CN102926506A - 一种钢-木组合立柱及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢-木组合立柱及其施工方法，在圆形钢管的底端焊接钢底板，顶端焊接钢顶板，钢底板、钢顶板外侧分别焊接有连接接头，圆形钢管内对称地设置有两根方木柱，方木柱通过钢顶板上的方孔放入到圆形钢管中，使其底端与钢底板接触，侧面与约束钢板接触；两根方木柱之间间隔设置有多个约束钢板，约束钢板之间预先通过连接钢筋相互连接，其中最上面的约束钢板焊接于钢顶板底部。本发明不仅可以减小立柱截面，减小立柱所占的建筑空间，而且在满足受力要求的条件下，能够大大降低工程成本。

Description

一种钢-木组合立柱及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种建筑领域中的结构构件及其施工方法，具体的说，是涉及一种适用于各种房屋建筑和大跨空间网架的立柱及其施工方法。

背景技术

目前房屋建筑和大跨空间网架的立柱一般都采用钢筋混凝土结构柱或钢立柱。钢筋混凝土结构柱由于其抗弯性能和整体稳定性较差，所以通常柱截面较大，不仅造成了成本的增加，而且占据了较大的建筑内部空间，影响建筑的使用空间；而钢立柱由于使用的是钢材，不仅成本非常高，而且生产钢材会造成巨大的能源消耗和环境污染，目前只有少数建筑的柱子使用钢立柱。

发明内容

本发明要解决的是现有的钢筋混凝土柱截面积大、占用建筑空间较大和钢立柱成本高、浪费能源的技术问题，提供一种钢-木组合立柱及其施工方法，能够减小立柱截面，并且在满足受力要求的前提下，大大降低工程成本。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种钢-木组合立柱，包括圆形钢管，所述圆形钢管的底端焊接有钢底板，所述钢底板的底面焊接有连接接头；所述圆形钢管的顶端焊接有钢顶板，所述钢顶板的顶面焊接有连接接头；所述圆形钢管内对称地设置有两根方木柱，所述方木柱的底端与所述钢底板相接触，所述方木柱的顶端通过设置在所述钢顶板上的方孔限位；两根所述方木柱之间间隔设置有多个约束钢板，所述约束钢板与所述方木柱的间隙为0～3mm，所述约束钢板之间通过连接钢筋相互连接，其中最上面的所述约束钢板焊接于所述钢顶板底部。

所述圆形钢管的外径为250～300mm，所述圆形钢管的壁厚为8～15mm。

所述方木柱表面设置有防腐油漆层。

两根所述方木柱之间的间距为12～15mm。

所述方木柱中部所述约束钢板的间距小于其上部和下部所述约束钢板的间距。

一种上述钢-木组合立柱的施工方法，包括如下步骤：

（1）根据建筑上部结构的荷载进行计算，确定所述圆形钢管、所述方木柱、所述钢顶板和所述钢底板的尺寸；

（2）在所述方木柱上涂2～3mm厚的防腐油漆；

（3）在所述圆形钢管的底端焊接所述钢底板；

（4）在所述钢顶板上开设所述方孔，所述方孔的边长或直径大于所述方木柱的截面边长1～3mm；

（5）在所述钢顶板底部焊接最上面的所述约束钢板，其他所述约束钢板通过所述连接钢筋依次连接；

（6）将所述钢顶板焊接在所述圆形钢管的顶端；

（7）将所述方木柱通过所述方孔放入到所述圆形钢管内部，使所述方木柱底端与所述钢底板接触，所述方木柱侧面与所述约束钢板接触；

（8）在所述钢底板的底面和所述钢顶板的顶面分别焊接多个连接接头；

（9）将所述钢底板上的连接接头与建筑基础底部伸出的连接构件焊接牢固；

（10）将所述钢顶板上的连接接头与建筑物上部结构伸出的连接构件焊接牢固。

本发明的有益效果是：

本发明的钢-木组合立柱采用圆形钢管和方木柱结合的形式，圆形钢管为空心结构，方木柱截面尺寸较小，不仅材料用量少，而且可以大大降低钢材的使用量，从而降低成本，减小污染；同时两种原料容易得到，来源广泛，甚至可以利用边角料加工而成，因此本发明的钢-木组合立柱工程成本大幅度降低。

