CN104264906A - 蜂窝状钢腹板-钢管混凝土翼缘h形截面组合柱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蜂窝状钢腹板-钢管混凝土翼缘H形截面组合柱，包括钢管混凝土翼缘一、钢管混凝土翼缘二和钢质腹板，所述钢质腹板设置在钢管混凝土翼缘一和钢管混凝土翼缘二之间，钢质腹板为中间开孔的蜂窝状腹板，钢质腹板由两块边缘带缺口的形状相同钢板组成，这两块钢板通过对接焊缝焊接形成蜂窝状腹板。本发明在不增加钢材用料的前提下，获得了较大的抗弯强度及刚度，提高了稳定承载力。

Description

蜂窝状钢腹板-钢管混凝土翼缘H形截面组合柱

技术领域

本发明涉及一种新型建筑结构技术领域，具体涉及一种蜂窝状钢腹板-钢管混凝土翼缘H形截面组合柱。

背景技术

近年来，国内钢和钢材的产量、品种、规格大幅度提升，钢结构的设计、制作、安装水平更是有了大幅度提高，钢结构在国内获得超常规发展。

钢筋混凝土柱由于存在自重大、抗裂性差等缺点，使得其难以满足承载力及耐久性等要求，从而限制了其适用范围；而钢柱具有强度高、自重轻、抗震性能好、变形能力强、施工周期短、良好且丰富的建筑艺术表现能力等特点，受到建筑师们的普遍青睐。在传统冶金工业厂房、高层和超高层以及大跨度结构的多年实践中，钢柱的突出优势与作用几乎不可替代。

钢柱按其截面的组成形式,可分为实腹式和格构式两大类。相对而言，实腹式柱构造简单，与其他构件连接也较为方便。其中，特别是H型钢，其截面面积分配更加优化、强重比更加合理，具有截面模数大、重量轻、节省钢材的优点，可使建筑结构减轻30-40％；此外，由于H型钢的各个部位均以直角排布拼装组合成构件，可节约焊接、铆接工作量达25％，因此其在各个方向上都具有抗弯能力强、施工简单、节约成本和结构重量轻等优点，已被广泛应用。但是，随着多高层建筑、大跨度结构、重型厂房的发展，建筑层数逐渐增多，上部荷载增加，必然导致H型钢柱截面尺寸增大，从而增加钢材耗量，提高了工程的综合造价。此时，为了在不增加钢材用料的情况下,能增大H型钢柱截面高度，提高其稳定承载力要求的一种较好的选择是,设计为蜂窝状腹板H型钢柱。然而，在实际工程中，为了不致过多削弱钢柱的抗剪能力，其截面的“扩张比”会受到一定的限制。在此情况下，特别是对于弯矩较大的压弯柱而言，其翼缘可能提前丧失其承载力，使其不能满足工程需要。此时，如何以较为经济的方式提高其翼缘承载力，是解决该问题的关键所在。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种蜂窝状钢腹板-钢管混凝土翼缘H形截面组合柱。

本发明采用的技术方案为：一种蜂窝状钢腹板-钢管混凝土翼缘H形截面组合柱，包括钢管混凝土翼缘一、钢管混凝土翼缘二和钢质腹板，所述钢质腹板设置在钢管混凝土翼缘一和钢管混凝土翼缘二之间，钢质腹板为中间开孔的蜂窝状腹板，钢质腹板由两块边缘带缺口的形状相同钢板组成，这两块钢板通过对接焊缝焊接形成蜂窝状腹板。

