一种上下同步逆作基坑中的两桩一柱托换构造的制作方法

阅读：评论：0

1.本实用新型属于建筑工程的基坑围护领域，尤其涉及逆作法实施中的一种上下同步逆作基坑中的两桩一柱托换节点构造。

背景技术：

2.逆作法作为主体结构与支护结构全面相结合的一种施工工法，即地下室外墙与围护墙体相结合，水平结构构件与水平支撑体系相结合，竖向结构构件与临时立柱体系相结合。逆作法凭借其具有可上下同步施工节省主体工程工期、支撑刚度大可严格控制基坑变形和保护环境、利用主体结构作为支护可节省工程造价等优势，成为基坑工程界的一大技术热点，并且在中心城区、特别是环境敏感、保护要求高的狭窄城区中得到大量的应用。
3.逆作法基坑工程中，竖向支承体系均采用钢立柱结合立柱桩的形式。根据逆作法基坑的工艺要求，竖向支承体系需在基坑开挖前在地面施工完毕。地上钢结构框架柱考虑正常使用阶段的嵌固要求，需要由正负零标高向下延伸至少3h(h为上柱截面宽度)，当地上钢结构框架柱截面较大且荷载较大时，由于地下逆作的钢立柱截面和承载力相对较小，因此，在上下同步逆作施工阶段，不可避免地存在地上钢结构框架柱与钢立柱之间的传力问题，还有大截面贯通地下室顶板的地上钢结构框架柱与钢筋混凝土楼层梁钢筋的连接问题，该问题也是地上为钢结构且地下为钢筋混凝土结构采用上下同步逆作法施工工艺中共性难题。
4.地下逆作桩柱与地上钢结构框架柱的连接构造取决于荷载的大小和立柱的形式。当地上荷载较小时，一般可采用一柱一桩形式，这种形式传力直接，构造相对简单；但是当地上荷载较大时，如采用这种形式，必然导致地下逆作桩柱的截面很大，施工难度大，对地下逆作桩柱的垂直度、平面定位的控制要求也很高，如地上钢结构框架柱柱位处正好遇障碍物，也很难避开。
5.采用两桩一柱的形式，可以解决以上问题。对于地上地下均为混凝土框架结构的托换相对简单和常见，但是对于地上为钢结构，地面及以下为钢筋混凝土框架结构，且地上钢结构框架柱要往地下延伸一段时，要对其采用两桩一柱的形式进行托换，有不少难点需要解决。常规逆作法工程中最为常见的钢立柱主要为角钢格构柱和钢管混凝土柱。地上钢结构框架柱承受荷载较大时，截面一般比较大，多数为方钢管柱或十字形钢柱。托换梁的形式有钢筋混凝土梁托换、型钢梁托换、型钢混凝土组合梁托换等，当荷载较大时，优先采用型钢混凝土组合梁进行托换，但是对于大截面地上钢结构框架柱贯通地下室顶板的托换，如何保证型钢梁与外包混凝土梁部分共同作用，控制型钢混凝土组合梁截面适中，如何保证型钢梁和混凝土梁与贯通地下室顶板的钢结构框架柱之间传力可靠，且施工可行，是需要解决的关键问题。
6.另外由于地上钢结构框架柱截面为实腹式，其平面范围之内的梁主筋大多无法穿越，其梁柱节点处理难度较大。目前，常见的梁柱节点处理方法有环梁-抗剪环式梁柱节点、环梁-钢承重销式梁柱节点、环梁-穿筋式梁柱节点等，但这几种方法均有一定的弊端和局
限性。例如，环梁节点形式复杂，施工难度较高，对于施工单位的施工技术要求较高，承重销式节点和穿筋节点均需要在工厂加工好，对钢结构框架柱的标高精度控制要求很高，且需在翼缘上开孔，削弱了钢柱。另外柱钢筋遇到型钢托换梁时，也会遇到无法穿越的问题，需要一并解决。

