CN103122677A - 角部加强型钢骨-钢管混凝土叠合柱及作法 - Google Patents

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Abstract

角部加强型钢骨-钢管混凝土叠合柱，属于建筑施工技术领域。其包括：钢管(1)、角钢(2)、焊接钢筋(3)、焊接钢板(4)、纵筋(5)、弯筋（6）、钢管内核心混凝土(7)、叠合层混凝土(8)；钢管内核心混凝土(7)填充在钢管(1)内,角钢(2)内侧焊接弯筋（6），外侧通过焊接钢筋(3)或焊接钢板(4)焊接形成钢骨架，纵筋(5)与焊接钢筋(3)绑扎或与焊接钢板(4)焊接；钢骨架放置在钢管(1)外侧，钢骨架与钢管(1)间由叠合层混凝土(8)填充。角钢为型钢，轧制成型，延性好；角钢内侧焊接的弯筋加强了钢骨架与叠合层混凝土的锚固，改善叠合柱角部的受力性能及延性，提高了构件的承载力及抗震性能；而且弯筋沿角钢高度方向间隔布置，能节约成本。

Description

角部加强型钢骨-钢管混凝土叠合柱及作法
技术领域
本发明是一种用角钢内侧焊接弯筋，外侧通过焊接钢筋或焊接钢板焊接形成的钢骨架代替箍筋的钢管混凝土叠合柱及作法，主要应用于建筑结构中的耗能减震控制领域。 
背景技术
随着社会的高速发展，人们对高层建筑甚至超高层建筑的需求越来越迫切，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不同烈度区高层建筑特别是超高层建筑的设计要求，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叠合钢筋混凝土的优点，同时也保留了它们的缺点。大量试验表明在强震作用下，钢管混凝土的破坏主要集中在钢板的局部屈曲，使得受力过程中钢板与混凝土之间的相互作用减弱，构件的承载力迅速下降，钢管混凝土构件的抗震性能及延性较差。 
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：角部加强型钢骨-钢管混凝土叠合柱包括钢管1、角钢2、焊接钢筋3、焊接钢板4、纵筋5、弯筋6、钢管内核心混凝土7、叠合层混凝土8；钢管内核心混凝土7填充在钢管1内,角钢2内侧焊接弯筋6，外侧通过焊接钢筋3或焊接钢板4焊接形成钢骨架，纵筋5与焊接钢筋3绑扎或与焊接钢板4焊接；钢骨架放置在钢管1外侧，钢骨架与钢管1间由叠合层混凝土8填充。 
所述角部加强型钢骨-钢管混凝土叠合柱，所述的钢骨架的截面形状为矩形，因此叠合柱的截面形状为矩形；柱中心的钢管1采用圆钢管。 
所述的角钢2通过焊接钢筋3或焊接钢板4焊接形成的钢骨架形心与钢管1的形心重合。 
所述角钢2通过焊接钢筋3焊接形成的钢骨架中，焊接钢筋3直径与纵筋5直径相同。 
所述角钢2通过焊接钢板4焊接形成的钢骨架中，焊接钢板4厚度取纵筋5直径的1/2～1，焊接钢板4沿柱高度方向宽度取厚度的2～5倍。 
角钢2为轧制成型，钢材采用Q235，厚度与焊接钢筋3直径或焊接钢板4厚度相同。 
弯筋6直径与纵筋5直径相同，沿角钢2高度方向间隔设置，弯钩指向角钢2肢尖方向，锚固长度应符合设计要求。在角钢内焊接弯筋，可加强角钢与叠合层混凝土的锚固，保证受力过程中两者的相互作用，而且弯筋沿高度方向间隔布置，能节省成本。 
根据本发明的技术方案，角部加强型钢骨-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)在角钢2内侧焊接弯筋6，外侧通过焊接钢筋3或焊接钢板4焊接，形成钢骨架； 
3)将纵筋5与钢骨架上的焊接钢筋3绑扎或与焊接钢板4焊接，形成钢筋笼； 
4)将钢筋笼放置在钢管混凝土柱的外侧，并使钢筋笼形心与钢管混凝土柱形心重合； 
5)支模板，浇筑叠合层混凝土8，成型后即为角部加强型钢骨-钢管混凝土叠合柱。 
本发明可以取得如下有益成果： 
1)利用角钢内侧焊接弯筋，外侧通过焊接钢筋或焊接钢板焊接形成钢骨架替代普通箍筋，提高了对叠合层混凝土的约束作用，改善了叠合柱角部的受力性能，增强构件的整体性能，改善了叠合柱的塑性和延性，有助于提高构件的抗压承载力及抗震性能。 
2)角钢外侧通过焊接钢筋或焊接钢板焊接形成钢骨架代替普通箍筋，角钢为轧制成型、工厂预制；有利于节约人力成本，提高施工速度，加快施工进度、缩短工期，大大降低工程成本。 
附图说明
图1是角部加强型钢骨-钢管混凝土叠合柱（类型一）的平面示意图； 
图2是图1中的A-A剖面图； 
图3是角部加强型钢骨-钢管混凝土叠合柱（类型二）的平面示意图； 
图4是图3中的B-B剖面图； 
其中：1-钢管；2-角钢；3-焊接钢筋；4-焊接钢板；5-纵筋；6-弯筋；7-钢管内核心混凝土；8-叠合层混凝土。 
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： 
实施例1 
如图1所示，角部加强型钢骨-钢管混凝土叠合柱包括钢管1、角钢2、焊接钢筋3、纵筋5、弯筋6、钢管内核心混凝土7、叠合层混凝土8。角部加强型钢骨-钢管混凝土叠合柱是利用角钢2内侧焊接弯筋6，外侧通过焊接钢筋3焊接形成的钢骨架替代普通钢管混凝土叠合柱内的箍筋。 
纵筋5的直径及根数根据实际情况按计算或构造确定,角钢2内侧的弯筋6及外侧的焊接钢筋3直径与纵筋5直径相同，焊接钢筋3与纵筋5绑扎,弯筋6的锚固长度应符合设计要求；角钢2轧制成型，钢材采用Q235，厚度与 焊接钢筋3直径相同。 
本实施例中的角部加强型钢骨-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7； 
2)按计算或构造要求确定叠合钢筋混凝土内的纵筋5、焊接钢筋3、弯筋6及角钢2的尺寸； 
3)将角钢2内侧焊接弯筋6，外侧通过焊接钢筋3焊接形成钢骨架，并将钢骨架的焊接钢筋3与纵筋5绑扎，形成钢筋笼； 
4)在钢管1外定位安装钢筋笼，使钢筋笼的形心与钢管1的形心重合； 
5)支模板在钢管1与钢骨架间浇筑叠合层混凝土8，成型后即为角部加强钢骨-钢管混凝土叠合柱。 
实施例2 
如图3所示，角部加强型钢骨-钢管混凝土叠合柱包括钢管1、角钢2、焊接钢板4、纵筋5、弯筋6、钢管内核心混凝土7、叠合层混凝土8。角部加强型钢骨-钢管混凝土叠合柱是利用角钢2内侧焊接弯筋6，外侧通过焊接钢板4焊接形成的钢骨架替代普通钢管混凝土叠合柱内的箍筋。 
纵筋5的直径及根数根据实际情况按计算或构造确定，角钢2外侧的焊接钢板4厚度取纵筋5直径的1/2～1，焊接钢板4与纵筋5焊接；弯筋6的直径与纵筋直径相同，锚固长度应满足设计要求；角钢2轧制成型，钢材采用Q235，厚度与焊接的钢板4厚度相同。 
本实施例中的角部加强型钢骨-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7； 
2)按计算或构造要求确定叠合钢筋混凝土内的纵筋5、焊接钢板4、弯筋6及角钢2的尺寸； 
3)将角钢2内侧焊接弯筋6，外侧通过焊接钢板4焊接形成钢骨架，并将钢骨架的焊接钢板4与纵筋5焊接，形成钢筋笼； 
4)在钢管1外定位安装钢筋笼，使钢筋笼的形心与钢管1的形心重合； 
5)支模板，在钢管1与钢骨架间浇筑叠合层混凝土8，成型后即为角部加强型钢骨-钢管混凝土叠合柱。 
以上是本发明的具体实施例，本发明的实施不限于此。 

