CN104533016A - 一种建筑的钢管混凝土柱体及其砌筑方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种建筑的钢管混凝土柱体及其砌筑方法，其中柱体设于建筑的承重位置并与不同朝向的两面以上自保温墙面相接，其特征为该柱体由变向模壳砌块、钢管、保温板和外饰绿化砌块构成，其中变向模壳砌块为具有自基体朝两个以上方向延伸形成支臂的砌块且设有轴向贯通的若干个插孔，并于插孔周缘处设有凸筋和凹槽；钢管为周身遍开孔的中空管件，钢管插接于插孔中并且钢管内浇注设有混凝土溢满插孔定型；变向模壳砌块外侧砌设有保温板和外饰绿化砌块。应用本发明的技术方案，提高了各种设计高度建筑的抗震性能、柱体处外墙美化的灵活性和砌筑施工的便利程度，劳动强度小；并且节省了钢管和混凝土的用量，降低了建材的运输、施工成本。

Description

一种建筑的钢管混凝土柱体及其砌筑方法

技术领域

本发明涉及一种房屋建筑结构，尤其涉及一种可显著提高房屋抗震能力和施工效率的房屋建筑柱体结构及其砌筑施工方法。

背景技术

目前，常规的多层、高层房屋的建造方法基本包括如下三种：第一是砖混结构，其建造方法为在墙砖砌到一层楼高时浇注圈梁、楼板面，然后再接着往上砌砖，直到又一层楼高，再浇注圈梁、楼板面，以此反复，直到建筑设计高度，该方法适于八层左右楼高的建筑，其施工相对廉价但抗震能力极差。第二是框架结构，其建造方法为在房屋基础上先按设计要求铺设第一层钢筋并用模板浇注支撑房屋的构造立柱和圈梁、楼板面，而后重复持续向上砌筑直至设计高度为止，再按前法逐层在框架内填充墙体，该方法所建造的建筑墙体非但没有分担建筑的荷载反而框架结构显得累赘，造价成本较高、抗震效果也不佳。第三是根据每层房屋墙宽、高预制好大墙板，甚至按单层高先围成框，逐层在房屋基础上吊装，每层间钢筋连接点集中在同一平面且连接，浇制混凝土后不能似一体浇制造的钢筋混凝土结合良好，不利抗震、也不利于制造自保温腔体，且笨重大件运输、吊装均需多耗能、多费钱。

综合建筑的各方面性能要求，抗震强度是首要关注的一大性能要求，传统多种建造方法所完工的建筑，其位于承重柱体部分的结构强度仍难以达到理想要求，否则需要投入大量的人力、物力成本且施工过程复杂。无法满足现代化、规模化建筑的需求，也不利于建筑标准的制定。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种建筑的钢管混凝土柱体及其砌筑方法，解决抗震强度、砌筑便利、材料轻便、运输和建造成本优化的综合性建筑柱体问题。

本发明上述第一个目的，一种建筑的钢管混凝土柱体，设于建筑的承重位置并与不同朝向的两面以上自保温墙面相接，其特征在于：所述钢管混凝土柱体为由变向模壳砌块、钢管和保温板构成，其中所述变向模壳砌块为具有自基体朝两个以上方向延伸形成支臂的砌块且设有轴向贯通的若干个插孔，所述插孔的幅面满足Φ120mm-400mm钢管插接，所述变向模壳砌块的上表面和下表面在插孔周缘处设有与邻侧砌块对应结构相互榫插接合的凸筋和凹槽；所述钢管为周身遍开孔的中空管件，钢管插接于插孔中并且钢管内浇注设有混凝土溢满插孔定型，所述变向模壳砌块外侧砌设保温板。

进一步地，上述钢管混凝土柱体中，其变向模壳砌块于建筑外墙柱体L形拐角处设为具有互成直角的两个支臂的L形砌块，于建筑外墙柱体T形拐角处设为具有顺次成直角的三个支臂的T形砌块，于建筑内侧柱体多墙面汇聚处设为具有对应墙面数量及夹角的支臂的多岔形砌块，并且变向模壳砌块的基体与支臂处分别设有插孔呈对应砌块外形状分布。

