CN102535750A - 布设开孔加劲肋并填充钢纤维混凝土的柱形结构件 - Google Patents

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刘玉娟
傅梅珍
张俊光
宋瑶
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Abstract

本发明公开了一种布设开孔加劲肋并填充钢纤维混凝土的柱形结构件，包括呈竖直向布设的方形钢管、分别布设在方形钢管四个内侧壁上的多个竖向加劲肋和由填充于方形钢管内侧下部的钢纤维混凝土浇筑而成的钢纤维混凝土柱，多个竖向加劲肋的结构和尺寸均相同且布设在同一水平面上；多个竖向加劲肋的竖向高度均与空心钢管的竖向高度相同，竖向加劲肋下部为开有多个通孔的开孔段且开孔段的竖向高度与钢纤维混凝土柱的竖向高度相同，多个通孔由上至下布设在同一竖直线上。本发明结构简单、设计合理且建造施工简便、受力性能好，能解决现有钢管混凝土存在的自重大、钢管与混凝土间粘结力不足、结构整体性不够等问题，同时提高了整体结构的抗震性能。

Description

布设开孔加劲肋并填充钢纤维混凝土的柱形结构件
技术领域
本发明涉及一种形钢管混凝土柱，尤其是涉及一种布设开孔加劲肋并填充钢纤维混凝土的柱形结构件。
背景技术
目前，由于方形钢管混凝土柱在地震中具有良好的延性及承载力性能，因而在工业与民用建筑中得到了广泛的应用。在方形钢管混凝土柱结构中，其外部钢板兼作模板和受力构件，同时在其内部大多都设置有肋板，以增强钢板与混凝土之间的粘结力和钢板的局部稳定性。但是，实际使用过程中，现有的方形钢管混凝土柱普遍存在以下两个问题：第一、钢管混凝土柱一般采用全填充混凝土结构，因而其结构的柔度不够，不利于抗震；第二、钢管与其内部所填充混凝土之间的粘结力不足，因而组合结构的整体性不够。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种布设开孔加劲肋并填充钢纤维混凝土的柱形结构件，其结构简单、设计合理且建造施工简便、受力性能好，能有效解决目前钢管混凝土存在的自重大、钢管与混凝土之间的粘结力不足、结构整体性不够等问题，同时提高了整体结构的抗震性能。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种布设开孔加劲肋并填充钢纤维混凝土的柱形结构件，其特征在于：包括呈竖直向布设的方形钢管、分别布设在方形钢管四个内侧壁上的多个竖向加劲肋和由填充于方形钢管内侧下部的钢纤维混凝土浇筑而成的钢纤维混凝土柱，所述钢纤维混凝土柱将方形钢管与多个所述竖向加劲肋紧固连接为一体，多个所述竖向加劲肋的结构和尺寸均相同，多个所述竖向加劲肋的布设方向均与空心钢管的中心轴线方向一致且多个所述竖向加劲肋布设在同一水平面上；所述方形钢管的四个内侧壁包括呈左右对称布设的左侧壁和右侧壁以及呈前后对称布设的前侧壁和后侧壁，所述前侧壁和后侧壁上所布设竖向加劲肋的数量均为N1，且所述左侧壁和右侧壁上所布设竖向加劲肋的数量均为N2，其中N1≥N2，所述前侧壁和后侧壁的横向宽度L1≥所述左侧壁和右侧壁的横向宽度L2，N1和N2均为正整数且N2≥1；多个所述竖向加劲肋的竖向高度均与空心钢管的竖向高度相同，所述竖向加劲肋下部为开有多个通孔的开孔段，且所述开孔段的竖向高度与所述钢纤维混凝土柱的竖向高度相同，多个所述通孔由上至下布设在同一竖直线上。
上述布设开孔加劲肋并填充钢纤维混凝土的柱形结构件，其特征是：所述方形钢管、多个所述竖向加劲肋和钢纤维混凝土柱组成一个钢管混凝土柱，所述钢纤维混凝土柱的竖向高度与所述钢管混凝土柱的承载力大小相对应，且所述钢纤维混凝土柱的竖向高度越大，所述钢管混凝土柱的承载力越大。