由于外面圆形钢管的保护，以及钢顶板、钢底板的纵向约束和约束钢板的侧向约束，方木柱不会发生平面内和平面外的弯曲破坏，因此增强了整个组合立柱的承载力，提高了其稳定性和安全性。

相应地，本发明的施工方法过程简便、快速，只需简单的焊接连接就可以完成安装，圆形钢管、方木柱及钢顶板、钢底板都可以预制，不需占用土建部分的施工时间，能够降低安装成本和现场施工费用；与混凝土结构柱相比，不需要养护，安装后便可以立即使用，并且承载性能也可以完全发挥，因此能够显著加快施工速度，缩短施工周期。

综合上述结构和施工特点，本发明不仅可以减小立柱截面，减小立柱所占的建筑空间，而且在满足受力要求的条件下，能够大大降低工程成本。

附图说明

图1是本发明所提供的钢-木组合立柱的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1中钢底板的结构示意图。

图中：1，钢顶板；2，圆形钢管；3，方木柱；4，钢底板；5，连接钢筋；6，约束钢板；7，方孔；8，连接接头。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1所示，本发明公开了一种钢-木组合立柱，主要由圆形钢管2、方木柱3、钢顶板1、钢底板4、约束钢板6和连接接头8构成。圆形钢管2的外径取值范围在250～300mm，壁厚为8～15mm。

结合图2所示，圆形钢管2的顶端焊接有钢顶板1，钢顶板1为能够覆盖在圆形钢管2顶部的圆形。钢顶板1上开设有两个对应于方木柱3的方孔7，方孔7的边长大于方木柱3的截面边长1～3mm。钢顶板1的顶面焊接有若干连接接头8，钢顶板1上的连接接头8用于与建筑物上部结构伸出的连接构件，如钢筋等焊接牢固。

结合图3所示，圆形钢管2的底端焊接有钢底板4，钢底板4的形状可以是矩形的，其长边超出圆形钢管2直径的长度为100～15mm；也可以是圆形的，其直径比圆形钢管2直径大300～400mm。钢底板4的底面焊接有连接接头8，钢底板4上的连接接头8用于与建筑基础底部伸出的连接构件，如钢筋等焊接牢固。

连接接头8为圆筒形，其外径为15～30mm；连接接头8的尺寸与数量根据建筑物基础顶部和上部结构的伸出的钢筋个数和直径的大小而确定。

圆形钢管2内对称地设置有两根方木柱3，两根方木柱3之间的间距一般为12～15mm。每根方木柱3的顶端置于钢顶板1上的方孔7中，通过方孔7对其顶部限位；底端放置于钢底板4上。可见，钢顶板1和钢底板4的作用一方面是约束方木柱3，另一方面是固定连接接头8。本实施例中采用的方木柱3，其截面边长均为90～110mm。方木柱3的表面最好涂上防腐油漆，防腐油漆的厚度控制在2～3mm范围内，其作用是防止木材在潮湿环境下腐烂而使方木柱3强度降低，最终影响整个钢-木立柱结构的安全稳定性。

两根方木柱3之间间隔设置有多个约束钢板6，约束钢板6的作用是为方木柱3提供侧向约束，防止方木柱3发生平面内、外的弯曲破坏。为了确保方木柱3与侧向约束6之间紧密接触，方木柱3与约束钢板6的间隙需小于3mm。约束钢板6之间通过焊接的连接钢筋5相互连接，其中最上面的一块约束钢板6与钢顶板4底部焊接牢固。

约束钢板6的厚度为150～200mm；方木柱3中部的约束钢板6的间距小于其上部和下部约束钢板6的间距。例如，在本实施例中，方木柱3上部三分之一和下部三分之一相邻约束钢板6之间的间距为200～300mm，中部三分之一相邻约束钢板6的间距为100～200mm。

