CN103741882B - 一种带钢筋笼多腔体钢管混凝土柱及实施方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带钢筋笼多腔体钢管混凝土柱及实施方法，属于建筑结构中的耗能减震控制领域；带钢筋笼多腔体钢管混凝土柱包括多边形钢管、整体式内隔板、内隔板、混凝土和钢筋笼；与现有技术相比，本发明在多边形钢管混凝土柱内设置整体式内隔板和内隔板，将一个大腔体分为几个小腔体，提高了对核心混凝土的约束能力，同时提高了构件的初始抗侧刚度、承载力及延性；通过在多边形钢管混凝土柱的腔体内设置钢筋笼，并与多腔体钢管配合，对混凝土形成复合约束作用，提高构件的受压承载力和延性。
Description
技术领域
本发明涉及一种带钢筋笼多腔体钢管混凝土柱及实施方法，属于建筑结构中的耗能减震控制领域。
背景技术
随着我国经济的稳步增长，社会的进步，城市化水平的提高，城市人口密集度进一步加大，进而使得大量复杂体型高层、超高层不断涌现，而这就迫切需要新的理论和新技术来支撑超高层建筑的设计与建设。矩形钢管混凝土柱和圆钢管混凝土柱由于自身尺寸和加工工艺的限制，不能无限满足工程的需要，在这种前提下，多腔体钢管混凝土结构也就随之产生。
多腔体钢管混凝土由钢板焊接的多腔体钢管和填充在钢管里的混凝土两种材料组成，由于腔体内的混凝土作用，钢管壁板的稳定性有很大提高，避免钢管壁板发生整体屈曲，同时延缓钢管壁板发生局部屈曲，提高钢板利用率；混凝土浇筑在钢板腔体内，混凝土处于高度三向受力，从而使得混凝土的抗压强度大幅提高，塑性和韧性性能得到改善，两种材料的组合弥补了各自的缺点，使得材料的性能得到了充分发挥。
在多腔体钢管混凝土巨型柱受压性能试验中发现多腔体钢管混凝土结构有优良性能的同时也有一些不足之处。钢管混凝土结构在强震作用下，腔体壁板容易发生局部鼓曲，腔体壁板承载力下降，钢板想外鼓出部分相应部位的核心混凝土严重酥碎，而此时其他部位可能还没达到屈服，材料的性能没有得到充分发挥，造成材料浪费，大量震害现象也证明了这一点。
根据已有的研究成果，在腔体内设置钢筋笼对提高构件的承载力和延性有明显的贡献。内部隔板将大腔体分为几个小腔体，对腔体内混凝土约束更强，从而提高混凝土的抗压能力和延性；钢筋笼对腔体内混凝土形成了约束，钢筋笼和多腔体钢管对腔体内混凝土具有复合约束作用，进一步提高了混凝土的抗压能力和延性。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种带钢筋笼多腔体钢管混凝土柱及实施方法，为了提高多腔体钢管混凝土结构的承载力和抗震能力，延缓或避免由于钢管壁板局部屈曲导致的构件刚度承载力和延性的降低，充分发挥材料的性能，同时保证“强节点、弱构件”。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是一种带钢筋笼多腔体钢管混凝土柱及实施方法，其中带钢筋笼多腔体钢管混凝土柱包括多边形钢管、整体式内隔板、内隔板、混凝土和钢筋笼；
多边形钢管的中心设置有A轴、B轴，A轴为多边形钢管的长对角线方向，B轴为多边形钢管的短对角线方向；沿B轴方向，多边形钢管与连接构件沿中心线方向焊接；整体式内隔板沿B轴方向焊接在多边形钢管短对角线两端；内隔板沿A轴方向焊接在多边形钢管长对角线两端；内隔板与整体式内隔板共同焊接在多边形钢管中心处；钢筋笼置于由内隔板、整体式内隔板及多边形钢管形成的腔体内；混凝土填充于各个腔体间隙；以上结构形成带钢筋笼多腔体钢管混凝土柱。
钢筋笼根据计算或构造需要设置在多腔体钢管混凝土柱的腔体内。
所述多腔体钢管混凝土柱截面为多边形，即边数大于等于三。
所述的多边形钢管由钢板轧制或者焊接而成。
所述整体式内隔板和内隔板采用的钢板型号同多边形钢管1或者低一个强度等级，厚度为多边形钢管厚度的1/2～2/3；所述钢筋笼由纵筋和圆形或环形箍筋组成，根据计算或构造要求设置。
根据本发明的技术方案，该带钢筋笼多腔体钢管混凝土柱的制作步骤如下，
S1对整体式内隔板进行定位并与多边形钢管焊接；
S2对内隔板进行定位并与多边形钢管及整体式内隔板焊接；
S3在多腔体钢管混凝土柱的腔体内设置钢筋笼，并进行定位；
S4在腔体内浇筑混凝土，经养护、成型后即成为带钢筋笼多腔体钢管混凝土柱。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。
1、在多边形钢管混凝土柱内设置整体式内隔板和内隔板，将一个大腔体分为几个小腔体，提高了对核心混凝土的约束能力，同时提高了构件的初始抗侧刚度、承载力及延性。