更进一步地，所述变向模壳砌块为一体成型砌块。

更进一步地，所述变向模壳砌块为分体拼接的砌块，部分砌筑且插接钢管的状态下拼接砌合成对应形状的变向模壳砌块。

进一步地，在建筑设计高度远大于钢管长度的情况下，所述钢管为数段中空管件，各中空管件的直径自上段朝向下段递增，而且各中空管件的两头分别设有内外螺纹，钢管上、下逐段嵌接并螺接锁固。

进一步地，上述钢管混凝土柱体中，其变向模壳砌块基体与支臂的侧向高度等高，在垒筑的变向模壳砌块外侧顺次贴设保温板和外饰绿化砌块，其中外饰绿化砌块钢筋固连至变向模壳砌块内部且具有栽种容腔。

进一步地，上述钢管混凝土柱体中，其变向模壳砌块于建筑外墙柱体处基体的侧向高度大于支臂的侧向高度，且两个相邻垒筑的变向模壳砌块的同向外侧支臂间砌设并钢筋固连有外饰绿化砌块，所述外饰绿化砌块具有栽种容腔和适于钢管上下贯穿的穿孔或凹槽，外饰绿化砌块的上表面和下表面于穿孔或凹槽处设有与邻侧砌块对应结构相互榫插接合的凸筋和凹槽。

更进一步地，所述外饰绿化砌块在穿孔或凹槽与栽种容腔之间设有插接保温板的插槽。

进一步地，上述钢管混凝土柱体中，其保温板外侧砌设有彩色饰石。

进一步地，上述钢管混凝土柱体中，其变向模壳砌块的支臂端侧面设有用于与自保温墙面相的砌砖榫插相配的槽形结构。

本发明上述第二个目的，一种建筑的钢管混凝土柱体的砌筑方法，基于上述建筑的各构件施工，其中所述变向模壳砌块包括L形砌块、T形砌块和多岔形砌块，其特征在于包括如下步骤：

S1、在地基完成基础梁的铺设，根据建筑的水平墙形结构定位钢管混凝土柱体的位置及形状、足量备料，并在基础梁上垂向焊连若干作为立柱支撑的钢管；

S2、对应钢筋混凝土柱体的位置选取对应形状的变向模壳砌块，将变向模壳砌块的插孔套接于对应的钢管上并采用榫插的方法将变向模壳砌块垒筑至建筑的设计高度，并选择性地砌筑保温板和外饰绿化砌块；

S3、向钢管中浇注混凝土并溢满全部插孔、定型成柱。

进一步地，上述钢管混凝土柱体的砌筑方法步骤S2中所述变向模壳砌块基体与支臂的侧向高度等高，在垒筑变向模壳砌块成型的半成品柱外壁，先整幅贴设保温板，保温板覆盖至与钢管混凝土柱体一体衔接的自保温墙面，然后在保温板外侧分布式砌设外饰绿化砌块，并用钢筋垂向插接至变向模壳砌块内部固定，在保温板外侧未砌设外饰绿化砌块的部分用彩色饰石全幅面砌设。

进一步地，上述钢管混凝土柱体的砌筑方法步骤S2中所述变向模壳砌块于建筑外墙柱体处基体的侧向高度大于支臂的侧向高度，且两个相邻垒筑的变向模壳砌块的同向外侧支臂间距与外饰绿化砌块的侧向高度相等，外饰绿化砌块具有适于钢管上下贯穿的穿孔或凹槽，且外饰绿化砌块的上表面和下表面于穿孔或凹槽处设有与邻侧砌块对应结构相互榫插接合的凸筋和凹槽，将变向模壳砌块的插孔套接于对应的钢管，在支臂间的空缺处嵌砌外饰绿化砌块，采用榫插的方法将变向模壳砌块和外饰绿化砌块逐层垒筑、并用钢筋插接固定成半成品柱，在半成品柱除外饰绿化砌块的外壁整幅贴设保温板，保温板覆盖至与钢管混凝土柱体一体衔接的自保温墙面，然后在保温板外侧用彩色饰石全幅面砌设。

