一種用於逆作法基坑工程的鋼管混凝土柱環梁連接節點的製作方法

2023-10-30 17:46:57

專利名稱：一種用於逆作法基坑工程的鋼管混凝土柱環梁連接節點的製作方法
技術領域：
本發明屬於固定建築物地下結構梁柱節點構造，特別涉及使用鋼管混凝土柱的逆
作法基坑工程。
背景技術：
基坑工程逆作法是主體結構與支護結構全面相結合的一種施工工法，工藝一般是 先沿建築物地下室外牆位置施工地下連續牆或其它臨時圍護牆，同時在建築物內部的永久 框架柱的位置施工中間支承樁和柱，作為施工期間於底板封底之前承受上部結構自重和施 工荷載的支承；然後施工主體結構梁板結構，作為地下連續牆或其它圍護牆的水平支撐，隨 後逐層向下開挖土方和澆築各層地下結構梁板，直至底板封底，逆作施工完成後在柱外包 鋼筋混凝土，形成永久框架柱；同時，由於地面一層的樓面結構已經完成，為上部結構的施 工創造了條件，因此可以同時向上逐層進行地上結構的施工；如此地面上、下同時進行施 工，直至工程結束。 逆作法由於具有可嚴格控制基坑變形、節省基坑圍護結構造價以及加快工程工期 等優點，近年來在高層建築地基基礎工程、地鐵車站、人防、市政工程中得到了大量的應用 和推廣，取得了較好的經濟效益和社會效益，已積累了較為成熟的設計與施工經驗，同時在 理論方面也日臻完善，並已列入國家、行業和地方標準中，目前該方法已列為國家建築業10 項新技術之一。 對於上部結構荷載較大的高層和超高層結構，常需要採用鋼管混凝土柱作為上部 結構的豎向支撐。鋼管混凝土柱充分利用了鋼管和核心混凝土的相互作用，具備了強度高、 塑性好、抗疲勞和耐衝擊的力學特性，兩種材料的結合符合提高建築材料強度的發展方向， 隨著鋼管混凝土柱柱身理論的成熟和完善，鋼管混凝土結構在工廠建設中的應用越來越 多，特別是高層建築中發展很快。上部結構鋼管混凝土柱梁節點可分為柱貫通和梁貫通，在 柱貫通中具體有內加強環式、外加強環式、環梁式、鋼筋貫通式、雙梁式等，而梁貫通中存在 梁整體貫穿式、梁翼緣貫穿式、隔板貫穿式、梁腹板貫穿式等形式。但當前存在鋼管混凝土 柱節點的研究還並不成熟和完善的問題，對於基坑逆作法工程中的鋼管混凝土柱的地下梁 柱節點研究更是未見報導。 根據逆作法自身的工藝特點，逆作法工程中的豎向支承應在基坑工程開挖之前從 地面施工完畢，作為逆作法施工過程中地下地上結構的豎向支承。目前豎向支承均採用 鋼立柱結合立柱樁的型式，對於鋼立柱利用高層結構的鋼管混凝土柱的逆作法工程中，由 於鋼管混凝土柱的直徑較大， 一般約為800mm至1000mm。而地下結構梁寬較小， 一般約為 500mm至800mm。在地下梁柱節點位置，存在梁柱節點位置梁鋼筋被鋼管混凝土柱截斷、梁 鋼筋難以穿越的難題。雖然隨著大量鋼管混凝土柱混凝土結構工程的實施，上部結構工程 中已發展了多種節點連接方式解決此問題，對於地下結構逆作法的工藝，由於鋼管混凝土 柱承擔上部結構的荷載，無法採用梁貫通的形式，必須採用柱貫通的節點。