Claims (8)

1.角部加强型钢骨-钢管混凝土叠合柱，其特征在于：其包括：钢管(1)、角钢(2)、焊接钢筋(3)、焊接钢板(4)、纵筋(5)、弯筋(6)、钢管内核心混凝土(7)、叠合层混凝土(8)；钢管内核心混凝土(7)填充在钢管(1)内，角钢(2)内侧焊接弯筋(6)，外侧通过焊接钢筋(3)或焊接钢板(4)焊接形成钢骨架，纵筋(5)与焊接钢筋(3)绑扎或与焊接钢板(4)焊接；钢骨架放置在钢管(1)外侧，钢骨架与钢管(1)间由叠合层混凝土(8)填充。
2.根据权利要求1所述的角部加强型钢骨-钢管混凝土叠合柱，其特征在于：所述的钢骨架的截面形状为矩形，因此叠合柱的截面形状为矩形；柱中心的钢管(1)采用圆钢管。
3.根据权利要求1所述的角部加强型钢骨-钢管混凝土叠合柱，其特征在于：所述的角钢(2)通过焊接钢筋(3)或焊接钢板(4)焊接形成的钢骨架形心与钢管(1)的形心重合。
4.根据权利要求1所述的角部加强型钢骨-钢管混凝土叠合柱，其特征在于：所述角钢(2)通过焊接钢筋(3)焊接形成的钢骨架中，焊接钢筋(3)直径与纵筋(5)直径相同。
5.根据权利要求1所述的角部加强型钢骨-钢管混凝土叠合柱，其特征在于：所述角钢(2)通过焊接钢板(4)形成的钢骨架中，焊接钢板(4)厚度取纵筋(5)直径的1/2～1，焊接钢板(4)沿柱高度方向宽度取厚度的2～5倍。
6.根据权利要求1所述的角部加强型钢骨-钢管混凝土叠合柱，其特征在于：角钢(2)为轧制成型，钢材采用Q235，厚度与焊接钢筋(3)直径或焊接钢板(4)厚度相同。
7.根据权利要求1所述的角部加强型钢骨-钢管混凝土叠合柱，其特征在于：弯筋(6)直径与纵筋(5)直径相同，沿角钢(2)高度方向间隔设置，弯钩指向角钢(2)肢尖方向。
8.根据权利要求1～7任一权利要求所述的角部加强型钢骨-钢管混凝土叠合柱的制作方法，其特征在于：其包括如下步骤：
1）在钢管(1)内浇筑钢管内核心混凝土(7)，形成钢管混凝土柱；
2）在角钢(2)内侧焊接弯筋（6），外侧通过焊接钢筋(3)或焊接钢板(4)焊接，形成钢骨架；
3）将纵筋(5)与钢骨架上的焊接钢筋(3)绑扎或与焊接钢板(4)焊接，形成钢筋笼；
4）将钢筋笼放置在钢管混凝土柱的外侧，并使钢筋笼形心与钢管混凝土柱形心重合；
5）支模板浇筑叠合层混凝土(8)，成型后即为角部加强型钢骨-钢管混凝土叠合柱。
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