CN102409807B - 底部带软钢板外包混凝土的型钢混凝土叠合柱及作法 - Google Patents

底部带软钢板外包混凝土的型钢混凝土叠合柱及作法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种底部带软钢板外包混凝土的型钢混凝土叠合柱及作法，包括内部型钢(1)、混凝土(2)、纵筋(4)、箍筋(5)、软钢耗能钢板(3)以及螺栓(6)。本发明是型钢和混凝土的组合、底部软钢耗能钢板和内部型钢的组合和型钢混凝土和钢筋混凝土的组合，是一种多重组合的型钢混凝土叠合柱；本发明的底部软钢耗能钢板有利于提高叠合柱的水平和竖向承载能力、延性和耗能能力；由于叠合柱的破坏一般发生在柱的根部，所以对根部的加强可有效减小其截面面积，增大使用面积，混凝土用量则随之减少，结构自重减轻，建设能耗降低，在相同用钢量的条件下，可以带来更大的经济效益。

Description

底部带软钢板外包混凝土的型钢混凝土叠合柱及作法
技术领域
本发明涉及一种新型型钢混凝土叠合柱，特别涉及一种底部带软钢板外包混凝土的型钢混凝土叠合柱及作法。
背景技术
随着生产技术的发展和人们生活水平的提高，人们对各类建筑的要求也日益提高，对结构的安全性、舒适性都有一定的要求。钢筋混凝土柱和型钢混凝土叠合柱在各类高层和超高层建筑中的应用越来越多，而且各有其优越性。钢筋混凝土柱充分发挥了钢筋和混凝土各自的优点，具有良好的抗震性能和防火防腐性能；型钢混凝土叠合柱，克服了型钢易发生局部屈曲和防火性能差的缺点，同时对混凝土起着约束作用，充分发挥了型钢和混凝土的优点。
钢筋混凝土柱和型钢混凝土叠合柱在大范围应用的同时，其缺点也日益显现。钢筋混凝土柱的截面尺寸较大，占用了使用空间，而且变形能力有限；型钢混凝土叠合柱的出现在一定程度上为我们解决了这一问题，但在超高层结构中，普通的型钢混凝土叠合柱的截面尺寸依旧很大，而且结构的破坏多集中在型钢混凝土叠合柱的底部。这就要求我们对叠合柱的底部进行强化设计，充分发挥材料的抗震性能，保证结构的安全性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是增加型钢混凝土叠合柱的抗震防线，提高其抗震性能。本发明为了解决这一问题，提出了一种底部带软钢板外包混凝土的型钢混凝土叠合柱及作法。
本发明采用的技术方案是：
底部带软钢板外包混凝土的型钢混凝土叠合柱，其特征在于：所述叠合柱包括内部型钢、混凝土、纵筋、箍筋、软钢耗能钢板以及螺栓，所述内部型钢包裹于所述混凝土中，所述内部型钢外部的混凝土中预埋有纵筋和箍筋，所述内部型钢的底部外侧叠合设置有软钢耗能钢板，底部的软钢耗能钢板伸进地面或者基础顶面以下并与其锚固，其中，锚固长度应符合设计的要求。内部型钢的外侧设置螺栓，使其和混凝土能够共同工作。
所述型钢混凝土叠合柱为矩形截面或圆形截面。
所述软钢耗能钢板高出地面或基础顶面的高度为1.0h，其中，h为叠合柱圆形截面的直径或矩形截面的长边尺寸。也就是加强了型钢混凝土叠合柱底部的塑性铰域，延缓或避免型钢混凝土叠合柱底部的破坏，充分发挥其抗震承载能力和耗能能力，使其在地震作用下表现出更优异的性能。
所述内部型钢为工字形、H形、T形钢骨或角钢。
软钢耗能钢板的厚度不小于内部型钢的厚度。
软钢耗能钢板和内部型钢采用或不采用螺栓连接。
上述底部带软钢板外包混凝土的型钢混凝土叠合柱的作法，其制作顺序如下：
1)按照要求制作内部型钢和其底部的软钢耗能钢板；
2)在内部型钢和底部的软钢耗能钢板相对应的位置根据实际需要双向预留或不预留螺栓孔洞；
3)在内部型钢的外侧设置一定数量的螺栓；
4)将软钢耗能钢板叠合设置在内部型钢的底部外侧，对内部型钢和软钢耗能钢板进行正确的定位和安装，若之前预留有螺栓孔洞，则通过螺栓将内部型钢和软钢耗能钢板连接固定；
5)绑扎内部型钢外侧的纵筋和箍筋，形成钢筋网；
6)在钢筋网外侧预留一定的保护层厚度，支模板；
