CN105544867A - 一种钢-混凝土组合异形柱 - Google Patents

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赵海龙
王铁成
陈庆伟
权少华
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    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/30—Columns; Pillars; Struts
    • E04C3/34—Columns; Pillars; Struts of concrete other stone-like material, with or without permanent form elements, with or without internal or external reinforcement, e.g. metal coverings

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Abstract

本发明涉及一种钢-混凝土组合+形柱，包括钢-混凝土组合的核心区及四个柱肢，其特征在于：在核心区配置竖向方钢管(5)，在各柱肢内分别配置竖向T形型钢,每条竖向T形型钢的翼缘位于相应柱肢靠外的位置，在竖向T形型钢的翼缘、腹板及竖向方钢管(5)的四侧管壁上均设置有能透过混凝土的粗骨料的孔，以保证混凝土浇筑的密实性。本发明提供的混凝土组合+形柱的配钢形式，使异形柱结构能够在高层建筑以及高地震设防烈度地区的建筑中得以推广应用。

Description

一种钢-混凝土组合异形柱
技术领域
本发明属于钢-混凝土组合结构技术领域，涉及一种钢-混凝土组合+形柱。
背景技术
框架柱突出墙面的棱角使柱肢厚度与填充墙相等，且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱，称为异形柱，包括L形、T形、十字形和Z形等。采用异形柱的框架结构和框架-剪力墙结构称为异形柱结构体系。与传统的结构体系相比，异形柱结构体系柱肢与房间的填充墙等厚，室内没有柱棱凸出，可以避免房间装修和家具布置带来的不便，美观适用，布局灵活，在住宅结构中得到广泛的应用。异形柱结构体系可利用保温隔热、轻质节能的墙体材料代替传统的粘土砖，符合国家建设资源节约型环境友好型社会的号召。但随着结构层数的增加，荷载加大，普通的钢筋混凝土(RC)异形柱由于受其柱肢细长等截面限制，存在轴压比限值低、承载能力低、延性差、抗震性能差等问题，影响了其在高层建筑以及较高抗震设防烈度地区的推广和应用，主要适用于多层或小高层建筑以及设防烈度7度及7度以下地区的建筑中。
为了提高异形柱的承载能力和抗震性能，在混凝土内配置型钢，并配有适量的纵向钢筋和箍筋，然后浇注混凝土形成型钢混凝土(SRC)组合异形柱。SRC异形柱不仅能保持RC异形柱结构的突出优点，而且能大幅度提高结构的轴压比限值和承载力，改善整个结构的延性和抗震性能，特别适用于高层以及高烈度地震设防地区的建筑中。与钢结构相比，SRC异形柱将型钢包裹在混凝土中，混凝土可以有效阻止型钢产生翘曲并防止型钢腐蚀，提高结构的耐久性和耐火性。
根据国家行业标准《型钢混凝土组合结构技术规程》(JGJ138-2001)的规定，型钢混凝土框架柱中的型钢，宜采用充满型实腹型钢。但在+形截面异形柱中配置实腹型钢，平行于两垂直柱肢肢长方向的箍筋以及梁柱节点核心区梁的纵向受力钢筋会因柱中实腹式型钢的阻挡,需要在型钢上打孔穿过或者焊接，施工复杂且难度较大。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种承载力高、延性好、抗震性能好且施工简便的钢-混凝土组合+形柱的配钢形式，使异形柱结构能够在高层建筑以及高地震设防烈度地区的建筑中得以推广应用。本发明的技术方案如下：
一种钢-混凝土组合+形柱，包括钢-混凝土组合的核心区及四个柱肢，其特征在于：在核心区配置竖向方钢管(5)，在各柱肢内分别配置竖向T形型钢,每条竖向T形型钢的翼缘位于相应的柱肢的靠外的位置，在竖向T形型钢的翼缘、腹板及竖向方钢管(5)的四侧管壁上均设置有能透过混凝土的粗骨料的孔，以保证混凝土浇筑的密实性。