常用的柱貫通梁柱節點需要在鋼管混凝土柱表面焊接加強環，梁鋼筋通過焊接在加強環板上和鋼管混凝土柱連接。但焊接加強環對於鋼管混凝土柱的施工和受力存在不利 影響。如在鋼管混凝土柱施工前焊接，不利於鋼管混凝土柱在基坑開挖前的施工；如在基坑 開挖後再施焊，由於鋼管混凝土柱承擔逆作階段上部結構荷載，受力狀態下焊接應力對鋼 管混凝土柱的強度產生削弱。採用常規鋼筋混凝土環梁連接的鋼管混凝土柱梁柱節點，可 以避免加強環板的焊接問題，但由於逆作法地下結構需承擔較大的豎向施工荷載，地下室 頂層結構需作為施工平臺，供逆作實施過程中挖土機、吊車、土方車以及混凝土泵車等大型 重載施工機械進行作業。常規鋼管混凝土環梁節點，通過在環梁中部或底部鋼管外表面貼 焊環形鋼筋，用於傳遞剪力。如何確保在較大的逆作施工荷載下混凝土環梁和鋼管混凝土 柱的抗剪承載力問題，是採用鋼筋混凝土環梁連接需要解決的問題。 綜上所述，常規鋼管混凝土柱環梁連接節點無法直接應用於逆作法地下結構，帶 來梁柱節點位置鋼筋的連接、無法採用加強環板連接、混凝土環梁和鋼管混凝土柱的抗剪 承載力問題等諸多不利因素。

發明內容
為了克服現有採用鋼管混凝土柱的逆作法基坑工程中，梁柱節點位置鋼筋的連接 問題，本發明提供了一種針對採用鋼管混凝土柱的逆作法基坑工程的新型梁柱節點。採用 該節點，既可完全避免鋼管混凝土柱梁柱節點位置鋼筋的穿越難題，同時可以解決混凝土 環梁和鋼管混凝土柱的抗剪承載力問題。
為了解決上述技術問題，所採取的技術方案是 —種用於逆作法基坑工程的鋼管混凝土柱環梁連接節點，包括逆作法實施前施工 的鋼管混凝土柱，逆作法實施過程中施工的地下結構梁和鋼筋混凝土環梁，所述地下結構 梁和所述鋼管混凝土柱通過鋼筋混凝土環梁連接，逆作法實施完成後在所述鋼管混凝土柱 外包鋼筋混凝土，形成永久框架柱，其特徵在於所述地下結構梁和所述鋼管混凝土柱連接 處設有逆作法施工中形成柱端頭，所述柱端頭位於所述鋼筋混凝土環梁和所述鋼管混凝土 柱交界處的正下端，所述柱端頭的截面大小和配筋與所述逆作法實施完成後的永久框架柱 相同，所述柱端頭和所述鋼管混凝土柱接觸處用端頭連接栓釘連接，所述端頭連接栓釘焊 接在所述鋼管混凝土柱鋼管外壁上，沿所述鋼管混凝土柱鋼管壁外周長間隔布置，所述鋼 筋混凝土環梁的頂標高和相鄰地下結構梁的頂標高相同，所述鋼筋混凝土環梁的底標高低 於相鄰地下結構梁的底標高，所述地下結構梁的頂部縱向鋼筋向下彎折，錨入所述鋼筋混 凝土環梁頂部鋼筋下，所述地下結構梁的底部縱向鋼筋向上彎折，錨入所述鋼筋混凝土環 梁底部，位於鋼筋混凝土環梁底部鋼筋上。 基於上述技術特徵，鋼管混凝土柱在鋼筋混凝土環梁範圍內設栓釘，所述栓釘沿 所述鋼管混凝土柱的鋼管外周長表面間隔布置。栓釘的布置是有利於提高鋼筋混凝土環梁 和鋼管混凝土柱的抗剪承載力。 基於上述技術特徵，鋼管混凝土柱在所述鋼筋混凝土環梁範圍內設有環筋，所述 環筋環繞所述鋼管混凝土柱鋼管表面間隔布置。環筋的作用是有利於提高鋼筋混凝土環梁 和鋼管混凝土柱的抗剪承載力。環筋可和上述鋼筋混凝土環梁範圍內的栓釘同時使用，也 可單獨使用。 上述方法成功的解決了鋼管 凝土柱逆作法工程中地下梁柱節點的鋼筋穿越難
4題，同時通過柱端頭、環筋和栓釘等措施的應用，也解決了常規鋼筋混凝土環梁和鋼管混凝 土柱的抗剪承載力低的問題。


下面結合附圖和實施例及應用施工方法對本發明作進一步的描述。
圖1是本發明逆作法施工中的鋼管混凝土柱梁柱節點的三維視圖。
