[实用新型]预应力摇摆外露式柱脚

说明书

技术领域

本实用新型属于钢结构工程领域，涉及到建筑结构中一种新型钢结构柱脚。

背景技术

防屈曲支撑-框架体系目前是建筑结构中较为常用的一种结构体系，该体系的最大特点是在框架的梁柱构件之间加入各类布置形式的防屈曲支撑，该种支撑在受拉和受压状态下都能表现稳定的滞回性能。由于在框架中加入了防屈曲支撑，结构体系的整体侧向刚度得到了相当程度上的提高，对控制结构的整体变形有着巨大作用，同样合理的支撑设计和布置也改变了结构屈服耗能机制，在一定程度上保护了框架主体构件。

随着防屈曲支撑-框架体系的广泛运用，该体系的一些弊端也逐渐暴露出来，对于以一阶振型变化为主的较高建筑物而言，在风荷载或者地震作用下，结构发生了一定的变形，由于支撑一般的布置形式是相对称的，存在一侧的支撑都处于受拉状态，另一侧的支撑都处于受压状态。将结构整体分解后分别计算构件内力再将其组合发现，对于布置支撑一侧的框架柱，支撑分解的竖向轴力的经过每一层的不断累加会在首层框架柱中会产生很大的轴向拉力和轴向压力。由于混凝土材料主要用于承受压力，巨大的轴向拉力会给混凝土基础造成极大负担，往往该轴向拉力的合力值会远大于结构传递给该框架柱的自重，因此极有可能导致混凝土基础受拉断裂，给结构造成致命损伤破坏。

预应力摇摆框架外露式柱脚正是针对这一发生在防屈曲支撑-框架中的现象而提出的，在上述结构体系中布置此类柱脚可以放松结构构件与基础之间约束，使得结构构件与基础的接触面只承受压力而不承受拉力，充分发挥混凝土的受压性能保护结构主体。近年来，相关的研究表明，结构的摇摆不但可以降低地震作用，减小地震作用对结构的破坏，而且还能减少结构的造价，既经济又合理。震后，由于预应力钢绞线的作用，摇摆过后的结构还具有一定的自复位功能，能对结构的变形产生有效的控制，防止发生过大的残余变形。

实用新型内容

本实用新型的目的在于对现有的钢柱脚进行一定的改进，使得柱脚能够具有摇摆的功能和一定的自复位功能，该功能的体现需要在一定条件，在小震作用下，该柱脚保持稳定的性能，大震时，结构发生大变形的情况下，该新型柱脚与传统柱脚不同，不会发生破坏，而且震后具有一定的自复位功能。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种预应力摇摆外露式柱脚，包括钢柱和混凝土基础，钢柱底部与钢柱底板相连固定在混凝土基础上，混凝土基础内设有预应力无粘结钢绞线，混凝土基础中设有与柱底抗剪键相匹配的槽孔，抗剪键与槽孔两侧之间设有剪压型橡胶层，预应力无粘结钢绞线的一端通过锚具锚固在混凝土基础中预先埋设的钢板上，另一端穿过混凝土基础预留的孔道与钢柱底板通过锚具锚固。

所述的钢板应预先埋设于混凝土基础的钢筋笼中，钢板可与基础钢筋笼中的钢筋焊接固定，预应力无粘结钢绞线应事先通过锚具与钢板进行锚固定位。

所述的混凝土基础中应设置预留预应力无粘结钢绞线的孔道和柱脚底板抗剪键的孔道，并对孔道位置进行校准，预应力无粘结钢绞线另一端应穿过该预留孔道伸出混凝土基础钢筋笼以外，然后浇筑混凝土基础。

所述的柱脚底板应该留有预应力钢绞线通过的孔洞。

所述的抗剪键可以为工字型或者H型钢，焊接在柱脚底板下侧，以钢柱为中心对称布置。

所述的剪压型橡胶层应事先制作好，然后套在柱脚底板的抗剪键上，然后根据混凝土基础上预留的抗剪键槽孔将抗剪键插入其中。

所述的锚具可根据实际的加工条件和技术要求来选定，例如夹片式锚具、支承式锚具等。

本实用新型采用上述方案后，其效益在于：使得结构构件与混凝土基础的接触面只承受压力而不承受拉力，充分发挥混凝土的受压性能。当结构遭遇相当于小震的地震作用时，结构变形微小，柱中所产生的轴向拉力可以依靠结构自重来抵消，柱脚保持为稳定的状态。当结构遭遇到相当于大震的地震作用时，结构整体发生较大的变形，柱子中产生的轴向拉力叠加之后超过了自重，柱脚微微抬起转动，依靠抗剪键和其周围的橡胶层来传递抵抗水平剪力，由于橡胶层的变形能力，使得柱脚能够产生像铰支座一样的转动效果，保证柱脚不会受到破坏。震后，在预应力筋的作用下，柱脚能够回到初始状态，体现出一定的自复位效果，大大减少了结构的残余变形，起到控制结构变形的作用。

附图说明

下面结合附图中的图例对本实用新型的整体和局部作详细介绍

图1是本实用新型的柱脚结构示意图；

图2是本实用新型的柱脚结构变形示意图；