CN101105066B - 一种增强型加劲横肋矩形钢管混凝土柱 - Google Patents

一种增强型加劲横肋矩形钢管混凝土柱 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种增强型加劲横肋矩形钢管混凝土柱，该混凝土柱位于层高中间的方/矩形钢管(1)内设有若干个加劲横肋(2)，每个加劲横肋(2)的中心设有混凝土灌注孔(3)，其特征在于每个加劲横肋(2)上所设的混凝土灌注孔(3)四周设有与管壁平行的立板(4)构成一增强型加劲横肋(2、4)，其中所述的立板(4)与管壁之间形成一环形槽(5)，该环形槽(5)内的混凝土(6′)与整个矩形钢管(1)内的混凝土(6)溶为一体。本发明中的增强型加劲横肋和环形槽内的混凝土联合作用，不仅起到了对核心混凝土约束作用，还增大了所在横截面的惯性矩，从而显著提高了整个钢管混凝土柱的轴向承载能力。

Description

一种增强型加劲横肋矩形钢管混凝土柱
技术领域
本发明涉及一种带永久型模板构件的混凝土制作的用于承重的长条形结构的建筑构件，尤其是涉及方钢管(矩形钢管)混凝土柱。
背景技术
方/矩形钢管混凝土柱既有钢结构柱的延伸性好、抗弯强度大、抗震性能优良等特性，又克服了圆钢管混凝土柱节点设计、施工及使用上的不便，已成为钢结构建筑的一个主要发展方向。常规的方/矩形钢管混凝土柱是在方/矩形钢管内注入混凝土构成的。由柱子在建筑结构中主要承载轴向力，当方钢管混凝土柱达到极限强度时，角部钢管发生塑性变形，边中钢管与混凝土产生剥离或者钢管边的中间管壁发生局部失稳。业内技术人员实验研究发现，导致所述技术问题的原因主要是钢管对核心混凝土所产生约束力不足。
为了提高钢管对核心混凝土的约束力，各种约束方案相继出现。国知局2000年7月12日授权公告了“一种新型钢管混凝土”(公告号为：CN2387178Y)的实用新型专利。该专利方案是在矩形钢管内横穿约束拉杆构成的，主要是利用约束拉杆对管壁向外扩张的限制，达到增强钢管对核心混凝土约束力的作用。但是，由于约束拉杆与管壁只是点连接，只能起到局部的点约束作用，整体约束作用提高有限，约束点以外的管壁仍然会产生屈曲变形。
另外，在现有技术中也有在方/矩形钢管混凝土柱的层高中间设有加劲横肋的报导。所述的加劲横肋类似于梁柱节点处的内隔板，其中部设有混凝土灌注孔(分段施工的不设混凝土灌注孔)，四周与管壁焊接成一体。由于所述的加劲横肋较薄，其本身对核心混凝土无约束，与约束拉杆类似，只能局部限制管壁向外扩张，因此其约束力有限，约束点(实际上是一条线)以外的管壁仍然会产生屈曲变形是可以预见的。
发明内容
鉴于现有技术存在上述不足，本发明要解决的技术问题是进一步增强加劲横肋方/矩形钢管混凝土柱的轴向承载能力。
本发明解决上述技术问题的技术解决方案是：
一种增强型加劲横肋矩形钢管混凝土柱，该混凝土柱位于层高中间的矩形钢管内设有若干个加劲横肋，每个加劲横肋的中心设有混凝土灌注孔，其特征在于每个加劲横肋上所设的混凝土灌注孔四周设有与管壁平行的立板构成一增强型加劲横肋，其中所述的立板与管壁之间形成一环形槽，该环形槽内的混凝土与整个方/矩形钢管内的混凝土溶为一体。
本发明所述的环形槽内设有连接板，该连接板与增强型加劲横肋和方/矩形钢管的管壁连成一体，以增大管壁的抗屈曲变形能力。所述的连接板可由立板向管壁延伸形成一井字形结构；所述的连接板也可由相对的两立板向管壁延伸形成一梯形(
Figure G2007100295830D00021
)结构。
本发明所述的增强型加劲横肋的单边水平宽度小于或等于方/矩形钢管边长的1/4；所述的增强型加劲横肋的厚度宜小于或等于自身的单边水平宽度；所述的增强型加劲横肋的间距宜小于或等于钢管的边长。
由于本发明所述的技术方案在立板与管壁之间形成一环形槽，槽内的混凝土与整个方/矩形钢管内的混凝土溶为一体。在管壁的包裹作用下，环形槽内的混凝土与增强型加劲横肋二者一体联合起到对核心混凝土约束作用。本发明在环形槽内设有连接板的进一步改进方案，使增强型加劲横肋和管壁形成一体，显著增大了管壁的抗屈曲变形能力和所在横截面的惯性矩。
附图说明
图1和图2为本发明的一种基本结构示意图，其中图1为主视图(纵向剖视)，图2为图1的A-A剖视图；
图3为图1和图2所示实施例灌注混凝土后的结构示意图(纵向剖视)；
图4为一种增设有固定板的改进方案的结构示意图(纵向剖视)；
图5为一种在立板向管壁延伸有连接板形成井字形结构的改进方案的结构示意图(横向剖视)；
图6为一种在立板向管壁延伸有连接板形成梯形(
Figure G2007100295830D00031
形)结构的改进方案的结构示意图(横向剖视)。
具体实施方式
由图1所示的纵向剖视图可知，本发明的基本结构是在建筑层间的方形钢管1内设置若干个加劲横肋2，每个加劲横肋2的中心开设有混凝土灌注孔3，该混凝土灌注孔3的四周设有与钢管1的管壁平行的立板4，该立板4与加劲横肋2连成一体构成本发明所述增强型加劲横肋；由图2可见，所述的立板4与钢管1的管壁之间形成一口字形的环形槽5，该环形槽5内的混凝土6′与整个钢管1内的混凝土6溶为一体(见图3)。在钢管1的管壁的包裹作用下，所述的增强型加劲横肋与环形槽5内的混凝土6′二者一体联合起到对核心混凝土约束作用。
为了使公众更好地掌握实施本发明的技术手段，以下结合图1和图2详细介绍一具体实施例的参数选择。图1和图2所示实施例为一种方形钢管混凝土柱，其中钢管1为边长B＝1000mm的方形钢管，壁厚t＝50mm；构成增强型加劲横肋的加劲横肋2和立板4的厚度t2不大于方钢管管壁厚度，取t2＝t＝50mm；所述的增强型加劲横肋的单边水平宽度小于或等于方形钢管边长的1/4，取
B1＝200mm；所述的增强型加劲横肋的厚度宜小于或等于自身的单边水平宽度，取h＝180mm。所述的增强型加劲横肋的间距宜小于或等于钢管1的边长B，取d＝800mm。
由图4可见，所述的加劲横肋2与方形钢管1连接的四边还可设有固定板7，并先由螺栓8穿设固定在钢管1的管壁上，再与管壁焊接成一体。这样一方面可在焊接前预固定，便于施工，另一方面相当于加厚了管壁，进一步提高了管壁的抗屈曲变形能力。
图2所示的方案可进一步改进为图5所示，其中立板4由两头分别向钢管1的管壁延伸一连接板9，形成井字形，其端头与管壁焊接在一起，使所述的增强型加劲横肋和钢管1的管壁二者形成一体，以增大管壁的抗屈曲变形能力和所在横截面的惯性矩。
当所用的钢管1为矩形截面时，图2所示的方案可进一步改进为图6所示，其中与矩形钢管1长边平行立板4由两头分别向管壁延伸一连接板9，构成梯形(
Figure G2007100295830D00041
形)，其端头与管壁焊接在一起，使所述的增强型加劲横肋和矩形钢管1的管壁二者形成一体，以增大短边管壁的抗屈曲变形能力和所在横截面的惯性矩。