作为优选实施方式，在每条竖向T形型钢的翼缘外侧配纵向柱肢受力钢筋(6-9)，在方钢管(5)四个角部的外侧配纵向核心区受力钢筋(10)，在紧贴纵向柱肢受力钢筋(6-9)和纵向核心区受力钢筋(10)外表皮沿柱肢肢长的方向按一定间距配置横向箍筋(11，12)，使钢-混凝土组合+形柱在受力后箍筋范围内的混凝土处于三向受力状态,增强型钢与混凝土之间的骨料咬合力。
本发明的有益效果如下：
1.本发明克服了普通RC异形柱轴压比限值低、延性差，抗震性能弱的技术问题，通过合理的配置型钢，提高了构件的承载能力和延性，改善了构件的抗震性能，使异形柱能够在高层建筑以及高地震设防烈度地区的建筑中得以推广应用，特别是抗震设防烈度8度以上地区的高层建筑。
2.+形柱的核心区，位于截面的拐角部位,+形柱在该部位受力复杂。与现有的技术相比，本发明在+形柱核心区设置方钢管，能够使其内部混凝土处于三向受压的约束状态，限制混凝土的横向变形，提高+形柱的抗压强度，延性性能得到明显改善，使T形柱具有优越的抗震性能。
3.本发明可以解决平行于两柱肢肢长方向箍筋绑扎的不便，同时便于梁柱节点核心区梁中受力钢筋的穿过，避免焊接或打孔，施工简便。
4.本发明在T形型钢和方钢管上打孔，增加了型钢和混凝土的粘结，有效提高了型钢和混凝土的相互作用，确保了型钢与混凝土能够协同工作，共同受力，真正达到钢与混凝土组合的目的。
附图说明
图1本发明钢-混凝土组合+形柱截面示意图；
图2本发明钢-混凝土组合+形柱三维示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明进一步说明。
本发明为异形柱框架结构中的中柱提供一种钢-混凝土组合+形柱，包括+形混凝土柱、T形型钢、方钢管、纵筋、箍筋，在所述+形混凝土柱中配置T形型钢、方钢管、纵筋和箍筋。
根据实际工程需要，事先在专业化的钢构公司生产所需要的T形型钢1、2、3、4及方钢管5，由相应规格的钢板焊接组合而成。为了加强型钢和混凝土的粘结，在T形型钢两侧翼缘钢板的对称位置、腹板及方钢管四侧钢管壁的对称位置相隔一定间距打孔，使其呈纵向排列，孔的形状可以是圆形或多边形，混凝土的粗骨料要能轻易透过孔径，以保证后期混凝土浇筑的密实性。完成后，将型钢转运至施工现场，通过测量定位分别在+形柱各柱肢内配置竖向T形型钢1、2、3、4，在+形柱核心区配置竖向方钢管5。所有型钢1、2、3、4、5都锚固到基础的顶部，并加焊端板增加锚固，避免型钢被拔出发生锚固破坏。
如图1和图2所示，在T形型钢1的翼缘外侧配纵向受力钢筋6，在T形型钢2的翼缘外侧配纵向受力钢筋7，在T形型钢3的翼缘外侧配纵向受力钢筋8，在T形型钢4的翼缘外侧配纵向受力钢筋9，在方钢管5的四个角部外侧配纵向受力钢筋10，紧贴纵向受力钢筋外表皮分别平行于+形截面异形柱的两垂直柱肢肢长方向配置横向箍筋11、12，箍筋应与纵筋垂直。
安装模板，模板支撑必须稳固,确保几何形状、强度、刚度及稳定性；模板拼缝必须要严密,保证混凝土浇筑振捣时不会出现漏浆现象；支模完成后，再次检查模板定位尺寸是否准确，固定是否牢固。
浇注混凝土，浇筑过程中，应注意振捣时间、间距及插入深度，振捣器插点呈梅花形均匀排列，采用行列式的次序移动，移动位置的距离应不大于40CM，保证不漏振，不过振，保证混凝土的密实性和设计强度。养护完成后拆除柱模板，形成钢-混凝土组合+形柱。

Claims (2)

1.一种钢-混凝土组合+形柱，包括钢-混凝土组合的核心区及四个柱肢，其特征在于：在核心区配置竖向方钢管(5)，在各柱肢内分别配置竖向T形型钢,每条竖向T形型钢的翼缘位于相应的柱肢的靠外的位置，在竖向T形型钢的翼缘、腹板及竖向方钢管(5)的四侧管壁上均设置有能透过混凝土的粗骨料的孔，以保证混凝土浇筑的密实性。
2.根据权利要求1所述的钢-混凝土组合+形柱，其特征在于，在每条竖向T形型钢的翼缘外侧配纵向柱肢受力钢筋(6-9)，在方钢管(5)四个角部的外侧配纵向核心区受力钢筋(10)，在紧贴纵向柱肢受力钢筋(6-9)和纵向核心区受力钢筋(10)外表皮沿柱肢肢长的方向按一定间距配置横向箍筋(11，12)，使钢-混凝土组合+形柱在受力后箍筋范围内的混凝土处于三向受力状态,增强型钢与混凝土之间的骨料咬合力。
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