7)在模板中灌注混凝土，成型后即为底部带软钢板外包混凝土的型钢混凝土叠合柱。
本发明的底部带软钢板外包混凝土的型钢混凝土叠合柱及作法，其底部软钢耗能钢板宜设置在内部型钢受力较大轴向的端部，软钢耗能钢板的厚度不宜小于内部型钢的厚度，软钢耗能钢板和内部型钢可以根据实际需要与否确定是否需要螺栓连接；完成软钢耗能钢板和内部型钢的连接后，绑扎竖向钢筋和箍筋，形成钢筋网，之后浇筑混凝土，由于内部型钢和软钢耗能钢板被外部混凝土包裹，可以起到挤压作用，成型后即为底部带软钢板外包混凝土的型钢混凝土叠合柱。
在多遇地震作用下，型钢混凝土叠合柱受力较小，此时软钢耗能钢板和内部型钢在混凝土的挤压作用下摩擦耗能；混凝土的挤压作用不仅提高了其摩擦耗能能力，而且使软钢耗能钢板和内部型钢连为一体，其整体工作性能好，刚度大，强度也大；当在罕遇地震作用下，由于型钢混凝土叠合柱的变形增大，软钢耗能钢板和内部型钢联系减弱，其共同工作性能退化，它们开始各自充分发挥其延性性能和耗能作用，总体刚度减小，结构周期变长，地震作用减小，相当于增加了一道抗震防线，提高了结构的安全性。
与相同断面、相同荷载作用下的普通型钢混凝土柱比较，底部带软钢板外包混凝土的型钢混凝土叠合柱提高了构件的抗剪能力，容易实现强剪弱弯；具有良好的延性性能，在动荷载尤其是地震荷载作用下能通过自身变形耗散能量，阻滞或延缓结构的破坏。
有益效果
与普通型钢混凝土叠合柱相比，本发明具有以下优点：
本发明是型钢和混凝土的组合、底部软钢耗能钢板和内部型钢的组合和型钢混凝土和钢筋混凝土的组合，是一种多重组合的型钢混凝土叠合柱；本发明的底部软钢耗能钢板有利于提高叠合柱的水平和竖向承载能力、延性和耗能能力；由于叠合柱的破坏一般发生在柱的根部，所以对根部的加强可有效减小其截面面积，增大使用面积，混凝土用量则随之减少，结构自重减轻，建设能耗降低，在相同用钢量的条件下，可以带来更大的经济效益。
附图说明
图1是底部带软钢耗能钢板外包混凝土的圆形截面型钢混凝土叠合柱的平面示意图；
图2是底部带软钢耗能钢板外包混凝土矩形截面型钢混凝土叠合柱的平面示意图；
图3是图1和图2的A-A剖面图；
其中：1-内部型钢，2-混凝土，3-软钢耗能钢板，4-纵筋，5-箍筋，6-螺栓，7-地面或者基础顶面。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，底部带软钢板外包混凝土的型钢混凝土叠合柱包括内部型钢1、混凝土2、纵筋4、箍筋5、软钢耗能钢板3以及螺栓6，其剖面图如图3所示。内部型钢1包裹于所述混凝土2中，内部型钢1外部的混凝土2中预埋有纵筋4和箍筋5，内部型钢1的底部外侧叠合设置有软钢耗能钢板3，底部的软钢耗能钢板3伸进地面或者基础顶面7以下并与其锚固，内部型钢1的外侧设置螺栓6。型钢混凝土叠合柱为圆形截面，软钢耗能钢板3高出地面或基础顶面7的高度为1.0h，其中，h为叠合柱圆形截面的直径，内部型钢1为工字形钢骨，软钢耗能钢板3的厚度不小于内部型钢1的厚度，软钢耗能钢板3和内部型钢1根据实际情况决定采用螺栓连接(图中未示出)。
其制作顺序如下：
1)按照要求制作内部型钢1和其底部的软钢耗能钢板3；
2)在内部型钢1和底部的软钢耗能钢板3相对应的位置根据实际需要双向预留螺栓孔洞；
3)在内部型钢1的外侧设置一定数量的螺栓6；
4)将软钢耗能钢板3叠合设置在内部型钢1的底部外侧，对内部型钢1和软钢耗能钢板3进行正确的定位和安装，通过螺栓6将内部型钢1和软钢耗能钢板3连接固定；
5)绑扎内部型钢1外侧的纵筋4和箍筋5，形成钢筋网；
6)在钢筋网外侧预留一定的保护层厚度，支模板；
7)在模板中灌注混凝土2，成型后即为底部带软钢板外包混凝土的型钢混凝土叠合柱。
实施例2
底部带软钢板外包混凝土的型钢混凝土叠合柱及作法的另一种结构形式如图2所示，其剖面图如图3所示。叠合柱外部形状为矩形，其它结构形式和实施例1相同。

