CN103122676B - 角部加强型钢管混凝土叠合柱及作法 - Google Patents

Abstract

角部加强型钢管混凝土叠合柱及作法，属于建筑施工技术领域。本发明的叠合柱包括钢管（1）、加强角钢（2）、栓钉（3）、叠合混凝土内纵筋（4）、叠合混凝土内箍筋（5）、钢管内核心混凝土（6）、叠合层混凝土（7）。角部加强型钢管混凝土叠合柱是在普通钢管混凝土叠合柱转角处的叠合混凝土内纵筋(4)内侧焊接加强角钢（2），且加强角钢（2）的内侧焊接有栓钉（3）。加强角钢（2）为型钢，轧制成型，角部没有焊缝，延性好。在叠合柱角部加设的焊接有栓钉（3）的加强角钢（2）与叠合混凝土内箍筋（4）共同作用，形成对叠合层混凝土（7）的复合约束，改善矩形柱截面转角处的应力集中，从而提高钢管混凝土叠合柱的抗压承载力及抗震性能。

Description

角部加强型钢管混凝土叠合柱及作法

技术领域

本发明是一种角部加强型钢管混凝土叠合柱及作法，主要应用于建筑结构中耗能减震控制领域。

背景技术

随着社会人口密集型城市的出现，高层建筑及超高层建筑大量涌现，钢管混凝土结构作为钢-混凝土组合结构，以其优良的性能在高层及超高层建筑中得到广泛的应用。但钢管混凝土结构不能无限的满足新型建筑结构设计各方面的要求，这就需要新的结构形式来支撑建筑的发展，于是钢管混凝土叠合构件产生了。

钢管混凝土叠合柱是由截面中部的钢管混凝土和钢管外的钢筋混凝土叠合而成的构件。它不仅融合了钢管混凝土构件的优点，而且钢管外的叠合混凝土使构件抗火性能提高，截面形状不受内部钢管的影响，易于结构布置和装修。

钢管混凝土叠合构件融合了钢管混凝土和钢筋混凝土的优点，同时也保留了它们的缺点。圆钢管套箍效应明显，为了便于结构布置和装修，工程中钢管混凝土叠合柱常采用矩形截面，但矩形截面转角处容易出现应力集中。大量试验表明，地震作用下矩形柱转角处破坏时材料性能还未充分发挥，构件的承载力及延性相比材料的实际性能有较大损耗，造成材料的浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提高矩形钢管混凝土叠合柱的抗压承载力及抗震性能，延缓叠合钢筋混凝土截面转角处由于应力集中而产生的破坏；保证受力过程中钢管混凝土与叠合钢筋混凝土的相互作用，提高构件的抗火能力。

本发明采用的技术方案是：角部加强型钢管混凝土叠合柱包括钢管1、加强角钢2、栓钉3、叠合混凝土内纵筋4、叠合混凝土内箍筋5、钢管内核心混凝土6、叠合层混凝土7；钢管1内填充有钢管内核心混凝土6，钢管外侧设置有由叠合混凝土内纵筋4和叠合混凝土内箍筋5绑扎而成的钢筋骨架；栓钉3焊接在加强角钢2的内侧，所述加强角钢2焊接在叠合柱柱角部的叠合混凝土内纵筋4内侧；所述的钢筋骨架与钢管1之间填充有叠合层混凝土7；焊接有栓钉3的加强角钢2与叠合混凝土内箍筋5共同作用，加强对叠合层混凝土7的约束。

所述的钢管混凝土叠合柱截面为矩形，所述的内部的钢管1采用圆钢管。

所述加强角钢2上面焊接的栓钉3直径取10～20mm，长度不小于4倍栓钉直径，且纵横向间距不小于6倍直径。栓钉3使加强角钢2与叠合层混凝土7的锚固能力增强，提高了加强角钢2对叠合层混凝土7的约束作用，从而提高整个构件的承载能力。

所述加强角钢2，当其单肢长度不大于150mm时，栓钉(3)沿肢长方向单排布置；当其单肢长度大于150mm时，栓钉3沿肢长方向多排布置。

加强角钢2钢材采用Q235，轧制成型，延性好；厚度为钢管1厚度的1/3～1/2，焊接在叠合混凝土内纵筋4内侧。加强角钢2仅在构件截面转角处选择性的设置，有利于节约钢材、减少成本。

钢管混凝土叠合柱设置加强角钢2的部位为距底层柱嵌固端或楼面1/3H高度范围内，H为相应加强楼层钢管混凝土叠合柱的净高。

根据本发明的技术方案，角部加强型钢管混凝土叠合柱的制作方法如下：

1)在钢管1内浇筑钢管内核心混凝土6，形成钢管混凝土柱；

2)将叠合混凝土内纵筋4及叠合混凝土内箍筋5绑扎，形成钢筋笼；

3)在加强角钢2的内侧焊接栓钉3；

4)在柱底部1/3净高范围内钢筋笼角部的叠合混凝土内纵筋4内侧焊接加强角钢2；

5)在钢管混凝土柱外定位安装焊接有加强角钢2的钢筋笼，使钢筋笼的形心与钢管混凝土柱的形心重合；

6)支模板并浇筑叠合层混凝土7，成型后即为角部加强型钢管混凝土叠合柱。

本发明可以取得如下有益成果：

1)内侧焊接有栓钉3的加强角钢2与叠合混凝土内纵筋4焊接后，加强角钢2与叠合混凝土内的箍筋5共同作用，形成了对叠合层混凝土7的复合约束，提高了构件的抗压承载力及抗震性能。