作为优选，所述钢质腹板的开孔形式为圆形、椭圆形、方形、长方形、六边形或八边形。

对柱而言，通常以承受压力为主，在实际工程应用中多为轴压或压弯构件，抗弯强度和刚度是影响其承载力的关键因素。因此，在不增加用钢量的前提下,如何设法获得较大的抗弯强度及刚度，从而获得较高的稳定承载力，成为人们关注的焦点。对此，本发明的截面组成方式为：先在钢板上按预定的折线或曲线进行切割，错开半个波，使波峰对波峰，用对接焊缝焊接形成蜂窝状腹板，然后与钢管混凝土翼缘的钢管焊接，最后向钢管中浇注混凝土组合而成。在这种截面形式中，焊接性能越好，H型钢柱的承载力越高，为此，本发明需要保证良好的施焊工艺(可采用组对焊接工艺)；组合柱截面的“扩张比”(开孔率)增大，截面高度增加,其刚度和回转半径加大,长细比会减小,稳定承载力得到提高。但是，腹板开孔洞后，其抗剪性能会受到一定的影响。因此，实际工程中，应视实际受力情况而控制“扩张比”或开孔率；翼缘由钢管及混凝土组合而成，由于钢管内的空间有限，因此浇注混凝土时不便振捣，故宜选用自密实混凝土。

本发明的基本特征：以较为经济的方式，增大钢柱的截面高度，增强翼缘的抗屈曲能力，提高钢柱的刚度和稳定承载力。

有益效果：本发明的H形截面组合柱具有截面构成合理，自重轻，抗弯刚度大，承载力高，美观和经济效益显著等特点，发展前景广阔。

本发明的H形截面组合柱，由于翼缘钢管中浇注了混凝土，钢管内部的混凝土可以有效地防止钢管发生局部屈曲，而钢管对其内部混凝土的约束作用使混凝土处于三向受压状态，提高了混凝土的抗压强度；两者共同发挥作用，构件的延性性能明显改善，耗能能力提高，具有优越的抗震性能。

本发明的H形截面组合柱，增大了截面的惯性矩和回转半径，提高了柱的刚度和稳定承载力。

本发明增加了截面高度，增大了截面模量，提高H型钢柱的抗弯强度。

本发明由于腹板开孔洞，便于填充墙内布设的拉结筋直接穿入，使得墙、梁、柱成为整体，从而提高结构的抗震性能。

本发明由于腹板开孔洞，极大的节省了钢材用量及油漆、运输费用，从而降低了工程的综合造价，具有很强的社会经济效益。

本发明由于可根据设计要求开不同形状的孔洞，与传统的实腹H型钢柱相比，外形更加美观。

本发明在不影响结构功能和使用情况下，减轻了结构层自重，从而降低了地基、基础部分的造价。

本发明由于钢管内填有混凝土，能吸收大量的热能，增加了柱子的耐火时间，有利于钢管的抗火、防火及防腐问题。

本发明与格构式柱相比,其建筑构件构造简单,制作加工方便，可降低制作加工费用，降低工程综合造价。

本发明拓展了H型钢柱的研究与应用领域，极大地丰富了钢管混凝土组合结构内容。

本发明可以为新型钢结构体系开发提供关键部件，有很好的转化前景。

附图说明

图1为本发明组合柱的结构示意图；

图2为本发明组合柱的剖面示意图。

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和2所示：一种蜂窝状钢腹板-钢管混凝土翼缘H形截面组合柱，包括钢管混凝土翼缘一1、钢管混凝土翼缘二2和钢质腹板3，所述钢质腹板3设置在钢管混凝土翼缘一1和钢管混凝土翼缘二2之间，钢质腹板3为中间开孔的蜂窝状腹板，钢质腹板3由两块边缘带缺口的形状相同钢板组成，这两块钢板通过对接焊缝焊接形成蜂窝状腹板。所述钢质腹板3的开孔形式为圆形、椭圆形、方形、长方形、六边形或八边形。

本发明的实施方案：

通常钢管、蜂窝状钢腹板及其焊接在工厂加工制作完成；向钢管内浇注混凝土则在施工现场完成。

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 (2)

1.一种蜂窝状钢腹板-钢管混凝土翼缘H形截面组合柱，其特征在于：包括钢管混凝土翼缘一、钢管混凝土翼缘二和钢质腹板，所述钢质腹板设置在钢管混凝土翼缘一和钢管混凝土翼缘二之间，钢质腹板为中间开孔的蜂窝状腹板，钢质腹板由两块边缘带缺口的形状相同钢板组成，这两块钢板通过对接焊缝焊接形成蜂窝状腹板。

2.根据权利要求1所述的蜂窝状钢腹板-钢管混凝土翼缘H形截面组合柱，其特征在于：所述钢质腹板的开孔形式为圆形、椭圆形、方形、长方形、六边形或八边形。