Claims (6)

1.底部带软钢板外包混凝土的型钢混凝土叠合柱，其特征在于：所述叠合柱包括内部型钢（1）、混凝土（2）、纵筋（4）、箍筋（5）、软钢耗能钢板（3）以及螺栓（6），所述内部型钢（1）包裹于所述混凝土（2）中，所述内部型钢（1）外部的混凝土（2）中预埋有纵筋（4）和箍筋（5），所述内部型钢（1）的底部外侧叠合设置有软钢耗能钢板（3），底部的软钢耗能钢板（3）伸进地面或者基础顶面（7）以下并与其锚固，内部型钢（1）的外侧设置有螺栓（6）。
2.如权利要求1所述的底部带软钢板外包混凝土的型钢混凝土叠合柱，其特征在于：所述型钢混凝土叠合柱为矩形截面或圆形截面。
3.如权利要求2所述的底部带软钢板外包混凝土的型钢混凝土叠合柱，其特征在于：所述软钢耗能钢板（3）高出地面或基础顶面（7）的高度为1.0h，其中，h为叠合柱圆形截面的直径或矩形截面的长边尺寸。
4.如权利要求1所述的底部带软钢板外包混凝土的型钢混凝土叠合柱，其特征在于：所述内部型钢（1）为工字形、H形、T形钢骨或角钢。
5.如权利要求1所述的底部带软钢板外包混凝土的型钢混凝土叠合柱，其特征在于：软钢耗能钢板（3）和内部型钢（1）采用或不采用螺栓（6）连接。
6.如权利要求1-5之一所述的底部带软钢板外包混凝土的型钢混凝土叠合柱的作法，其特征在于：制作顺序如下：
1）按照要求制作内部型钢（1）和其底部的软钢耗能钢板（3）；
2）在内部型钢（1）和底部的软钢耗能钢板（3）相对应的位置根据实际需要双向预留或不预留螺栓孔洞；
3）在内部型钢（1）的外侧设置一定数量的螺栓（6）；
4）将软钢耗能钢板（3）叠合设置在内部型钢（1）的底部外侧，对内部型钢（1）和软钢耗能钢板（3）进行正确的定位和安装，若之前预留有螺栓孔洞，则通过螺栓（6）将内部型钢（1）和软钢耗能钢板（3）连接固定；
5）绑扎内部型钢（1）外侧的纵筋（4）和箍筋（5），形成钢筋网；
6）在钢筋网外侧预留一定的保护层厚度，支模板；
7）在模板中灌注混凝土（2），成型后即为底部带软钢板外包混凝土的型钢混凝土叠合柱。
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