应用本发明钢管混凝土柱体及其砌筑方法，相对于传统建造工艺具备十分显著的技术效果：设计并采用空心率高达50%以上的高强度变向模壳砌块作为柱体的核心承重部分，结合插接钢管、浇注混凝土成型加固，提高了各种设计高度建筑的抗震性能、外墙美化的灵活性和砌筑施工的便利程度，劳动强度小；并且建筑构件本身重量较小，合理的构造节省了钢管和混凝土的用量，降低了建筑营造的运输、施工成本。

附图说明

图1是本发明钢管混凝土柱体优选实施例中变向模壳砌块的立体示意图。

图2是图1所示变向模壳砌块的正面示意图。

图3是图1所示变向模壳砌块的背面示意图。

图4是本发明钢管混凝土柱体优选实施例的轴剖示意图。

图5是本发明钢管混凝土柱体中所用钢管的结构示意图。

图6是本发明钢管混凝土柱体中外饰绿化砌块另一可选实施例的结构示意图。

图7是本发明钢管混凝土柱体中变向模壳砌块另一较佳实施例的结构示意图。

图8是本发明钢管混凝土柱体中变向模壳砌块又一较佳实施例的结构示意图。

图9是本发明钢管混凝土柱体中变向模壳砌块再一较佳实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。

本发明全新提出了一种建筑的钢管混凝土及其砌筑方法，解决建筑抗震强度、砌筑便利、材料轻便、运输和建造成本优化的综合性建筑问题，是一种具有开拓性的创新方案。

本发明技术方案概括来看，其钢管混凝土柱体，设于建筑的承重位置并与不同朝向的两面以上自保温墙面相接，其结构特征为由变向模壳砌块、钢管、保温板和外饰绿化砌块构成，分别来看。

上述变向模壳砌块为具有自基体朝两个以上方向延伸形成支臂的砌块且设有轴向贯通的若干个插孔，插孔的幅面满足Φ120mm-400mm钢管插接，相应地砌块空心率可达50%以上，该变向模壳砌块的上表面和下表面在插孔周缘处还设有与邻侧砌块对应结构相互榫插接合的凸筋和凹槽。如图1至图5所示，是本发明钢管混凝土柱体一优选实施例的结构示意图。本实施例中变向模壳砌块为于建筑外墙柱体L形拐角处所设具有互成直角的两个支臂12a、12b的L形砌块1，它于基体11和两支臂处各设有一个轴向贯通的插孔13，并且插孔的两侧端缘分别设有凸筋14和凹槽15，而各插孔之间则设有轴向贯通的气道孔16，以此实现钢管混凝土柱体内的气流贯通、控温，但该结构非本申请重点，故不予详细介绍。

再如图5所示，该钢管7为周身遍开孔71的中空管件，钢管7用于插接于插孔中并且钢管内浇注设有混凝土溢满插孔定型，通过简便施工便可构成建筑重要的承重柱体。为进一步提升钢管混凝土柱体的结构强度、综合性能和外观美化程度，该柱体于变向模壳砌块外侧砌设有保温板和外饰绿化砌块。

特别地，在建筑设计高度远大于钢管长度的情况下，所述钢管为数段中空管件，各中空管件的直径自上段朝向下段递增，而且各中空管件的两头分别设有内外螺纹，钢管上、下逐段嵌接并螺接锁固。该实施例下，对单段钢管的长度不作限制，为适应建筑的逐层垒砌的作业方式，可以采用单根钢管长度略大于两层楼高而设，且每向上垒砌两层后选用直径缩减20mm的钢管进行衔接继续垒砌上侧楼层，以此大幅降低施工难度。

如图4所示的优选实施例的轴剖示意图。该L形砌块1具有三个插孔13。在建筑外墙柱体该L形拐角处利用该L形砌块自下而上垒砌，并与两侧呈直角状分布的自保温墙面8相接。垒砌时下层砌块的凸筋于上层砌块的凹槽互相榫插接合，故砌筑过程十分方便、定位准确，可以保证柱体竖直度的高精度要求。图示可见，该L形砌块的基体11和两支臂分别各设有插孔13，插孔中插接钢管7，并且钢管7中还浇注钢筋混凝土，浇注过程中混凝土从孔71外溢并填满整个插孔，定型后成为承重柱体。