2)在叠合混凝土内纵筋4内侧焊接的加强角钢2，加强了转角处截面，延缓叠合柱矩形截面转角处由于应力集中而产生的破坏；加强角钢2为轧制成型，仅在截面转角处选择性的设置，有利于节约钢材、减少成本。

附图说明

图1是角部加强型钢管混凝土叠合柱的平面示意图；

图2是图1中的A-A剖面图；

其中：1-钢管；2-加强角钢；3-栓钉；4-叠合混凝土内纵筋；5-叠合混凝土内箍筋；6-钢管内核心混凝土；7-叠合层混凝土；8-基础顶面或楼面。

具体实施方式

下面结合具体实例对本发明做进一步的说明：

如图1所示，角部加强型钢管混凝土叠合柱包括钢管1、加强角钢2、栓钉3、叠合混凝土内纵筋4、叠合混凝土内箍筋5、钢管内核心混凝土6、叠合层混凝土7。角部加强型钢管混凝土叠合柱是在普通钢管混凝土叠合柱转角处的叠合混凝土内纵筋4内侧焊接加强角钢2，且加强角钢2的内侧焊接有栓钉3。

焊接加强角钢2的部位在距底层柱嵌固端或楼面1/3H高度范围内，其中H为相应加强楼层钢管混凝土叠合柱的净高。也就是柱受力最不利、截面薄弱的部位，可以延缓构件的破坏，提高其承载力和抗震性能。

加强角钢2内侧焊接的栓钉3直径取10～20mm，长度不小于4倍栓钉直径，且纵横向间距均不小于6倍直径。

加强角钢2钢材宜采用Q235，截面尺寸宜根据叠合柱的实际情况来确定。一般情况下，角钢单肢的长度取叠合柱截面中较长边长的1/4～1/3，厚度取钢管1厚度的1/3～1/2。

本实施例中的角部加强型钢管混凝土叠合柱可以按如下方法制作：

1)根据实际情况，确定钢管1的尺寸，并浇筑钢管内核心混凝土6；

2)按计算或构造要求选定叠合钢筋混凝土内纵筋4和叠合钢筋混凝土内箍筋5的直径，绑扎钢筋笼；

3)在加强角钢2的内侧焊接栓钉3；

4)在柱底部1/3净高范围内钢筋笼角部的叠合混凝土内纵筋4内侧焊接加强角钢2；

5)在钢管混凝土柱外定位安装焊接有加强角钢2的钢筋笼，使钢筋笼的形心与钢管混凝土柱的形心重合；

6)支模板并浇筑叠合层混凝土7，成型后即为角部加强型钢管混凝土叠合柱。

以上是本发明的典型实施例，本发明的实施不限于此。

Claims (5)

1.角部加强型钢管混凝土叠合柱，其特征在于：其包括：钢管(1)、加强角钢(2)、栓钉(3)、叠合混凝土内纵筋(4)、叠合混凝土内箍筋(5)、钢管内核心混凝土(6)、叠合层混凝土(7)；钢管(1)内填充有钢管内核心混凝土(6)，钢管外侧设置有由叠合混凝土内纵筋(4)和叠合混凝土内箍筋(5)绑扎而成的钢筋骨架；栓钉(3)焊接在加强角钢(2)的内侧，所述加强角钢(2)焊接在叠合柱柱角部的叠合混凝土内纵筋(4)内侧；所述的钢筋骨架与钢管(1)之间填充有叠合层混凝土(7)；焊接有栓钉(3)的加强角钢(2)与叠合混凝土内箍筋(5)共同作用，加强对叠合层混凝土(7)的约束；所述的钢管混凝土叠合柱截面为矩形，所述的内部的钢管(1)采用圆钢管；设置加强角钢(2)的部位为距底层柱嵌固端或楼面1/3H高度范围内，H为相应加强楼层钢管混凝土叠合柱的净高。

2.根据权利要求1所述的角部加强型钢管混凝土叠合柱，其特征在于：所述加强角钢(2)内侧焊接的栓钉(3)直径取10～20mm，长度不小于4倍栓钉直径，且纵横向间距均不小于6倍直径。

3.根据权利要求1所述的角部加强型钢管混凝土叠合柱，其特征在于：所述加强角钢(2)当其单肢长度不大于150mm时，栓钉(3)沿肢长方向单排布置；当其单肢长度大于150mm时，栓钉(3)沿肢长方向多排布置。

4.根据权利要求1所述的角部加强型钢管混凝土叠合柱，其特征在于：加强角钢(2)的钢材采用Q235，厚度为钢管厚度的1/3～1/2。

5.利用权利要求1所述叠合柱的角部加强型钢管混凝土叠合柱的制作方法，其特征在于：该方法其包括如下步骤，

1)在钢管(1)内浇筑钢管内核心混凝土(6)，形成钢管混凝土柱；

2)将叠合混凝土内纵筋(4)及叠合混凝土内箍筋(5)绑扎，形成钢筋笼；

3)在加强角钢(2)的内侧焊接栓钉(3)；

4)在柱底部1/3净高范围内钢筋笼角部的叠合混凝土内纵筋(4)内侧焊接加强角钢(2)；

5)在钢管混凝土柱外定位安装焊接有加强角钢(2)的钢筋笼，使钢筋笼的形心与钢管混凝土柱的形心重合；

6)支模板并浇筑叠合层混凝土(7)，成型后即为角部加强型钢管混凝土叠合柱。