圖2是本發明逆作法施工中的鋼管混凝土柱梁柱節點的縱剖面圖。
圖3是本發明逆作法施工中的鋼管混凝土柱梁柱節點的橫剖面圖。
具體實施例方式
如圖1、2和3所示，1為鋼筋混凝土環梁，2為鋼管混凝土柱，3為逆作法實施過程 中施工的地下結構梁，4為逆作法實施過程中施工的柱端頭，5為設在鋼管混凝土柱和鋼筋 混凝土環梁連接處的栓釘，6為環筋，8為地下結構梁頂部縱向鋼筋，9為地下結構梁底部縱 向鋼筋，10為鋼筋混凝土環梁頂部鋼筋，11為鋼筋混凝土環梁底部鋼筋，12為柱端頭和鋼 管混凝土柱連接處的端頭連接栓釘。本發明既可適用於地下室跨中梁板節點，也可以適用 於兩側梁高不同或單側有梁的鋼管混凝土柱梁柱節點。 為了避免鋼管混凝土柱和地下結構梁連接位置，地下結構梁頂部縱向鋼筋8和底 部縱向鋼筋9無法穿越的問題，鋼管混凝土柱採用了不同於常規鋼筋混凝土柱梁柱節點採 用加強環板的方法，採用鋼筋混凝土環梁1連接地下結構梁3和鋼管混凝土柱2，鋼筋混凝 土環梁1頂部標高等於相鄰地下結構梁3的標高，地下結構梁3頂部縱向鋼筋8向下彎折， 錨入鋼筋混凝土環梁頂部鋼筋10下；鋼筋混凝土環梁1底部標高低於相鄰地下結構梁3底 標高，地下結構梁3底部縱向鋼筋9上彎折，錨入鋼筋混凝土環梁1底部，位於環梁底部鋼 筋11上。錨固長度根據現有鋼筋混凝土技術規範的構造要求確定。 為了解決該鋼管混凝土柱和鋼筋混凝土環梁的抗剪承載力問題，採取了以下措 施 第一，增設柱端頭4，該端頭形成於逆作法施工中，截面大小和配筋與永久框架柱 相同，待逆作法完成後將作為永久框架柱的一部分，柱端頭4和鋼管混凝土柱用設置在鋼 管混凝土柱2鋼管外壁上的端頭連接栓釘12連接，端頭連接栓釘12的設置可增加節點豎 向抗剪承載力。 第二，在鋼管混凝土柱2的鋼管和鋼筋混凝土環梁1連接處焊接栓釘5，在逆作法 工程中的鋼管混凝土柱應在基坑工程開挖之前從地面施工完畢，作為逆作法施工過程中地 下地上結構的豎向支承。栓釘5可在鋼管混凝土柱施工之前在工廠焊接施工完成，可以避 免在逆作開挖階段，焊接應力對鋼管混凝土柱受力產生不利影響。 第三，在鋼管混凝土柱2的鋼管和鋼筋混凝土環梁連接處焊接環筋6，環繞鋼管間 隔布置，環筋6也可在鋼管混凝土柱施工之前在工廠焊接施工完成，可以避免在逆作開挖
階段，焊接應力對鋼管混凝土柱受力產生不利影響。
上述抗剪措施可同時使用，也可單獨使用。 具體施工方法為首先在工廠內在鋼管混凝土柱2的鋼管外壁上焊接栓釘5和環 筋6，然後在工地現場從地面施工形成逆作法的豎向支承鋼管混凝土柱，基坑開挖至地下結構梁3底標高，鋼管混凝土柱暴露出來之後，進行鋼管混凝土梁柱節點的鋼筋混凝土環梁 1、地下結構梁3和柱端頭4的模板施工，其後綁紮鋼筋混凝土環梁1、地下結構梁3和預先 澆築段柱端頭4的鋼筋，地下結構梁頂部縱向鋼筋8向下彎折錨入鋼筋混凝土環梁l，地下 結構梁底部縱向鋼筋9向上彎折，錨入鋼筋混凝土環梁1。最後整體澆築環梁1、地下結構 梁3、結構柱端頭4的混凝土，形成完整的逆作法地下室結構。逆作施工結束之後，在鋼管混 凝土柱2的外側外包鋼筋混凝土形成永久框架柱。 本發明可針對兩側不同的地下結構梁高情況，或在地下室邊跨結構僅一側有梁 時，可調整所述鋼筋混凝土環梁的高度，需確保量高最大的地下結構梁頂部鋼筋錨入鋼筋 混凝土環梁內。 以上對本發明實施例所提供的一種方案詳細介紹，對於本領域的一般技術人員， 依據本發明實施例的思想，在具體實施方式