本实施例的钢管混凝土柱体中，其变向模壳砌块基体11与支臂12a、12b的侧向高度等高，在垒筑的变向模壳砌块外侧顺次贴设保温板3和外饰绿化砌块4，且外饰绿化砌块4通过钢筋6固连至变向模壳砌块1内部且具有栽种容腔41。更全面地说，上述保温板3为厚度规格60mm-80mm的保温材料，完全包覆上述由变向模壳砌块和钢管砌筑构成的半成品柱体，并负责柱体部位主要的隔热保温作用。而保温板外侧所砌筑的外饰绿化砌块4除栽种容腔41外，还设有相互间隔的微孔42，便于在其中纵向插接钢筋、横向连接钢管，以此实现牢固砌筑于半成品柱体表面。该微孔42可在表面设置凸肋43，便于采用榫插接合方式砌筑的应用需求。这里，根据外饰绿化砌块中栽种的绿色植株的高度可在高度向相隔一定距离砌筑，也可以相对所述支臂各向交错而设。

上述变向模壳砌块为一体成型砌块，也可以为分体拼接的砌块，部分砌筑且插接钢管的状态下拼接砌合成对应形状的变向模壳砌块（主要适用于钢管较长时）。

尽管上述概括的技术方案已较为清楚、明显体现本创作的技术核心特点。但在具体实施时它还具有多种可选的细化方案，详述如下。

首先，从变向模壳砌块来看，如图7所示，是适用于建筑外墙柱体T形拐角处的T形砌块，该T形砌块具有以基体11为中心顺次成直角的三个支臂12a、12b、12c。如图8和图9所示，是适用于建筑内侧柱体多墙面汇聚处设为具有对应墙面数量及夹角的支臂的多岔形砌块，图示展示了具有四个支臂12a、12b、12c、12d的十字形砌块（图8）以及具有五个支臂12a、12b、12c、12d、12e的星形砌块，根据建筑内墙结构的设计的多边形，部分支臂夹角为直角，而部分支臂的夹角为锐角。并且，上述该些多变实施的变向模壳砌块的基体与支臂处分别设有插孔呈对应砌块外形状分布；变向模壳砌块的支臂端侧面设有用于与自保温墙面相的砌砖榫插相配的槽形结构。

其次从建筑外墙柱体的变向模壳砌块来看，其基体的侧向高度大于支臂的侧向高度，且两个相邻垒筑的变向模壳砌块的同向外侧支臂间距与外饰绿化砌块的侧向高度相等。虽未图示，但可以理解到，该种类型的该砌块垒筑后将会镂空形成一定的容置空间。由此可以提供一种新的砌筑方案，即将外饰绿化砌块嵌砌于两支臂之间并钢筋固连。该实施例下的外饰绿化砌块5结构外形如图6所示，它除设有必要的栽种容腔51外，还设有用于插接钢筋的微孔52和适于前述钢管上下贯穿其中的穿孔55’或凹槽55。并且，该外饰绿化砌块的上表面和下表面于穿孔或凹槽处设有与邻侧砌块对应结构相互榫插接合的凸筋53和凹槽（未图示）。作为进一步的实施方式，上述外饰绿化砌块在穿孔或凹槽与栽种容腔之间还可以设有插接保温板、保温片的插槽54。

再者从进一步的完善实施方式来看，前述实施例中必然有一部分保温板外侧并未砌设外饰绿化砌块，为避免保温板直接暴露于空气中被风雨侵蚀，最好在该裸露的保温板外侧续砌设各种纯色或混合颜色的彩色饰石墙面，可以提高建筑整体刚性视觉感受。

本发明一种建筑的钢管混凝土柱体的砌筑方法，基于上述建筑柱体的各构件施工，其概括性的砌筑方法分施工步骤详述如下。

S1、在地基完成基础梁的铺设，根据建筑的水平墙形结构定位钢管混凝土柱体的位置及形状、足量备料，并在基础梁上垂向焊连若干作为立柱支撑的钢管。这里所垂向焊连的钢管可以逐条吊装接入基础梁，也可以绑定成组后整体吊装接入基础梁。