上述布设开孔加劲肋并填充钢纤维混凝土的柱形结构件，其特征是：所述方形钢管的横截面为正方形，多个所述竖向加劲肋呈均匀布设且N1＝N2。
上述布设开孔加劲肋并填充钢纤维混凝土的柱形结构件，其特征是：多个所述竖向加劲肋的数量为4个或8个，且N1＝N2＝1或2。
上述布设开孔加劲肋并填充钢纤维混凝土的柱形结构件，其特征是：所述方形钢管的横截面为长方形，L1＞L2，且多个所述竖向加劲肋的数量为4个～10个。
上述布设开孔加劲肋并填充钢纤维混凝土的柱形结构件，其特征是：所述方形钢管的横截面积为4m2～10m2且其壁厚为18mm～25mm。
上述布设开孔加劲肋并填充钢纤维混凝土的柱形结构件，其特征是：多个所述通孔呈均匀布设。
上述布设开孔加劲肋并填充钢纤维混凝土的柱形结构件，其特征是：所述通孔为圆形孔；所述圆形孔的直径为Ф30mm～Ф50mm，且上下相邻两个所述圆形孔的间距为100mm～200mm。
上述布设开孔加劲肋并填充钢纤维混凝土的柱形结构件，其特征是：所述竖向加劲肋为与方形钢管焊接为一体的长条形钢肋板，所述长条形钢肋板的横向宽度为100mm～250mm且其厚度为12mm～22mm。
上述布设开孔加劲肋并填充钢纤维混凝土的柱形结构件，其特征是：所述钢纤维混凝土为纤维体积率为1％～2％且密度为300kg/m3～1800kg/m3的轻质钢纤维混凝土。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、结构简单、设计合理且受力性能好，自重轻，能解决目前钢管混凝土柱所存在自重过大的问题。
2、建造施工简便，且投入成本较低。
3、轻质钢纤维混凝土仅填充在方形钢管的下半部分，增加了整体结构的稳定性，同时又保证了整体结构的柔度，有利于结构的抗震。
4、竖向加劲肋在钢纤维混凝土填充部分上开有等间距布设的多个通孔，且钢纤维混凝土填充完后，竖向加劲肋两个侧面的混凝土均可以发挥抗剪作用，嵌固在竖向加劲肋通孔内的混凝土所处的应力状态使其抗压强度有一定的提高，大大改善了目前钢管混凝土柱存在的钢管与混凝土之间粘结力不足的问题，同时也提高了结构的整体性。
综上所述，本发明结构简单、设计合理且建造施工简便、受力性能好，能有效解决目前钢管混凝土存在的自重大、钢管与混凝土之间的粘结力不足、结构整体性不够等问题，同时提高了整体结构的抗震性能。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例1的内部结构示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为本发明实施例2的结构示意图。
附图标记说明：
1-方形钢管；2-竖向加劲肋；3-钢纤维混凝土柱；
4-通孔。
具体实施方式
实施例1
如图1、图2所示的一种布设开孔加劲肋并填充钢纤维混凝土的柱形结构件，包括呈竖直向布设的方形钢管1、分别布设在方形钢管1四个内侧壁上的多个竖向加劲肋2和由填充于方形钢管1内侧下部的钢纤维混凝土浇筑而成的钢纤维混凝土柱3，所述钢纤维混凝土柱3将方形钢管1与多个所述竖向加劲肋2紧固连接为一体，多个所述竖向加劲肋2的结构和尺寸均相同，多个所述竖向加劲肋2的布设方向均与空心钢管1的中心轴线方向一致且多个所述竖向加劲肋2布设在同一水平面上。所述方形钢管1的四个内侧壁包括呈左右对称布设的左侧壁和右侧壁以及呈前后对称布设的前侧壁和后侧壁，所述前侧壁和后侧壁上所布设竖向加劲肋2的数量均为N1，且所述左侧壁和右侧壁上所布设竖向加劲肋2的数量均为N2，其中N1≥N2，所述前侧壁和后侧壁的横向宽度L1≥所述左侧壁和右侧壁的横向宽度L2，N1和N2均为正整数且N2≥1。多个所述竖向加劲肋2的竖向高度均与空心钢管1的竖向高度相同，所述竖向加劲肋2下部为开有多个通孔4的开孔段，且所述开孔段的竖向高度与所述钢纤维混凝土柱3的竖向高度相同，多个所述通孔4由上至下布设在同一竖直线上。
