CN103452243A - 钢骨腹板开四边形孔洞的十字形截面钢骨混凝土异形柱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢骨腹板开四边形孔洞的十字形截面钢骨混凝土异形柱，包括钢骨骨架、钢筋骨架和混凝土；所述钢骨骨架为十字形截面钢骨骨架，包括四块钢骨腹板和四块钢骨翼缘，所述钢骨腹板上面开设有多个四边形孔洞；所述钢筋骨架包括纵向钢筋和箍筋；所述钢骨骨架位于所述异形柱的截面中心部位，所述钢筋骨架围绕其周围，所述混凝土将钢骨骨架、钢筋骨架包裹其中。本发明无需设置抗剪连接件，减少用钢量，增强钢骨与混凝土的粘结性能，提高了钢骨与混凝土间的协同工作能力，减少其滑移；提高了钢骨的稳定承载力，而且在不增加额外费用的情况下较好地解决其防火防腐问题；施工简单方便，降低工程综合造价。

Description

钢骨腹板开四边形孔洞的十字形截面钢骨混凝土异形柱

技术领域

本发明涉及一种新型建筑结构技术领域，具体涉及一种钢骨腹板开四边形孔洞的十字形截面钢骨混凝土异形柱。

背景技术

在住宅建筑中，异形柱结构具有其他结构体系所无法比拟的优点，越来越受到人们的亲睐，近些年受到了国内外学者和工程人员的高度重视，从而得到较广的应用。

在多高层住宅建筑中，钢筋混凝土异形柱结构，由于受到柱截面肢长肢厚比等的诸多限制，难以满足承载力及节点处理等要求，使得异形柱的优点无法全面体现，从而限制其应用范围；而纯钢异形柱由于防火防腐处理要求使其费用偏高，较难推广。为了克服上述两类异形柱结构的不足，充分发挥钢材与混凝土两种材料的优势，于是以在纯钢异形柱外面包裹混凝土的方式形成的钢骨混凝土异形柱结构应运而生。

钢骨混凝土异形柱中的钢骨形式主要为实腹式和桁架式（亦称空腹式）两类。相对而言，桁架式钢骨混凝土异形柱中的桁架钢骨由角钢或槽钢经过水平和斜向缀板或缀条焊接而成，施工相对繁琐，连接工作量偏大，而且其斜截面承载力和抗震性能有限。而在实腹式钢骨混凝土异形柱中，在钢骨不设抗剪连接件的情况下，其型钢与混凝土的粘结力很低（大约只相当于光面钢筋与混凝土粘结力的45%），粘结力的不足将会影响钢骨与混凝土之间协同工作（目前的研究基本均未设抗剪连接件，但在分析中又假定钢骨与混凝土之间完全协同工作，这与其实际工作状态不太一致），从而影响到构件的承载力、破坏形态和工作机理等；若设置抗剪连接件（栓钉），虽然能提高钢骨与混凝土之间的协同工作能力，但由于栓钉与混凝土接触之处受力复杂，混凝土易于提早破坏而丧失其承载力，此外栓钉需要专用焊接设备焊接，会增加施工难度与复杂程度，加大施工工作量、降低施工速度，增加施工工期与钢材耗量，从而增加工程的综合造价。

为了使异形柱结构在多高层住宅建筑中得到更广泛的应用，必须改善现有钢骨混凝土异形柱的受力性能而又不致显著增加其工程的综合造价。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种钢骨腹板开四边形孔洞的十字形截面钢骨混凝土异形柱。

本发明采用的技术方案为：一种钢骨腹板开四边形孔洞的十字形截面钢骨混凝土异形柱，包括钢骨骨架、钢筋骨架和混凝土；

所述钢骨骨架为十字形截面钢骨骨架，包括四块钢骨腹板和四块钢骨翼缘，所述钢骨腹板上面开设有多个四边形孔洞；

所述钢筋骨架包括纵向钢筋和箍筋；

所述钢骨骨架位于所述异形柱的截面中心部位，所述钢筋骨架围绕其周围，所述混凝土将钢骨骨架、钢筋骨架包裹其中。

作为优选，所述钢骨骨架截面类型包括对称和不对称十字形截面两类。

作为优选，所述钢骨骨架组成方式由在腹板开洞后的T形钢与H型钢焊接而成或开洞后的钢板经焊接组合而成。

作为优选，所述钢骨腹板洞口形式包括矩形和方形。

对于钢骨混凝土结构，其组合效应，主要取决于钢骨与混凝土之间的粘结力。因此，如何增加钢骨与混凝土之间粘结力，减小其界面滑移，改善其工作性能，成为人们关注的焦点。对此，本发明在十字形截面实腹式钢骨混凝土异形柱的钢骨腹板上开一定数量的四边形孔洞，形成钢骨腹板开四边形孔洞的十字形截面钢骨混凝土异形柱。