Claims (7)

1.一种增强型加劲横肋矩形钢管混凝土柱，该混凝土柱位于层高中间矩形钢管(1)内设有若干个加劲横肋(2)，每个加劲横肋(2)为与矩形钢管(1)内孔横截面相匹配的矩形，四边与矩形钢管(1)的内壁连接成一体，中心设有混凝土灌注孔(3)，其特征在于每个加劲横肋(2)上所设的混凝土灌注孔(3)四周设有与管壁平行的立板(4)构成一增强型加劲横肋(2、4)，其中所述的立板(4)与管壁之间形成一环形槽(5)，该环形槽(5)内的混凝土(6′)与整个矩形钢管(1)内的混凝土(6)溶为一体。
2.根据权利要求1所述的一种增强型加劲横肋矩形钢管混凝土柱，其特征在于所述的环形槽内(5)设有连接板(9)，该连接板(9)与增强型加劲横肋(2、4)和矩形钢管(1)的管壁连成一体。
3.根据权利要求2所述的一种增强型加劲横肋矩形钢管混凝土柱，其特征在于所述的连接板(9)由立板(4)向管壁延伸形成一井字形结构。
4.根据权利要求2所述的一种增强型加劲横肋矩形钢管混凝土柱，其特征在于所述的连接板(9)由相对的两立板(4)向管壁延伸形成一梯形结构。
5.根据权利要求1～4之一所述的一种增强型加劲横肋矩形钢管混凝土柱，其特征在于所述的增强型加劲横肋(2、4)的单边水平宽度小于或等于矩形钢管(1)边长的1/4。
6.根据权利要求1～4之一所述的一种增强型加劲横肋矩形钢管混凝土柱，其特征在于所述的增强型加劲横肋(2、4)的厚度小于或等于自身的单边水平宽度。
7.根据权利要求1～4之一所述的一种增强型加劲横肋矩形钢管混凝土柱，其特征在于所述的增强型加劲横肋(2、4)的间距小于或等于钢管的边长。
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