S2、对应钢筋混凝土柱体的位置选取对应形状的变向模壳砌块，根据柱体所处位置和相应形状的不同可采用前述不同实施例形状的变向模壳砌块（L形砌块、T形砌块或多岔形砌块等）进行用料、砌设，而将变向模壳砌块的插孔套接于对应的钢管上并采用榫插的方法将变向模壳砌块垒筑至建筑的设计高度，并选择性地砌筑保温板和外饰绿化砌块；

S3、向钢管中浇注混凝土并溢满全部插孔、定型成柱。

对应前述对变向模壳砌块和外饰绿化砌块的多元实施例，上述钢管混凝土柱体的砌筑方法的实施例之一：步骤S2中变向模壳砌块1基体与支臂的侧向高度等高，在垒筑变向模壳砌块成型的半成品柱外壁，先整幅贴设保温板3，保温板覆盖至与钢管混凝土柱体一体衔接的自保温墙面8，然后在保温板外侧分布式砌设外饰绿化砌块4，并用钢筋6垂向插接至变向模壳砌块内部固定，在保温板外侧未砌设外饰绿化砌块的部分用彩色饰石全幅面砌设（未图示）。

实施例之二：基于如下砌块结构基础：变向模壳砌块于建筑外墙柱体处基体的侧向高度大于支臂的侧向高度，且两个相邻垒筑的变向模壳砌块的同向外侧支臂间距与外饰绿化砌块的侧向高度相等，外饰绿化砌块具有适于钢管上下贯穿的穿孔或凹槽，且外饰绿化砌块的上表面和下表面于穿孔或凹槽处设有与邻侧砌块对应结构相互榫插接合的凸筋和凹槽。步骤S2中将变向模壳砌块的插孔套接于对应的钢管，在支臂间的空缺处嵌砌外饰绿化砌块5，采用榫插的方法将变向模壳砌块和外饰绿化砌块逐层垒筑、并用钢筋插接固定成半成品柱，在半成品柱除外饰绿化砌块的外壁整幅贴设保温板，保温板覆盖至与钢管混凝土柱体一体衔接的自保温墙面，然后在保温板外侧用彩色饰石全幅面砌设。

综上从建筑的钢筋混凝土柱体结构、构件及砌筑方法多方面展现了本发明的创作核心，从中不难理解，相对于传统建造工艺具备十分显著的技术效果：设计并采用空心率高达50%以上的高强度变向模壳砌块作为柱体的核心承重部分，结合插接钢管、浇注混凝土成型加固，提高了各种设计高度建筑的抗震性能、外墙美化的灵活性和砌筑施工的便利程度，劳动强度小；并且建筑构件本身重量较小，合理的构造节省了钢管和混凝土的用量，降低了建筑营造的运输、施工成本。

除上述例举的实施例外，本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种建筑的钢管混凝土柱体，设于建筑的承重位置并与不同朝向的两面以上自保温墙面相接，其特征在于：所述钢管混凝土柱体为由变向模壳砌块、钢管和保温板构成，其中所述变向模壳砌块为具有自基体朝两个以上方向延伸形成支臂的砌块且设有轴向贯通的若干个插孔，所述插孔的幅面满足Φ120mm-400mm钢管插接，所述变向模壳砌块的上表面和下表面在插孔周缘处设有与邻侧砌块对应结构相互榫插接合的凸筋和凹槽；所述钢管为周身遍开孔的中空管件，钢管插接于插孔中并且钢管内浇注设有混凝土溢满插孔定型，所述变向模壳砌块外侧砌设保温板。

2.根据权利要求1所述建筑的钢管混凝土柱体，其特征在于：所述变向模壳砌块于建筑外墙柱体L形拐角处设为具有互成直角的两个支臂的L形砌块，于建筑外墙柱体T形拐角处设为具有顺次成直角的三个支臂的T形砌块，于建筑内侧柱体多墙面汇聚处设为具有对应墙面数量及夹角的支臂的多岔形砌块，并且变向模壳砌块的基体与支臂处分别设有插孔呈对应砌块外形状分布。