及應用範圍上均會有改變之處。綜上所述，本說 明書內容不應理解為對本發明的限制，凡依本發明設計思想所做的任何改變都在本發明的 保護範圍之內。
權利要求
一種用於逆作法基坑工程的鋼管混凝土柱環梁連接節點，包括逆作法實施前施工的鋼管混凝土柱(2)，逆作法實施過程中施工的地下結構梁(3)和鋼筋混凝土環梁(1)，所述地下結構梁(3)和所述鋼管混凝土柱(2)通過所述鋼筋混凝土環梁(1)連接，逆作法實施完成後在所述鋼管混凝土柱(2)外包鋼筋混凝土，形成永久框架柱，其特徵在於所述地下結構梁(3)和所述鋼管混凝土柱(2)連接處設有逆作法施工中形成柱端頭(4)，所述柱端頭(4)位於所述鋼筋混凝土環梁(1)和所述鋼管混凝土柱(2)交界處的正下端，所述柱端頭(4)的截面大小和配筋與所述逆作法實施完成後的永久框架柱相同，所述柱端頭(4)和所述鋼管混凝土柱(2)的鋼管接觸處用端頭連接栓釘(12)連接，所述端頭連接栓釘(12)焊接在所述鋼管混凝土柱(2)的鋼管外壁上，沿所述鋼管混凝土柱(2)鋼管壁外周長間隔布置，所述鋼筋混凝土環梁(1)的頂標高和相鄰地下結構梁的頂標高相同，所述鋼筋混凝土環梁(1)的底標高低於相鄰地下結構梁的底標高，所述地下結構梁(3)的頂部縱向鋼筋(8)向下彎折，錨入所述鋼筋混凝土環梁頂部鋼筋(10)下，所述地下結構梁(3)的底部縱向鋼筋(9)向上彎折，錨入所述鋼筋混凝土環梁(1)底部，位於所述鋼筋混凝土環梁底部鋼筋(11)上。
2. 根據權利要求1所述的一種用於逆作法基坑工程的鋼管混凝土柱環梁連接節點，其 特徵在於所述鋼管混凝土柱(2)在所述鋼筋混凝土環梁(1)範圍內設有栓釘(5)，所述栓釘 (5)沿所述鋼管混凝土柱(2)的鋼管外周長表面間隔布置。
3. 根據權利要求1或2所述的一種用於逆作法基坑工程的鋼管混凝土柱環梁連接節 點，其特徵在於所述鋼管混凝土柱(2)在所述鋼筋混凝土環梁(1)範圍內設有環筋(6)，所 述環筋(6)環繞所述鋼管混凝土柱(2)的鋼管表面間隔布置。
全文摘要
本發明屬於固定建築物地下結構的一種用於逆作法基坑工程的鋼管混凝土柱環梁連接節點。地下結構梁(3)和鋼管混凝土柱(2)通過鋼筋混凝土環梁(1)連接，正下方有逆作法施工中形成柱端頭(4)，柱端頭(4)的截面大小和配筋與所述逆作法實施完成後的永久框架柱相同，柱端頭(4)和鋼管混凝土柱(2)鋼管接觸處用端頭連接栓釘(12)連接，端頭連接栓釘(12)焊接在鋼管混凝土柱(2)的鋼管外壁上，沿所述鋼管混凝土柱(2)鋼管壁外周長間隔布置。作為優化，也可在鋼管柱和環梁連接處設置環筋(6)或栓釘(5)。採用該節點，既可完全避免鋼管混凝土柱梁柱節點位置鋼筋的穿越難題，同時可以解決混凝土環梁和鋼管混凝土柱的抗剪承載力問題。
文檔編號E04B1/38GK101775844SQ201010104228
公開日2010年7月14日 申請日期2010年2月2日 優先權日2010年2月2日
發明者李進軍, 王衛東, 邸國恩 申請人:華東建築設計研究院有限公司