本实施例中，实际加工制造时，所述方形钢管1、多个所述竖向加劲肋2和钢纤维混凝土柱3组成一个钢管混凝土柱，所述钢纤维混凝土柱3的竖向高度与所述钢管混凝土柱的承载力大小相对应，且所述钢纤维混凝土柱3的竖向高度越大，所述钢管混凝土柱的承载力越大；反之，所述钢纤维混凝土柱3的竖向高度越小，所述钢管混凝土柱的承载力越小。
也就是说，所述钢纤维混凝土仅填充在方形钢管1的下半部分，且钢纤维混凝土的填充高度(即钢纤维混凝土柱3的竖向高度)根据所述钢管混凝土柱的抗震等级(具体是所述钢管混凝土柱的承载力)由计算确定。所述钢管混凝土柱的抗震等级越高，其抗震性能越好，所述钢管混凝土柱的承载力越大，相应地钢纤维混凝土柱3的竖向高度越大。
另外，多个所述竖向加劲肋2的数量与所述钢管混凝土柱的承载力大小相对应，且多个所述竖向加劲肋2的数量越多，所述钢管混凝土柱的承载力越大。反之，多个所述竖向加劲肋2的数量越少，所述钢管混凝土柱的承载力越小。
本实施例中，所述方形钢管1的横截面为正方形，多个所述竖向加劲肋2呈均匀布设且N1＝N2。
实际加工时，多个所述竖向加劲肋2的数量为4个或8个，且N1＝N2＝1或2。本实施例中，多个所述竖向加劲肋2的数量为4个，且N1＝N2＝1，也可根据实际具体需要，对多个所述竖向加劲肋2的数量进行相应调整。
本实施例中，所述钢纤维混凝土为纤维体积率为1％～2％且密度为300kg/m3～1800kg/m3的轻质钢纤维混凝土。
本实施例中，所述方形钢管1的横截面积为4m2～10m2且其壁厚为18mm～25mm；多个所述通孔4呈均匀布设。所述通孔4为圆形孔；所述圆形孔的直径为Ф30mm～Ф50mm，且上下相邻两个所述圆形孔的间距为100mm～200mm。所述竖向加劲肋2为与方形钢管1焊接为一体的长条形钢肋板，所述长条形钢肋板的横向宽度为100mm～250mm且其厚度为12mm～22mm。
实际加工时，可根据实际具体需要，对所述方形钢管1的横截面积和壁厚、所述通孔4的孔径以及所述长条形钢肋板的横向宽度和厚度进行相应调整。
实际建造过程中，首先，根据所述钢管混凝土柱的抗震等级，且按照常规的受力分析方法分析并计算出钢纤维混凝土的填充高度(即钢纤维混凝土柱3的竖向高度)；且钢纤维混凝土的填充高度确定后，再在竖向加劲肋2下部的开孔段上开设多个等间距布设的通孔4，竖向加劲肋2下部的开孔段高度与钢纤维混凝土柱3的竖向高度一致，也就是说，再竖向加劲肋2下部的钢纤维混凝土填充部分开设多个通孔4；然后，将开设通孔4的竖向加劲肋2固定在方形钢管1内侧；最后，将钢纤维混凝土由下至上浇注在方形钢管1的下半部分对应高度内，则完成本发明的加工制造过程。
实际使用过程中，由于本发明主要由方形钢管1、多个所述竖向加劲肋2和钢纤维混凝土柱3组成，因而自重得到减轻，能解决目前钢管混凝土柱所存在自重过大的问题；同时，由于钢纤维混凝土仅在方形钢管1下部填充，即采用部分填充方式，因而结构的柔度增大，有利于抗震，同时，由于在轻质钢纤维混凝土填充部分，固定在方形钢管1内部的竖向加劲肋2上开有多个等间距布设的通孔4，因而待轻质钢纤维混凝土填充完后，竖向加劲肋2两个侧面的混凝土均可以发挥抗剪作用，嵌固在竖向加劲肋2中通孔4内的混凝土所处的应力状态使整体结构的抗压强度有一定的提高，大大改善了目前钢管混凝土柱存在的钢管与混凝土之间粘结力不足的问题，同时也提高了结构的整体性。
实施例2
本实施例中，与实施例1不同的是：所述方形钢管1的横截面为长方形，L1＞L2，且多个所述竖向加劲肋2的数量为4个～10个。
