CN105133792A - 带蜂窝式腹板的型钢混凝土十字形柱及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带蜂窝式腹板的型钢混凝土十字形柱及其施工方法，其中，所述带蜂窝式腹板的型钢混凝土十字形柱包括闭口压型钢板、蜂窝式腹板和内填充混凝土；所述闭口压型钢板围成横截面为十字形的中空柱体；所述蜂窝式腹板的截面成十字形，具有四个腹板单元，每个腹板单元上具有蜂窝式通孔，腹板单元的端部焊接有翼缘板；所述蜂窝式腹板对称设置于中空柱体中。在上述方案中，蜂窝式腹板的不影响振捣棒的工作，混凝土可以通过腹板上的通孔相互流动，浇筑方便，减少了浇筑质量问题，混凝土的承载力显著提高；再者，上述方案可以在工厂预制，且在施工时无需支模和配置钢筋，施工快速方便。

Description

带蜂窝式腹板的型钢混凝土十字形柱及其施工方法

技术领域

本发明属于固定建筑物领域，尤其是一种混凝土异形柱。

背景技术

为了增加使用面积和使用的舒适度，住户普遍希望住宅内部四角能平整光滑、整齐美观，异形柱便应运而生。但是随着楼层的增高，抗震问题变得尤为重要。相比于普通的钢筋混凝土异形柱，型钢混凝土异形柱具有更好的延性和抗震性能，增加了建筑抵抗地震的能力。

现有型钢混凝土异形柱由于型钢的存在，使得振捣棒难以插入振捣，较易出现蜂窝、麻面和孔洞等质量问题，削弱结构的承载力，威胁到局部构件甚至整个建筑的安全性。

发明内容

发明目的：一个目的是提供一种带蜂窝式腹板的型钢混凝土十字形柱，以解决现有技术存在的上述问题。进一步的目的是提供上述带蜂窝式腹板的型钢混凝土十字形柱的制作施工方法。

技术方案：一种带蜂窝式腹板的型钢混凝土十字形柱，包括闭口压型钢板、蜂窝式腹板和内填充混凝土；所述闭口压型钢板围成横截面为十字形的中空柱体；所述蜂窝式腹板的截面成十字形，具有四个腹板单元，每个腹板单元上具有蜂窝式通孔，腹板单元的端部焊接有翼缘板；所述蜂窝式腹板对称设置于中空柱体中。

在进一步的实施例中，所述混凝土为高流态混凝土。所述高流态混凝土的成分包括引气剂、减水剂和铝粉。所述蜂窝式通孔为沿腹板单元纵向均匀设置的多边形孔洞。

上述带蜂窝式腹板的型钢混凝土十字形柱制作及施工方法主要包括如下步骤：

步骤1.预制或预备腹板单元，将设置有对称的梯形槽的钢板沿切割线切开，错位后焊接成具有多边形通孔的腹板单元，采用坡口焊的方式将腹板单元焊接成蜂窝式腹板，将钢翼缘焊接于腹板单元的端部，组成型钢骨架，焊接方式为T形焊缝；

步骤2.将型钢骨架吊装在预定的位置，将型钢骨架底部与柱脚底板焊接，外包闭口压型钢板，闭口压型钢板之间采用铆钉铆接，涂覆防腐防锈涂料于型钢骨架和/或闭口压型钢板的表面，浇筑混凝土，养护至规定龄期。

有益效果：在上述方案中，蜂窝式腹板的不影响振捣棒的工作，混凝土可以通过腹板上的通孔相互流动，浇筑方便，减少了浇筑质量问题，混凝土的承载力显著提高；再者，上述方案可以在工厂预制，且在施工时无需支模和配置钢筋，施工快速方便。在进一步的实施例中，混凝土的流态高，浇筑方便。

附图说明

图1为带闭口压型钢板的型钢混凝土十字形柱的横截面图。

图2a和图2b为带闭口压型钢板的型钢混凝土十字形柱的立体结构示意图。

图3为腹板钢板的结构示意图。

图4为蜂窝式腹板的结构示意图。

图5为闭口压型钢板的展开示意图。

具体实施方式

结合图1、图2a和图2b描述本发明带蜂窝式腹板的型钢混凝土十字形柱的一个实施例。

如图1所示，在该实施例中，带蜂窝式腹板的型钢混凝土十字形柱主要包括闭口压型钢板1、蜂窝式腹板3和内填充混凝土4。从该截面图可见，闭口压型钢板围成一个截面为十字形的空心柱体，蜂窝式腹板整体成十字形，腹板位于十字形空心柱的中轴线上，即对称设置于十字形空心柱体中。蜂窝式腹板的端部垂直焊接有钢翼缘板，形成型钢结构。内填充混凝土浇筑于型钢结构和闭口压型钢板之间，养护至一定龄期后即形成型钢混凝土柱。