技术实现要素：

7.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种上下同步逆作基坑中的两桩一柱托换构造。采用该节点，完全解决了逆作梁柱节点中较大荷载作用时地上钢结构框架柱和地下逆作桩柱的传力问题和钢筋混凝土梁与地上钢结构框架柱的连接问题，拓宽了逆作梁柱节点上下钢柱、楼层梁钢筋与地上钢结构框架柱连接方式的思路，并且该节点具有传力可靠、施工便捷的优越性。
8.技术方案为：该构造包括地上钢结构框架柱、型钢混凝土组合托换梁和地下逆作桩柱；两根地下逆作桩柱的顶部与型钢混凝土组合托换梁连接固定，地上钢结构框架柱位于地下逆作桩柱之间，且下伸穿过型钢混凝土组合托换梁,并与型钢混凝土组合托换梁连接固定；型钢混凝土组合托换梁与地上钢结构框架柱形成的节点与地下室顶板标高梁连接固定。
9.基于上述技术特征：型钢混凝土组合托换梁包括型钢托换梁和外包钢筋混凝土；地下逆作桩柱为钻孔灌注桩内插钢立柱；钢立柱的柱顶面焊接盖板，盖板与型钢托换梁的底部焊接固定。
10.基于上述技术特征：钢立柱的柱顶侧面焊接衬板、托板、第三加劲板及钢筋连接板，第三加劲板的顶部和侧边分别与托板和衬板焊接；第三加劲板垂直钢立柱的外壁向外均匀布置；托板位于钢立柱的外围，托起上部的型钢混凝土组合托换梁；钢筋连接板位于外包钢筋混凝土内，连接型钢混凝土组合托换梁的底部主筋。
11.基于上述技术特征：型钢托换梁采用h型钢，型钢托换梁的顶底焊接抗剪栓钉；型钢托换梁的腹板上焊接竖向的第一加劲板，第一加劲板与地上钢结构框架柱的外包混凝土纵筋在同一轴线上，外包混凝土纵筋与型钢托换梁的翼缘连接固定。
12.基于上述技术特征：型钢托换梁的腹板上焊接竖向的第二加劲板，第二加劲板位于钢立柱的上方。
13.基于上述技术特征：型钢托换梁的腹板上焊接水平向连接板，连接对应的地下室顶板标高梁的主筋。
14.基于上述技术特征：在地上钢结构框架柱内部焊接数块开洞横隔板，开洞横隔板在地下室顶板标高梁的主筋连接标高处和型钢托换梁的上下翼缘标高处分别焊接，地上钢结构框架柱内浇筑高强自密实微膨胀细石混凝土，高强自密实微膨胀细石混凝土浇至地下室顶板标高梁的最高梁面，地上钢结构框架柱的底部设置封头板。
15.基于上述技术特征：位于型钢混凝土组合托换梁以下的地上钢结构框架柱上设置十字形加劲板，地上钢结构框架柱的侧面焊接栓钉。
16.基于上述技术特征：地下室顶板标高梁的主筋分别通过连接板或第一钢筋接驳器与地上钢结构框架柱的侧面连接固定。
17.基于上述技术特征：型钢混凝土组合托换梁以下，地上钢结构框架柱外围局部浇
筑混凝土，并向下预留柱插筋，柱插筋的顶部与型钢混凝土组合托换梁的型钢托换梁底部固定连接。
18.地下室结构逆作阶段，先行施工两根钻孔灌注桩内插钢立柱，基坑开挖至钢立柱的柱顶标高下方后，在钢立柱的柱侧焊接托板及加劲板，型钢托换梁与贯通地下室顶板的地上钢结构框架柱在工厂焊接成一体，地上钢结构框架柱的非型钢托换梁连接侧、型钢托换梁顶底面在工厂焊接抗剪栓钉，整体吊装并焊接固定于地下逆作桩柱顶。地上钢结构框架柱内设置开洞横隔板，内填高强自密实微膨胀细石混凝土，型钢托换梁外包钢筋混凝土形成型钢混凝土组合托换梁，共同将地上钢结构框架柱和地下室顶板的荷载传递至地下逆作桩柱，地下室顶板标高梁的主筋与地上钢结构框架柱或托换梁通过连接板或接驳器连接，并整体浇筑混凝土。上述节点成功实现了上下同步逆作基坑工程中地上钢结构框架柱与两根地下逆作桩柱及楼层梁钢筋的连接和传力，解决了长期困扰本领域技术人员的节点连接难题。其能被广泛应用于采用地上为钢结构，地下为钢筋混凝土结构的上下同步逆作法基坑工程。
附图说明
19.图1为本托换节点的详图。
20.图2为图1的a-a截面图。
21.图3为图1的b-b截面图。
22.图4位图1的c-c截面图。
23.图中标号示意为：
24.地下逆作桩柱1；型钢托换梁2；地上钢结构框架柱3；外包钢筋混凝土4；型钢混凝土组合托换梁5；盖板6；衬板7、托板8、第三加劲板9；钢筋连接板10；开洞横隔板11；高强自密实微膨胀细石混凝土12；十字形加劲板13；封头板14；顺作地下钢骨柱15；栓钉16；连接板17；第一钢筋接驳器18；柱插筋19；标高20；第一加劲板21；第二钢筋接驳器22；第二加劲板23；水平向连接板24。
