劲性钢构柱脚基础装置受冲切承载力达标、地震
作用组合下的受冲切承载力也满足。
40.具体计算过程如下：
41.根据《混凝土结构设计规范》(gb 50010-2010)第6.5.1章
42.在局部荷载或集中反力作用下不配置箍筋或弯起钢筋的板，其受冲切承载力应符合下列规定：
43.f
l
≤(0.7β
hft
+0.25σ
pc，m
)ηumh0ꢀꢀꢀ
(6.5.1-1)
44.公式(6.5.1-1)中的系数η，应按下列两个公式计算，并取其中较小值:
[0045][0046][0047]
式中：
[0048]fl
——局部荷载设计值或集中反力设计值；板柱结构，取柱所承受的轴向压力设计值的层间差值减去柱顶冲切破坏锥体范围内板所承受的荷载设计值；
[0049]
βh——截面高度影响系数：当h不大于800mm时，取βh为1.0；当h不小于2000mm时，取βh为0.9，其间按线性内插法取用；
[0050]
σ
pc,m
——计算截面周长上两个方向混凝土有效预压应力按长度的加权平均值，其值宜控制在1.0n/mm
2-3.5n/mm2范围内；
[0051]
um——计算截面的周长，取距离局部荷载或集中反力作用面积周边h0/2处板垂直截面的最不利周长；
[0052]
h0——截面有效高度，取两个方向配筋的截面有效高度平均值；
[0053]
η1——局部荷载或集中反力作用面积形状的影响系数；
[0054]
η2——计算截面周长与板截面有效高度之比的影响系数；
[0055]
βs——局部荷载或集中反力作用面积为矩形时的长边与短边尺寸的比值，βs不宜大于4；当βs小于2时取2；对圆形冲切面，βs取2；
[0056]
αs——柱位置影响系数：中柱，αs取40；边柱，αs取30；角柱，αs取20。
[0057]
已知条件:
[0058]
混凝土:c20，f
t
＝1.10n/mm2局部荷载:f
l
＝30.00kn
[0059]
矩形作用面：bc×
hc＝500mm
×
500mm
[0060]
板厚：h＝50mm
[0061]
纵筋合力点到板近边距离：as＝1mm
[0062]
洞口尺寸：400mm
×
400mm
[0063]
洞口到作用面边缘的距离：l＝800mm
[0064]
柱位置影响系数：αs＝40
[0065]
1、计算参数选取
[0066]
1)界面有效高度h0＝h-as＝50-1＝49mm
[0067]
2)临界截面周长um＝2(bc+hc+2h0)＝2
×
(500+500+2
×
49)＝2196.0mm
[0068]
洞口到作用面边缘的距离大于6h0，临界截面周长um无需折减
[0069]
3)板厚h＝50mm≤800mm，取βh＝1.0
[0070]
4)(βs《2.0,取βs＝2.0)
[0071]
5)作用面积形状的影响系数：
[0072]
临界截面周长与板截面有效高度之比的影响系数：
[0073][0074]
影响系数η＝min{η1，η2}＝0.72
[0075]
2、验算受冲切承载力
[0076]
局部荷载设计值f
l
＝30.0kn
[0077]
根据《混凝土结构设计规范》(gb 50010-2010)第6.5.1章式6.5.1-1，不配置箍筋或弯起筋的板，其受冲切承载力为：
[0078]
(0.7β
hft
+0.25σ
pc，m
)ηumh0[0079]
＝(0.7
×
1.00
×
1.10+0.25
×
0.00)
×
0.72
×
2196
×
49
[0080]
＝59.66kn》f
l
＝30.00kn
[0081]
故受冲切截面满足
[0082]
3.验算考虑地震作用组合下的受冲切承载力
[0083]
考虑地震作用组合的局部荷载设计值f
le
＝30.0kn
[0084]
根据《建筑抗震设计规范》和《混凝土结构设计规范》，不配置箍筋或弯起筋的板,其受冲切承载力为：
[0085][0086]
故受冲切截面满足
[0087]
其中：γ
re
——承载力抗震调整系数，根据《建筑抗震设计规范》表5.4.2取值
[0088]
需要说明的是，计算步骤2、3中σ
pc,m
、η等都取最小值，求出的承载力为最小承载力。并且本领域技术人员应当理解，计算中提供的数据为可调高度劲性钢构柱脚基础装置的一种情况(500
×
500mm)，其还可以按照实际情况选择不同型号，例如200
×
200mm、300
×
300mm等型号，按照不同型号相应的数据进行计算，其受冲切承载力均大于30.00kn。
[0089]
综上所述，本发明提供了一种可调高度劲性钢构柱脚基础装置，包括压板柱腿、套设于所述压板柱腿外周的限位套以及用于连接所述压板柱腿与所述限位套的高强螺栓套件；所述压板柱腿包括钢板底座和自所述钢板底座的表面垂直延伸的钢管；所述钢管的侧壁上设置有若干第一通孔，所述限位套的侧壁上设置有若干第二通孔，通过所述高强螺栓套件调控所述限位套与所述钢管的相对位置以实现调整高度，可针对不同地形及需求进行
调整，运用灵活。所述可调高度劲性钢构柱脚基础装置承载力高，将其放置于地面，使用六空连接角件与上部房屋栓接，利用房屋自重将所述可调高度劲性钢构柱脚基础装置固定，房屋拆卸后，该可调高度劲性钢构柱脚基础装置也可拆卸，实现可重复利用。
[0090]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。