CN103967206A - 一种组合格构式中空构件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种组合格构式中空构件，包括一内钢管、复数根外钢管、内腹杆、外腹杆，以及一混凝土填充层和一混凝土包覆层；所述外钢管设在内钢管的外围四周，所述内钢管通过内腹杆连接于外钢管，且相邻设置的外钢管通过所述外腹杆连接，且混凝土填充层填充于所述外钢管的内部，所述混凝土包覆层将内钢管、外钢管、内腹杆以及外腹杆通通包覆在内。本发明的组合格构式中空构件，自重轻、整体性好、承载力高、抗弯刚度大、耐火性能好。

Description

一种组合格构式中空构件

技术领域

本发明涉及一种土木工程领域，具体涉及一种组合格构式中空构件。

背景技术

采用单个钢管与混凝土的组合构件在面内的抗弯刚度较低，当长细比较大时容易失稳，难以充分发挥钢管与混凝土材料特性，此时可以采用格构构件。格构构件能够通过较小尺寸的分肢获得较大截面的抗弯刚度，从而具有更高的承载力。格构构件的腹杆经常采用空钢管或其他板材，其刚度较为有限，当构件发生较大挠曲变形时，腹杆会发生较大的剪切变形。常规的格构构件腹杆和分肢钢管直接暴露在外界，火灾作用下很快就会失效，从而使格构构件提前破坏，在干湿交替自然环境中钢也容易锈蚀，从而影响结构安全。

在钢管混凝土格构构件外面包裹钢筋混凝土，便形成一种格构内置式重载构件，但是当弦管数量为4个时，混凝土用量多，水化热大，结构自重也大，若用于结构柱或桥墩，当构件长细比或荷载偏心率较大时，其承载力很大程度上由抗弯刚度控制，而截面靠近形心部位的混凝土不能提供多少抗弯刚度，反而增加了结构自重。如2014-04-02公开的，公开号为203514638U的中国实用新型所揭示的一种新型组合桁架内置式重载梁构件就属于这种情况，该构件是采用两根或多根平行钢管作为该结构中的弦管，弦管之间通过多根斜腹杆连接，并在各弦管内填充自密实混凝土，构成钢管混凝土组合桁架；在钢管混凝土组合桁架外绑扎箍筋及纵筋，并浇注外围混凝土，构成组合桁架内置式重载梁构件。这种构件就存在承载力多由抗弯刚度控制，而截面靠近形心部位的混凝土不能提供多少抗弯刚度，反而增加了结构自重的风险。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种组合格构式中空构件，自重轻、整体性好、承载力高、抗弯刚度大、耐火性能好。

本发明是这样实现的：一种组合格构式中空构件，包括一内钢管、复数根外钢管、内腹杆、外腹杆，以及一混凝土填充层和一混凝土包覆层；所述外钢管设在内钢管的外围四周，所述内钢管通过内腹杆连接于外钢管，且相邻设置的外钢管通过所述外腹杆连接，且混凝土填充层填充于所述外钢管的内部，所述混凝土包覆层将内钢管、外钢管、内腹杆以及外腹杆通通包覆在内。

进一步的，所述混凝土包覆层内还设有复数根纵筋和复数根箍筋，所述纵筋分布于所述外钢管的外围四周，所述箍筋间隔地箍在纵筋上。

进一步的，所述内钢管、外钢管，混凝土填充层、混凝土包覆层以及纵筋的端面均相齐平，且箍筋的最高位置不高于该端面。

进一步的，所述外钢管和内钢管均为外直径或外边长与管壁厚的比值大于20的管体，该管体为冷弯钢管、焊接钢管或无缝钢管。

进一步的，所述外钢管和内钢管的截面为圆形、方形、矩形、多边形或椭圆形，所述外钢管和内钢管的截面形状相同或不同，截面尺寸大小相同或不同。

进一步的，外腹杆和内腹杆由钢管或钢板制成，且为水平设置、倾斜设置或者水平和倾斜交替设置；水平设置的外腹杆和内腹杆在同一水平面或不同水平面。

进一步的，所述混凝土填充层和混凝土包覆层的混凝土为普通混凝土、高强混凝土、高性能混凝土、再生骨料混凝土或轻骨料混凝土。

本发明具有如下优点：本发明的组合格构式中空构件，所有钢管均通过腹杆相连形成格构构件，腹杆的设置加强了外钢管、内钢管与外部的混凝土包覆层之间的粘结强度，保证了钢与混凝土的协同工作，结构整体性好；内钢管内部无填充混凝土，大大减轻了结构自重；内钢管的设置，不仅提高了承载力，也对混凝土包覆层提供了支撑作用，可作为施工时形成中空构件的模板，施工方便；外钢管可采用较小尺寸的钢管，获得较大截面的抗弯刚度，充分发挥了材料作用，提高了承载力，节省了工程造价；钢管与腹杆连接形成的劲性骨架能够承受初期的施工荷载，便于施工；由于外部的混凝土包覆层、纵筋和箍筋形成钢筋混凝土的包裹层，对外钢管、内钢管、外腹杆和内腹杆均有保护作用，提高了组合格构式中空构件的耐火性能和耐久性能，同时也增加了结构刚度，提高了结构稳定性，能够有效防止腹杆提前破坏。该新型格构柱可用作建筑结构柱、桥墩、电力设施塔架、设备构架柱、栈桥柱、承受重载的梁等。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明组合格构式中空构件一较佳实施例的立体图。