具体实施方式
25.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制。
26.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，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。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上
述术语在本实用新型中的具体含义。
28.此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
29.如图1至图4所示，一种上下同步逆作基坑中的两桩一柱托换构造，包括地上钢结构框架柱3、型钢混凝土组合托换梁5和地下逆作桩柱1；两根地下逆作桩柱1的顶部与型钢混凝土组合托换梁5连接固定，地上钢结构框架柱3位于地下逆作桩柱1之间，且下伸穿过型钢混凝土组合托换梁5，与型钢混凝土组合托换梁5连接固定；型钢混凝土组合托换梁5与地上钢结构框架柱3形成的节点与地下室顶板标高梁连接固定。地上钢结构框架柱3和地下逆作桩柱1之间通过型钢混凝土组合托换梁5进行荷载传递，
30.如图1和图2所示，两根地下逆作桩柱1先行施工，柱顶焊接型钢托换梁2。型钢托换梁2与外包钢筋混凝土4共同形成型钢混凝土组合托换梁5，以实现地上钢结构框架柱3的荷载传递。
31.地下逆作桩柱1为钻孔灌注桩内插钢立柱；钢立柱的柱顶面焊接盖板6，盖板6与型钢托换梁2的底部焊接固定。钢立柱的柱顶侧面焊接衬板7、托板8、第三加劲板9及钢筋连接板10。第三加劲板9的顶部和侧边分别与托板8和衬板7焊接，第三加劲板9垂直钢立柱的外壁向外均匀布置；托板8位于钢立柱的外围，托起上部的型钢混凝土组合托换梁5；钢筋连接板10位于外包钢筋混凝土4内，连接型钢混凝土组合托换梁5的底部主筋。
32.型钢托换梁2采用h型钢，型钢托换梁2顶底焊接抗剪栓钉；型钢托换梁2的腹板上焊接竖向的第一加劲板21，第一加劲板21与地上钢结构框架柱3的外包混凝土纵筋在同一轴线上，外包混凝土纵筋与型钢托换梁2的翼缘连接固定。
33.型钢托换梁2的腹板上焊接竖向的第二加劲板23，第二加劲板23位于钢立柱的上方。
34.型钢托换梁2的腹板上焊接水平向连接板24，连接对应的地下室顶板标高梁的主筋。
35.如图1和图3所示，地上钢结构框架柱3内部焊接开洞横隔板11，开洞横隔板11在地下室顶板标高梁的主筋连接标高处和型钢托换梁2的上下翼缘标高处分别焊接，地上钢结构框架柱3内浇筑高强自密实微膨胀细石混凝土12，高强自密实微膨胀细石混凝土12浇至地下室顶板标高梁的最高梁面，所述地上钢结构框架柱3的底部设置封头板14。位于型钢混凝土组合托换梁5以下的地上钢结构框架柱3上设置十字形加劲板13，以便与后续施工的顺作地下钢骨柱15连接和传力。地上钢结构框架柱3的非型钢托换梁连接侧焊接栓钉16，以便传递剪力。地下室顶板标高梁的主筋分别通过连接板17或第一钢筋接驳器18与地上钢结构框架柱3的侧面连接固定。
36.型钢混凝土组合托换梁5以下，地上钢结构框架柱3外围局部浇筑混凝土，浇筑混凝土至型钢混凝土组合托换梁5底部以下约500mm，即图1中所示标高20处。向下预留柱插筋19，柱插筋19的顶部与型钢混凝土组合托换梁5的型钢托换梁2底部通过第二钢筋接驳器22连接。预留柱插筋19以便与后续施工的顺作地下钢骨柱15的外包混凝土柱连接。
37.一般，在正常使用阶段，地上钢结构框架柱3与地下顺作地下钢骨柱15连接，并传力生根至地下一层楼面，地下顺作地下钢骨柱15再外包钢筋混凝土柱，钢筋混凝土柱延伸至地下室底板。
38.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技