如图3所示，本实施例中，多个所述竖向加劲肋2的数量为6个，其中N1＝2，N2＝1，实际加工制造时，可根据实际具体需要对多个所述竖向加劲肋2的数量进行相应调整。
本实施例中，其余部分结构、连接关系和制造过程均与实施例1相同。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种布设开孔加劲肋并填充钢纤维混凝土的柱形结构件，其特征在于：包括呈竖直向布设的方形钢管(1)、分别布设在方形钢管(1)四个内侧壁上的多个竖向加劲肋(2)和由填充于方形钢管(1)内侧下部的钢纤维混凝土浇筑而成的钢纤维混凝土柱(3)，所述钢纤维混凝土柱(3)将方形钢管(1)与多个所述竖向加劲肋(2)紧固连接为一体，多个所述竖向加劲肋(2)的结构和尺寸均相同，多个所述竖向加劲肋(2)的布设方向均与空心钢管(1)的中心轴线方向一致且多个所述竖向加劲肋(2)布设在同一水平面上；所述方形钢管(1)的四个内侧壁包括呈左右对称布设的左侧壁和右侧壁以及呈前后对称布设的前侧壁和后侧壁，所述前侧壁和后侧壁上所布设竖向加劲肋(2)的数量均为N1，且所述左侧壁和右侧壁上所布设竖向加劲肋(2)的数量均为N2，其中N1≥N2，所述前侧壁和后侧壁的横向宽度L1≥所述左侧壁和右侧壁的横向宽度L2，N1和N2均为正整数且N2≥1；多个所述竖向加劲肋(2)的竖向高度均与空心钢管(1)的竖向高度相同，所述竖向加劲肋(2)下部为开有多个通孔(4)的开孔段，且所述开孔段的竖向高度与所述钢纤维混凝土柱(3)的竖向高度相同，多个所述通孔(4)由上至下布设在同一竖直线上。
2.按照权利要求1所述的布设开孔加劲肋并填充钢纤维混凝土的柱形结构件，其特征在于：所述方形钢管(1)、多个所述竖向加劲肋(2)和钢纤维混凝土柱(3)组成一个钢管混凝土柱，所述钢纤维混凝土柱(3)的竖向高度与所述钢管混凝土柱的承载力大小相对应，且所述钢纤维混凝土柱(3)的竖向高度越大，所述钢管混凝土柱的承载力越大。
3.按照权利要求1或2所述的布设开孔加劲肋并填充钢纤维混凝土的柱形结构件，其特征在于：所述方形钢管(1)的横截面为正方形，多个所述竖向加劲肋(2)呈均匀布设且N1＝N2。
4.按照权利要求3所述的布设开孔加劲肋并填充钢纤维混凝土的柱形结构件，其特征在于：多个所述竖向加劲肋(2)的数量为4个或8个，且N1＝N2＝1或2。
5.按照权利要求1或2所述的布设开孔加劲肋并填充钢纤维混凝土的柱形结构件，其特征在于：所述方形钢管(1)的横截面为长方形，L1＞L2，且多个所述竖向加劲肋(2)的数量为4个～10个。
6.按照权利要求1或2所述的布设开孔加劲肋并填充钢纤维混凝土的柱形结构件，其特征在于：所述方形钢管(1)的横截面积为4m2～10m2且其壁厚为18mm～25mm。
7.按照权利要求6所述的布设开孔加劲肋并填充钢纤维混凝土的柱形结构件，其特征在于：多个所述通孔(4)呈均匀布设。
8.按照权利要求7所述的布设开孔加劲肋并填充钢纤维混凝土的柱形结构件，其特征在于：所述通孔(4)为圆形孔；所述圆形孔的直径为Ф30mm～Ф50mm，且上下相邻两个所述圆形孔的间距为100mm～200mm。
9.按照权利要求7所述的布设开孔加劲肋并填充钢纤维混凝土的柱形结构件，其特征在于：所述竖向加劲肋(2)为与方形钢管(1)焊接为一体的长条形钢肋板，所述长条形钢肋板的横向宽度为100mm～250mm且其厚度为12mm～22mm。
10.按照权利要求1或2所述的布设开孔加劲肋并填充钢纤维混凝土的柱形结构件，其特征在于：所述钢纤维混凝土为纤维体积率为1％～2％且密度为300kg/m3～1800kg/m3的轻质钢纤维混凝土。
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