转到图2a和图2b，描述闭口压型钢板之间的位置和连接关系，以及与蜂窝式腹板的位置关系。从图中可见，闭口压型钢板为一字形平板或者弯折成L形的钢板。由其焊接成十字形空心柱体。同时，蜂窝式腹板的截面成十字形，具有四个腹板单元，每个腹板单元上具有蜂窝式通孔，腹板单元的端部焊接有翼缘板2，蜂窝式通孔为沿腹板单元纵向均匀设置的多边形孔洞。在该实施例中，蜂窝式通孔为六边形孔。

在上述实施例中，闭口压型钢板之间可采用焊接或铆接，优选铆接的方式固定。钢板的厚度为0.75～3mm。

施工案例一

结合图3、图4和图5描述一个施工案例。在工厂将钢板沿切割线5进行切割，采用坡口焊缝焊接成蜂窝式的腹板，再与钢板进行T形焊接，形成带蜂窝式腹板的型钢。闭口压型钢板在现场进行弯折、连接处用铆钉连接。型钢运至现场吊装到位，固定后向内浇筑内填充混凝土。

在承受竖向压力时，高流态混凝土向外膨胀。此时闭口压型钢板对高流态混凝土形成横向向内的约束，使高流态混凝土处于三向受压状态，从而达到提高承载力的效果。

更进一步的，施工安装过程具体为：

吊装前，应计算型钢骨架的抗弯和抗剪能力，并选择合理的吊装方案；型钢骨架在吊装时假设剪力全部由蜂窝式腹板承担，弯矩由钢翼缘板承担；型钢骨架吊装到预定安装位置后，将型钢骨架底部与柱脚底板焊接。外包闭口压型钢板，用铆钉进行铆接，并涂防腐防锈涂料。安装完毕后，向内部浇筑内填充混凝土，养护到规定龄期。

在进一步的实施例中，混凝土为高流态混凝土，分包括引气剂、减水剂和铝粉。

实施例1

该实施例中，高流态混凝土由以下重量份数的材料组成：水泥225kg/m³、粉煤灰40kg/m³、矿渣110kg/m³、砂675kg/m³、石1200kg/m³、水150kg/m³，以及添加剂(减水剂1.2％、引气剂0.1‰、铝粉0.05‰)。其中添加剂的重量比是添加剂的重量与凝胶材料的重量之比。

实施例2

该实施例中，高流态混凝土由以下重量份数的材料组成：水泥260kg/m³、粉煤灰43kg/m³、矿渣90kg/m³、砂640kg/m³、石1180kg/m³、水140kg/m³，以及添加剂(减水剂1.8％、引气剂0.2‰、铝粉0.02‰)。其中添加剂的重量比是添加剂的重量与凝胶材料的重量之比。

实施例3

该实施例中，高流态混凝土由以下重量份数的材料组成：水泥250kg/m³、粉煤灰50kg/m³、矿渣120kg/m³、砂645kg/m³、石1205kg/m³、水148kg/m³，以及添加剂(减水剂1.2％、引气剂0.1‰、铝粉0.08‰)。其中添加剂的重量比是添加剂的重量与凝胶材料的重量之比。

实施例4

该实施例中，高流态混凝土由以下重量份数的材料组成：水泥245kg/m³、粉煤灰43kg/m³、矿渣125kg/m³、砂650kg/m³、石1210kg/m³、水145kg/m³，以及添加剂(减水剂1.0％、引气剂0.15‰、铝粉0.01‰)。其中添加剂的重量比是添加剂的重量与凝胶材料的重量之比。