在本发明组合方式中，型钢钢骨是主要的承重骨架，因此需要保证具有一定的配钢率。由于钢骨与混凝土之间的粘结力以及协同工作能力会随着腹板开洞率的增加而大大增强，因此需要保证钢骨腹板具有一定的开洞率。钢筋骨架中的纵向钢筋主要起架立筋作用，因此只需按构造配筋即可；而箍筋的主要作用是约束混凝土，增加钢骨与混凝土间的粘结力，从而提高其承载力和延性，因此需要保证具有一定的配箍率。

本发明通常钢骨在钢结构加工厂制作完成；钢筋的放样、绑扎以及混凝土的浇筑均在工地现场进行。

有益效果：本发明的钢骨腹板开孔后改变了型钢的表面形态，增加了钢骨与混凝土的接触面积，在无需设置抗剪连接件的情况下,就能大大增强钢骨与混凝土界面之间的粘结力，提高钢骨与混凝土间的协同工作能力，减少其滑移，改善其工作性能，使其受力更加趋于合理。

本发明由于钢骨腹板洞口的存在，使得箍筋可以直接穿过洞口形成封闭状，不需通过焊接或在钢板上另外穿孔，减小了施工难度，既方便施工又易于箍筋约束作用的充分发挥。

本发明的核心部分混凝土受到钢骨翼缘与箍筋的双重约束，不但提高了钢骨与混凝土间的粘结力，保证了混凝土与钢骨之间更好地协同工作，改善其受力性能，而且使整个构件的承载力和延性均得以提高。

本发明在不增加钢材用料情况下，可提高钢骨的稳定承载力。

本发明在不增加额外费用的情况下较好地解决了钢结构防火防腐问题。

本发明无需设置抗剪连接件，省工省料，可降低工程的综合造价。

本发明可以为新型钢结构住宅体系开发提供关键部件，有很好的转化前景。

本发明拓展了钢骨混凝土结构的研究与应用领域，极大地丰富了钢-混凝土组合结构内容。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

如图1所示：一种钢骨腹板开四边形孔洞的十字形截面钢骨混凝土异形柱，包括钢骨骨架、钢筋骨架和混凝土11；

所述钢骨骨架为十字形截面钢骨骨架，包括钢骨腹板一5、钢骨腹板二6、钢骨腹板三7、钢骨腹板四8、钢骨翼缘一1、钢骨翼缘二2、钢骨翼缘三3和钢骨翼缘四4，所述钢骨腹板一5、钢骨腹板二6、钢骨腹板三7、钢骨腹板四8上面开设有多个四边形孔洞；

所述钢筋骨架包括纵向钢筋9和箍筋10；

所述钢骨骨架位于所述异形柱的截面中心部位，所述钢筋骨架围绕其周围，所述混凝土11将钢骨骨架、钢筋骨架包裹其中。

所述钢骨骨架截面类型包括对称和不对称十字形截面两类。所述钢骨骨架组成方式由在腹板开洞后的T形钢与H型钢焊接而成或开洞后的钢板经焊接组合而成。所述钢骨腹板洞口形式包括矩形和方形。

本发明钢骨腹板开洞后改变了型钢的表面形态，增加了钢骨与混凝土的接触面积，洞口处的钢骨表面粗糙程度增加，使型钢与混凝土之间的机械咬合力得到增强，提高了钢骨与混凝土间的协同工作能力，减少其滑移；同时，由于洞口的存在，便于箍筋直接穿过洞口形成封闭状，不需通过焊接或弯折，既方便施工又易于箍筋约束作用的发挥。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (4)

1.一种钢骨腹板开四边形孔洞的十字形截面钢骨混凝土异形柱，其特征在于：包括钢骨骨架、钢筋骨架和混凝土；

所述钢骨骨架为十字形截面钢骨骨架，包括四块钢骨腹板和四块钢骨翼缘，所述钢骨腹板上面开设有多个四边形孔洞；

所述钢筋骨架包括纵向钢筋和箍筋；

所述钢骨骨架位于所述异形柱的截面中心部位，所述钢筋骨架围绕其周围，所述混凝土将钢骨骨架、钢筋骨架包裹其中。

2.根据权利要求1所述的钢骨腹板开四边形孔洞的十字形截面钢骨混凝土异形柱，其特征在于：所述钢骨骨架截面类型包括对称和不对称十字形截面两类。

3.根据权利要求1所述的钢骨腹板开四边形孔洞的十字形截面钢骨混凝土异形柱，其特征在于：所述钢骨骨架组成方式由在腹板开洞后的T形钢与H型钢焊接而成或开洞后的钢板经焊接组合而成。

4.根据权利要求1所述的钢骨腹板开四边形孔洞的十字形截面钢骨混凝土异形柱，其特征在于：所述钢骨腹板洞口形式包括矩形和方形。

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