2、整体式内隔板设置在连接构件处，整体钢板的斜拉杆效应明显，对腔体外壁板的约束能力很强，防止钢管被连接构件拉曲，提高了构件的承载力和延性，保证了“强节点，弱构件”。
3、通过在多边形钢管混凝土柱的腔体内设置钢筋笼，并与多腔体钢管配合，对混凝土形成复合约束作用，提高构件的受压承载力和延性。
附图说明
图1是本发明带钢筋笼多腔体钢管混凝土柱与连接构件示意图。
图中：1、多边形钢管；2、整体式内隔板；3、内隔板；4、混凝土；5、钢筋笼；6、连接构件；A、B均为多边形的对角线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作进一步详述。
如图1所示，一种带钢筋笼多腔体钢管混凝土柱，其中带钢筋笼多腔体钢管混凝土柱包括多边形钢管1、整体式内隔板2、内隔板3、混凝土4和钢筋笼5。
多边形钢管1的中心设置有A轴、B轴，A轴为多边形钢管1的长对角线方向，B轴为多边形钢管1的短对角线方向；沿B轴方向，多边形钢管1与连接构件6沿中心线方向焊接；整体式内隔板2沿B轴方向焊接在多边形钢管1短对角线两端；内隔板3沿A轴方向焊接在多边形钢管1长对角线两端；内隔板3与整体式内隔板2共同焊接在多边形钢管1中心处；钢筋笼5置于由内隔板3、整体式内隔板2及多边形钢管1形成的腔体内；混凝土4填充于各个腔体间隙；以上结构形成带钢筋笼多腔体钢管混凝土柱。
钢筋笼5根据计算或构造需要设置在多腔体钢管1混凝土柱的腔体内。
所述多腔体钢管混凝土柱截面为多边形，即边数大于等于三。
所述的多边形钢管1由钢板轧制或者焊接而成。
所述整体式内隔板2和内隔板3采用的钢板型号同多边形钢管1或者低一个强度等级，厚度为多边形钢管1厚度的1/2～2/3；所述钢筋笼5由纵筋和圆形或环形箍筋组成，根据计算或构造要求设置。
根据本发明的技术方案，该带钢筋笼多腔体钢管混凝土柱的实施方法如下，
S1对整体式内隔板2进行定位并与多边形钢管1焊接；
S2对内隔板3进行定位并与多边形钢管1及整体式内隔板2焊接；
S3在多腔体钢管混凝土柱的腔体内设置钢筋笼5，并进行定位；
S4在腔体内浇筑混凝土4，经养护、成型后即成为带钢筋笼多腔体钢管混凝土柱。
以上是本发明的典型实施例，本发明的实施不限于此。
Claims (6)
1.一种带钢筋笼多腔体钢管混凝土柱，其特征在于：带钢筋笼多腔体钢管混凝土柱包括多边形钢管(1)、整体式内隔板(2)、内隔板(3)、混凝土(4)和钢筋笼(5)；
多边形钢管(1)的中心设置有A轴、B轴，A轴为多边形钢管(1)的长对角线方向，B轴为多边形钢管(1)的短对角线方向；沿B轴方向，多边形钢管(1)与连接构件(6)沿中心线方向焊接；整体式内隔板(2)沿B轴方向焊接在多边形钢管(1)短对角线两端；内隔板(3)沿A轴方向焊接在多边形钢管(1)长对角线两端，整体式内隔板设置在连接构件处；内隔板(3)与整体式内隔板(2)共同焊接在多边形钢管(1)中心处；钢筋笼(5)置于由内隔板(3)、整体式内隔板(2)及多边形钢管(1)形成的腔体内；混凝土(4)填充于各个腔体间隙；以上结构形成带钢筋笼多腔体钢管混凝土柱。
2.一种如权利要求1所述的带钢筋笼多腔体钢管混凝土柱的实施方法，其特征在于：
S1对整体式内隔板(2)进行定位并与多边形钢管(1)焊接；
S2对内隔板(3)进行定位并与多边形钢管(1)及整体式内隔板(2)焊接；
S3在多腔体钢管混凝土柱的腔体内设置钢筋笼(5)，并进行定位；
S4在腔体内浇筑混凝土(4)，经养护、成型后即成为带钢筋笼多腔体钢管混凝土柱。
3.根据权利要求1所述的一种带钢筋笼多腔体钢管混凝土柱，其特征在于：钢筋笼(5)根据计算或构造需要设置在多腔体钢管(1)混凝土柱的腔体内。
4.根据权利要求1所述的一种带钢筋笼多腔体钢管混凝土柱，其特征在于：所述多腔体钢管混凝土柱截面为多边形，即边数大于等于三。
5.根据权利要求1所述的一种带钢筋笼多腔体钢管混凝土柱，其特征在于：所述的多边形钢管(1)由钢板轧制或者焊接而成。
6.根据权利要求1所述的一种带钢筋笼多腔体钢管混凝土柱，其特征在于：所述整体式内隔板(2)和内隔板(3)采用的钢板型号同多边形钢管(1)或者低一个强度等级，厚度为多边形钢管(1)厚度的1/2～2/3；所述钢筋笼(5)由纵筋和圆形或环形箍筋组成，根据计算或构造要求设置。
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