3.根据权利要求1或2所述建筑的钢管混凝土柱体，其特征在于：所述变向模壳砌块为一体成型砌块。

4.根据权利要求1或2所述建筑的钢管混凝土柱体，其特征在于：所述变向模壳砌块为分体拼接的砌块，部分砌筑且插接钢管的状态下拼接砌合成对应形状的变向模壳砌块。

5.根据权利要求1所述建筑的钢管混凝土柱体，其特征在于：在建筑设计高度远大于钢管长度的情况下，所述钢管为数段中空管件，各中空管件的直径自上段朝向下段递增，而且各中空管件的两头分别设有内外螺纹，钢管上、下逐段嵌接并螺接锁固。

6.根据权利要求1所述建筑的钢管混凝土柱体，其特征在于：所述变向模壳砌块基体与支臂的侧向高度等高，在垒筑的变向模壳砌块外侧顺次贴设保温板和外饰绿化砌块，其中外饰绿化砌块钢筋固连至变向模壳砌块内部且具有栽种容腔。

7.根据权利要求1所述建筑的钢管混凝土柱体，其特征在于：所述变向模壳砌块于建筑外墙柱体处基体的侧向高度大于支臂的侧向高度，且两个相邻垒筑的变向模壳砌块的同向外侧支臂间砌设并钢筋固连有外饰绿化砌块，所述外饰绿化砌块具有栽种容腔和适于钢管上下贯穿的穿孔或凹槽，外饰绿化砌块的上表面和下表面于穿孔或凹槽处设有与邻侧砌块对应结构相互榫插接合的凸筋和凹槽。

8.根据权利要求7所述建筑的钢管混凝土柱体，其特征在于：所述外饰绿化砌块在穿孔或凹槽与栽种容腔之间设有插接保温板的插槽。

9.根据权利要求1所述建筑的钢管混凝土柱体，其特征在于：所述保温板外侧砌设有彩色饰石。

10.根据权利要求1所述建筑的钢管混凝土柱体，其特征在于：所述变向模壳砌块的支臂端侧面设有用于与自保温墙面相的砌砖榫插相配的槽形结构。

11.一种建筑的钢管混凝土柱体的砌筑方法，基于权利要求1所述建筑的各构件施工，其中所述变向模壳砌块包括L形砌块、T形砌块和多岔形砌块，其特征在于包括如下步骤：

S1、在地基完成基础梁的铺设，根据建筑的水平墙形结构定位钢管混凝土柱体的位置及形状、足量备料，并在基础梁上垂向焊连若干作为立柱支撑的钢管；

S2、对应钢筋混凝土柱体的位置选取对应形状的变向模壳砌块，将变向模壳砌块的插孔套接于对应的钢管上并采用榫插的方法将变向模壳砌块垒筑至建筑的设计高度，并选择性地砌筑保温板和外饰绿化砌块；

S3、向钢管中浇注混凝土并溢满全部插孔、定型成柱。

12.根据权利要求11所述建筑的钢管混凝土柱体的砌筑方法，其特征在于：步骤S2中所述变向模壳砌块基体与支臂的侧向高度等高，在垒筑变向模壳砌块成型的半成品柱外壁，先整幅贴设保温板，保温板覆盖至与钢管混凝土柱体一体衔接的自保温墙面，然后在保温板外侧分布式砌设外饰绿化砌块，并用钢筋垂向插接至变向模壳砌块内部固定，在保温板外侧未砌设外饰绿化砌块的部分用彩色饰石全幅面砌设。

13.根据权利要求11所述建筑的钢管混凝土柱体的砌筑方法，其特征在于：步骤S2中所述变向模壳砌块于建筑外墙柱体处基体的侧向高度大于支臂的侧向高度，且两个相邻垒筑的变向模壳砌块的同向外侧支臂间距与外饰绿化砌块的侧向高度相等，外饰绿化砌块具有适于钢管上下贯穿的穿孔或凹槽，且外饰绿化砌块的上表面和下表面于穿孔或凹槽处设有与邻侧砌块对应结构相互榫插接合的凸筋和凹槽，将变向模壳砌块的插孔套接于对应的钢管，在支臂间的空缺处嵌砌外饰绿化砌块，采用榫插的方法将变向模壳砌块和外饰绿化砌块逐层垒筑、并用钢筋插接固定成半成品柱，在半成品柱除外饰绿化砌块的外壁整幅贴设保温板，保温板覆盖至与钢管混凝土柱体一体衔接的自保温墙面，然后在保温板外侧用彩色饰石全幅面砌设。