在上述实施例中，所述减水剂的结构式如下：

其中，R₁、R₂、R₃、R₄和R₅均选自H或CH₃，n为35～55，m为25～45，a、b、c和d为正整数，M为一价阳离子。

上述新型聚羧酸减水剂的制备方法，步骤如下：

步骤1：制备或购买大分子单体，按照预定的配比称取原料；

步骤2：将烷基聚醚、丙烯酸单体、阻聚剂、催化剂和协水剂加入到反应釜中升温至160℃，回流状态进行酯化反应5小时，得到中间产物；催化剂选自硫酸、甲苯磺酸、固体酸ZrO₂的一种或几种，所说阻聚剂选自羟基苯甲醚、苯二酚、硫化二苯胺中的一种的或几种，所述协水剂选自乙酸乙酯、异戊醇中的一种或两种。

步骤3：分离出中间产物并加热至90℃进行溶解，同时滴加其他单体和引发剂溶液，滴加时间为1.2小时，滴加完毕后保温6小时，反应完成后，冷却至40℃，用氢氧化钠溶液调节pH为7，即获得目标产物。

所述引气剂为松香类引气剂、三萜皂苷类引气剂、十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠。

上述实施例1至4的实验数据如下：28天抗压强度分别为42MPa、50MPa、45MPa和40MPa；56天的干燥收缩值为300×10^-6、340×10^-6、410×10^-6和380×10^-6；密闭空间灌注揭板表面气泡比例为0％、10％、15％和8％。和易性均为优。

从上述实验结果可知，少量的铝粉减少了混凝土的收缩，能够防止混凝土和压型钢板之间形成空隙。通过引气剂等添加剂，较好地改善了混凝土的和易性。

上述带蜂窝式腹板的型钢混凝土十字形柱施工方法，包括如下步骤：

步骤1.预制或预备腹板单元，将设置有对称的梯形槽的钢板沿切割线切开，错位后焊接成具有多边形通孔的腹板单元，采用坡口焊的方式将腹板单元焊接成蜂窝式腹板，将钢翼缘焊接于腹板单元的端部，组成型钢骨架，焊接方式为T形焊缝；

步骤2.将型钢骨架吊装在预定的位置，将型钢骨架底部与柱脚底板焊接，外包闭口压型钢板，闭口压型钢板之间采用铆钉铆接，涂覆防腐防锈涂料于型钢骨架和/或闭口压型钢板的表面，浇筑混凝土，养护至规定龄期。

总之，本发明具有的优点至少包括浇筑方便，减少浇筑质量问题的出现，混凝土承载力得到显著提高；通过外包压型钢板，在施工时无需支模、无需配置钢筋，施工快速方便，而且混凝土的强度得到显著的提高；型钢可以在工厂预制，无需现场作业。将型钢的实腹板改成蜂窝式腹板，增加了混凝土的流动空间，提高了混凝土的浇筑质量。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种带蜂窝式腹板的型钢混凝土十字形柱，其特征在于，包括闭口压型钢板（1）、蜂窝式腹板（3）和内填充混凝土（4）；所述闭口压型钢板围成横截面为十字形的中空柱体；所述蜂窝式腹板的截面成十字形，具有四个腹板单元，每个腹板单元上具有蜂窝式通孔，腹板单元的端部焊接有翼缘板（2）；所述蜂窝式腹板对称设置于中空柱体中。

2.如权利要求1所述的带蜂窝式腹板的型钢混凝土十字形柱，其特征在于，所述混凝土为高流态混凝土。

3.如权利要求2所述的带蜂窝式腹板的型钢混凝土十字形柱，其特征在于，所述高流态混凝土的成分包括引气剂、减水剂和铝粉。

4.如权利要求1所述的带蜂窝式腹板的型钢混凝土十字形柱，其特征在于，所述蜂窝式通孔为沿腹板单元纵向均匀设置的多边形孔洞。

5.权利要求1至4任一项所述的带蜂窝式腹板的型钢混凝土十字形柱施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1.预制或预备腹板单元，将设置有对称的梯形槽的钢板沿切割线切开，错位后焊接成具有多边形通孔的腹板单元，采用坡口焊的方式将腹板单元焊接成蜂窝式腹板，将钢翼缘焊接于腹板单元的端部，组成型钢骨架，焊接方式为T形焊缝；

步骤2.将型钢骨架吊装在预定的位置，将型钢骨架底部与柱脚底板焊接，外包闭口压型钢板，闭口压型钢板之间采用铆钉铆接，涂覆防腐防锈涂料于型钢骨架和/或闭口压型钢板的表面，浇筑混凝土，养护至规定龄期。