上述钢-木组合立柱的施工方法，其具体步骤如下：

根据建筑上部结构的荷载来计算所需要的钢-木组合立柱中圆形钢管2、方木柱3、钢顶板1和的钢底板4尺寸，其中圆形钢管2的壁厚为8～15mm，外径为250～300mm，方木柱3的截面边长长度均为90～110mm。

检查方木柱3，确保方木柱3的垂直度，确保方木柱3中没有虫孔、木节及其它影响承载力的缺陷。然后将方木柱3表面涂上防腐油漆，防腐油漆的厚度控制在2～3mm范围内。检查圆形钢管2，确保圆形钢管2没有发生锈蚀，确保圆形钢管2的垂直度满足设计要求。

将钢底板4与圆形钢管2焊接牢固。

在钢顶板1上钻方孔7，方孔7比方木柱3的每边边长大1～3mm。然后将最上面一块的约束钢板6与钢顶板1焊接牢固，其他约束钢板6之间用钢筋焊接的方式依次连接，其中连接钢筋5的直径为16-20mm。最后将钢顶板1与圆形钢管2焊接牢固。

将方木柱3通过事先预留的方孔7放入到圆形钢管2中，使方木柱3底端与钢底板4接触，确保方木柱3与约束钢板6之间紧密接触，方木柱3与约束钢板6之间的间隙小于3mm。

根据建筑物基础顶部和上部结构的伸出的钢筋个数和直径，将连接接头8分别焊接在钢底板4的底面和钢顶板1的顶面，其焊缝强度应满足设计要求。

将钢底板4上的连接接头8与建筑基础底部伸出的钢筋或其它连接构件焊接牢固，然后将钢顶板1上部的连接接头8与建筑物上部结构伸出的钢筋或其它连接构件焊接牢固。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种钢-木组合立柱，其特征在于，包括圆形钢管，所述圆形钢管的底端焊接有钢底板，所述钢底板的底面焊接有连接接头；所述圆形钢管的顶端焊接有钢顶板，所述钢顶板的顶面焊接有连接接头；所述圆形钢管内对称地设置有两根方木柱，所述方木柱的底端与所述钢底板相接触，所述方木柱的顶端通过设置在所述钢顶板上的方孔限位；两根所述方木柱之间间隔设置有多个约束钢板，所述约束钢板与所述方木柱的间隙为0～3mm，所述约束钢板之间通过连接钢筋相互连接，其中最上面的所述约束钢板焊接于所述钢顶板底部。

2.根据权利要求1所述的一种钢-木组合立柱，其特征在于，所述圆形钢管的外径为250～300mm，所述圆形钢管的壁厚为8～15mm。

3.根据权利要求1所述的一种钢-木组合立柱，其特征在于，所述方木柱表面设置有防腐油漆层。

4.根据权利要求1所述的一种钢-木组合立柱，其特征在于，两根所述方木柱之间的间距为12～15mm。

5.根据权利要求1所述的一种钢-木组合立柱，其特征在于，所述方木柱中部所述约束钢板的间距小于其上部和下部所述约束钢板的间距。

6.一种如权利要求1所述钢-木组合立柱的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）根据建筑上部结构的荷载进行计算，确定所述圆形钢管、所述方木柱、所述钢顶板和所述钢底板的尺寸；

（2）在所述方木柱上涂2～3mm厚的防腐油漆；

（3）在所述圆形钢管的底端焊接所述钢底板；

（4）在所述钢顶板上开设所述方孔，所述方孔的边长或直径大于所述方木柱的截面边长1～3mm；

（5）在所述钢顶板底部焊接最上面的所述约束钢板，其他所述约束钢板通过所述连接钢筋依次连接；

（6）将所述钢顶板焊接在所述圆形钢管的顶端；

（7）将所述方木柱通过所述方孔放入到所述圆形钢管内部，使所述方木柱底端与所述钢底板接触，所述方木柱侧面与所述约束钢板接触；

（8）在所述钢底板的底面和所述钢顶板的顶面分别焊接多个连接接头；

（9）将所述钢底板上的连接接头与建筑基础底部伸出的连接构件焊接牢固；

（10）将所述钢顶板上的连接接头与建筑物上部结构伸出的连接构件焊接牢固。

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