图2为图1的俯视图。

具体实施方式

如图1和图2所示，为了更清楚地看到本实施例组合格构式中空构件的内部结构，构件上段去除外部的混凝土包覆层。图中可以看出，本实施例包括一内钢管1、复数根外钢管2、内腹杆3、外腹杆4，以及一混凝土填充层5和一混凝土包覆层6；所述外钢管2设在内钢管1的外围四周，所述内钢管1通过内腹杆3连接于外钢管2，且相邻设置的外钢管2通过所述外腹杆4连接，且混凝土填充层5填充于所述外钢管2的内部，所述混凝土包覆层6将内钢管1、外钢管2、内腹杆3以及外腹杆4通通包覆在内。所述混凝土包覆层6内还设有复数根纵筋7和复数根箍筋8，所述纵筋7分布于所述外钢管2的外围四周，所述箍筋8间隔地箍在纵筋7上。

所述内钢管1、外钢管2，混凝土填充层5、混凝土包覆层6以及纵筋7的端面均相齐平，且箍筋8的最高位置不高于该端面。

所述外钢管2和内钢管1均为外直径或外边长与管壁厚的比值大于20的管体，即本发明可采用薄壁钢管作为外钢管2和内钢管1，有效地减轻了结构自重；管体的材料也可以有多种选择，如冷弯钢管、焊接钢管、无缝钢管或其他形式的结构用钢管。所述外钢管2和内钢管1的截面形状也可以不受限制，如圆形、方形、矩形、多边形或椭圆形均可，所述外钢管2和内钢管1的截面形状可以相同或不同，截面尺寸大小可以相同或不同。

所述外腹杆4和内腹杆3由钢管或钢板制成，连接时可以是水平设置、倾斜设置或者水平和倾斜交替设置；水平设置的外腹杆和内腹杆可以在同一水平面或不同水平面。

所述混凝土填充层5和混凝土包覆层6的混凝土也可以有多种选择，无需特别限制，如为普通混凝土、高强混凝土、高性能混凝土、再生骨料混凝土或轻骨料混凝土均可。

如图1所示的实施例中，沿着构件长度方向为等截面形式，在另外的实施例中，本发明组合格构式中空构件沿着构件长度方向还可设置为变截面的形式。且本实施例中，图中显示的中空构件为四方形，外钢管的数量为4，在其它实施例中也可以为其他多边形，外钢管数量也不限于为4。

本发明的组合格构式中空构件，所有钢管均通过腹杆相连形成格构构件，腹杆的设置加强了外钢管、内钢管与外部的混凝土包覆层之间的粘结强度，保证了钢与混凝土的协同工作，结构整体性好；内钢管内部无填充混凝土，大大减轻了结构自重；内钢管的设置，不仅提高了承载力，也对混凝土包覆层提供了支撑作用，可作为施工时形成中空构件的模板，施工方便；外钢管可采用较小尺寸的钢管，获得较大截面的抗弯刚度，充分发挥了材料作用，提高了承载力，节省了工程造价；钢管与腹杆连接形成的劲性骨架能够承受初期的施工荷载，便于施工；由于外部的混凝土包覆层、纵筋和箍筋形成钢筋混凝土的包裹层，对外钢管、内钢管、外腹杆和内腹杆均有保护作用，提高了组合格构式中空构件的耐火性能和耐久性能，同时也增加了结构刚度，提高了结构稳定性，能够有效防止腹杆提前破坏。该新型格构柱可用作建筑结构柱、桥墩、电力设施塔架、设备构架柱、栈桥柱、承受重载的梁等。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (7)

1.一种组合格构式中空构件，其特征在于：包括一内钢管、复数根外钢管、内腹杆、外腹杆，以及一混凝土填充层和一混凝土包覆层；所述外钢管设在内钢管的外围四周，所述内钢管通过内腹杆连接于外钢管，且相邻设置的外钢管通过所述外腹杆连接，且混凝土填充层填充于所述外钢管的内部，所述混凝土包覆层将内钢管、外钢管、内腹杆以及外腹杆通通包覆在内。

2.根据权利要求1所述的一种组合格构式中空构件，其特征在于：所述混凝土包覆层内还设有复数根纵筋和复数根箍筋，所述纵筋分布于所述外钢管的外围四周，所述箍筋间隔地箍在纵筋上。

3.根据权利要求2所述的一种组合格构式中空构件，其特征在于：所述内钢管、外钢管，混凝土填充层、混凝土包覆层以及纵筋的端面均相齐平，且箍筋的最高位置不高于该端面。

4.根据权利要求1所述的一种组合格构式中空构件，其特征在于：所述外钢管和内钢管均为外直径或外边长与管壁厚的比值大于20的管体，该管体为冷弯钢管、焊接钢管或无缝钢管。

5.根据权利要求1或4所述的一种组合格构式中空构件，其特征在于：所述外钢管和内钢管的截面为圆形、方形、矩形、多边形或椭圆形，所述外钢管和内钢管的截面形状相同或不同，截面尺寸大小相同或不同。

6.根据权利要求1所述的一种组合格构式中空构件，其特征在于：外腹杆和内腹杆由钢管或钢板制成，且为水平设置、倾斜设置或者水平和倾斜交替设置；水平设置的外腹杆和内腹杆在同一水平面或不同水平面。

7.根据权利要求1所述的一种组合格构式中空构件，其特征在于：所述混凝土填充层和混凝土包覆层的混凝土为普通混凝土、高强混凝土、高性能混凝土、再生骨料混凝土或轻骨料混凝土。