术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种上下同步逆作基坑中的两桩一柱托换构造，其特征在于：包括地上钢结构框架柱(3)、型钢混凝土组合托换梁(5)和地下逆作桩柱(1)；两根所述地下逆作桩柱(1)的顶部与所述型钢混凝土组合托换梁(5)连接固定，所述地上钢结构框架柱(3)位于所述地下逆作桩柱(1)之间，且下伸穿过所述型钢混凝土组合托换梁(5)，与所述型钢混凝土组合托换梁(5)连接固定；所述型钢混凝土组合托换梁(5)与所述地上钢结构框架柱(3)形成的节点与地下室顶板标高梁连接固定。2.根据权利要求1所述的一种上下同步逆作基坑中的两桩一柱托换构造，其特征在于：所述型钢混凝土组合托换梁(5)包括型钢托换梁(2)和外包钢筋混凝土(4)；所述地下逆作桩柱(1)为钻孔灌注桩内插钢立柱；所述钢立柱的柱顶面焊接盖板(6)，所述盖板(6)与所述型钢托换梁(2)的底部焊接固定。3.根据权利要求2所述的一种上下同步逆作基坑中的两桩一柱托换构造，其特征在于：所述钢立柱的柱顶侧面焊接衬板(7)、托板(8)、第三加劲板(9)及钢筋连接板(10)，所述第三加劲板(9)的顶部和侧边分别与所述托板(8)和所述衬板(7)焊接，所述第三加劲板(9)垂直所述钢立柱的外壁向外均匀布置；所述托板(8)位于所述钢立柱的外围，托起上部的所述型钢混凝土组合托换梁(5)；所述钢筋连接板(10)位于所述外包钢筋混凝土(4)内，连接所述型钢混凝土组合托换梁(5)的底部主筋。4.根据权利要求2所述的一种上下同步逆作基坑中的两桩一柱托换构造，其特征在于：所述型钢托换梁(2)采用h型钢，所述型钢托换梁(2)顶底焊接抗剪栓钉；所述型钢托换梁(2)的腹板上焊接竖向的第一加劲板(21)，所述第一加劲板(21)与所述地上钢结构框架柱(3)的外包混凝土纵筋在同一轴线上，所述外包混凝土纵筋与所述型钢托换梁(2)的翼缘连接固定。5.根据权利要求4所述的一种上下同步逆作基坑中的两桩一柱托换构造，其特征在于：所述型钢托换梁(2)的腹板上焊接竖向的第二加劲板(23)，所述第二加劲板(23)位于所述钢立柱的上方。6.根据权利要求4所述的一种上下同步逆作基坑中的两桩一柱托换构造，其特征在于：所述型钢托换梁(2)的腹板上焊接水平向连接板(24)，连接对应的所述地下室顶板标高梁的主筋。7.根据权利要求2所述的一种上下同步逆作基坑中的两桩一柱托换构造，其特征在于：在所述地上钢结构框架柱(3)内部焊接数块开洞横隔板(11)，所述开洞横隔板(11)在所述地下室顶板标高梁的主筋连接标高处和所述型钢托换梁(2)的上下翼缘标高处分别焊接，所述地上钢结构框架柱(3)内浇筑高强自密实微膨胀细石混凝土(12)，所述高强自密实微膨胀细石混凝土(12)浇至所述地下室顶板标高梁的最高梁面，所述地上钢结构框架柱(3)的底部设置封头板(14)。8.根据权利要求1所述的一种上下同步逆作基坑中的两桩一柱托换构造，其特征在于：位于所述型钢混凝土组合托换梁(5)以下的所述地上钢结构框架柱(3)上设置十字形加劲板(13)，所述地上钢结构框架柱(3)的非型钢托换梁连接侧焊接栓钉(16)。9.根据权利要求1所述的一种上下同步逆作基坑中的两桩一柱托换构造，其特征在于：所述地下室顶板标高梁的主筋分别通过连接板(17)或第一钢筋接驳器(18)与所述地上钢结构框架柱(3)的侧面连接固定。
10.根据权利要求1所述的一种上下同步逆作基坑中的两桩一柱托换构造，其特征在于：所述型钢混凝土组合托换梁(5)以下，所述地上钢结构框架柱(3)外围局部浇筑混凝土，并向下预留柱插筋(19)，所述柱插筋(19)的顶部与所述型钢混凝土组合托换梁(5)的型钢托换梁(2)底部固定连接。

技术总结

本实用新型属于建筑工程的基坑围护领域的一种上下同步逆作基坑中的两桩一柱托换构造，技术方案为：该构造包括地上钢结构框架柱、型钢混凝土组合托换梁和地下逆作桩柱；两根地下逆作桩柱的顶部与型钢混凝土组合托换梁连接固定，地上钢结构框架柱位于地下逆作桩柱之间，且下伸穿过型钢混凝土组合托换梁,并与型钢混凝土组合托换梁连接固定；型钢混凝土组合托换梁与地上钢结构框架柱形成的节点与地下室顶板标高梁连接固定。采用该节点，完全解决了逆作梁柱节点中较大荷载作用时地上钢结构框架柱和地下逆作桩柱的传力问题和钢筋混凝土梁与地上钢结构框架柱的连接问题，并且该节点具有传力可靠、施工便捷的优越性。施工便捷的优越性。施工便捷的优越性。