CN106760214B - 一种八边形圆截面实心钢管混凝土构件及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种八边形圆截面实心钢管混凝土构件，包括钢管，所述钢管横截面外边缘呈八边形，内边缘呈圆形，所述钢管内部浇筑混凝土，所述钢管的圆形内表面可以对混凝土产生理想的约束效果，八边形外边缘便于与梁节点的施工连接，且在等同条件下，所述八边形圆截面实心钢管混凝土构件的承载力相较于圆钢管混凝土构件、方钢管混凝土构件和八边形混凝土构件的承载力有很大的提升。

Description

一种八边形圆截面实心钢管混凝土构件及其制作方法

技术领域：

本发明属于工程结构技术领域，尤其涉及一种八边形圆截面实心钢管混凝土构件。

背景技术：

钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成、且钢管及其核心混凝土能共同承受外荷载作用的结构构件。钢管混凝土利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互作用，即钢管对其核心混凝土的约束作用，使混凝土处于复杂应力状态下，从而使混凝土的强度得以提高，韧性和塑性性能得到改善；同时，由于混凝土的存在，可以延缓或避免钢管过早地发生局部屈曲，从而可以保证其材料性能的充分发挥。按截面形式不同，可分为圆钢管混凝土(如图1所示)，方钢管混凝土(如图2所示)和多边形钢管混凝土等，其中，多边形钢管混凝土采用八边形钢管混凝土(如图3所示)进行说明。

根据大量实验及实践印证，方钢管和八边形钢管对核心混凝土的约束效果不如圆钢管显著，且方钢管混凝土和八边形钢管混凝土的承载力相较于圆钢管混凝土要低；但是方钢管混凝土和八边形钢管混凝土与梁节点构造简单、连接方便。

因此，有必要开发一种既能保证约束效果，承载力较高又便于施工连接的新截面形式的钢管混凝土。

发明内容：

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种八边形圆截面实心钢管混凝土构件，既保证了约束效果，提高了承载力，又便于施工过程中的连接。

本发明采用以下技术方案：提供一种八边形圆截面实心钢管混凝土构件，包括钢管，所述钢管横截面外边缘呈八边形，内边缘呈圆形，所述钢管内部浇筑混凝土。

作为优选，所述钢管采用无缝钢管。

作为优选，所述钢管采用焊接钢管，焊接点可选在所述钢管的角位置或边中点位置。

作为优选，所述混凝土强度等级不低于C30。

作为优选，所述混凝土是具有自密实特性的高性能混凝土。

本发明还提出了上述八边形圆截面实心钢管混凝土构件的制作方法，包括如下步骤：S1、制作横截面外边缘为八边形，内边缘为圆形的钢管；S2、向钢管内浇筑混凝土。

在步骤S1中，当采用无缝钢管时，用钢锭或实心八边形管坯经穿孔制成毛管，然后经热轧、冷轧或冷拔制作成型；当采用焊接钢管时，将多个管坯分块铸造再焊接成型，焊接点可选在钢管的角位置或边中点位置。

在步骤S2中，混凝土强度等级不低于C30，当采用具有自密实特性的高性能混凝土时，其粗骨料最大粒径不大于20mm。

在步骤S2中，浇筑方式可采用从管顶向下浇筑、从管底泵送顶升浇筑和立式手工浇筑中的任意一种方式，当混凝土浇筑到钢管顶端时，将混凝土浇灌到低于管口位置，待混凝土达到设计强度的50％后，再用相同等级的水泥砂浆补填至管口，并将横隔板或封顶板一次焊封到位。

在步骤S2中，当钢管的直径大于350mm时，采用内部振动器，每次振捣时间在15s到30s之间，一次浇筑高度不大于2m。

由上述技术方案可知，本发明提出的八边形圆截面实心钢管混凝土构件，其钢管的横截面外边缘呈八边形，内边缘呈圆形，圆形内表面可以对混凝土产生理想的约束效果，八边形外边缘便于与梁节点的施工连接，且在等同条件下，所述八边形圆截面实心钢管混凝土构件的承载力相较于圆钢管混凝土构件、方钢管混凝土构件和八边形混凝土构件的承载力有很大的提升，且由于所述八边形圆截面实心钢管混凝土构件的钢管角部效应，其承载力的实际值要高于理论值。

附图说明：

图1为现有技术中圆钢管混凝土的截面图；

图2为现有技术中方钢管混凝土的截面图；

图3为现有技术中八边形钢管混凝土的截面图；

图4为本发明的八边形圆截面实心钢管混凝土构件的立体结构示意图；

图5为图4的截面图；

图6为本发明的八边形圆截面实心钢管混凝土构件采用焊接钢管时焊接点在角位置的截面图；

图7为本发明的八边形圆截面实心钢管混凝土构件采用焊接钢管时焊接点在边中点位置的截面图；

图中：1-钢管，2-混凝土，3-焊接点。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参照图4和图5，公开了一种八边形圆截面实心钢管混凝土构件，包括钢管1和混凝土2，所述钢管1横截面外边缘呈八边形，内边缘呈圆形，所述混凝土柱2横截面直径为165mm，柱高为500mm，混凝土为普通硅酸盐水泥与标准粗、细骨料按施工配合比制作的混凝土，强度等级为C40。在其他实施例中，可以是强度等级不低于C30的具有自密实特性的高性能混凝土，保证其粗骨料最大粒径不大于20mm。

所述钢管1厚度为2mm，外径为165mm，高度为500mm，屈服强度315MPa、弹性模量206GPa。

所述八边形圆截面实心钢管混凝土构件的制作方法如下：

首先，制作横截面外边缘为八边形，内边缘为圆形的钢管，可采用无缝钢管或焊接钢管，当采用无缝钢管时，用钢锭或实心八边形管坯经穿孔制成毛管，然后经热轧、冷轧或冷拔制作成型，当采用焊接钢管，通过将多个管坯分块铸造再焊接成型，如图6和图7所示，其焊接点3可以选在所述钢管的角位置或边中点位置；之后对钢管内表面进行轻度除锈，外表面深度除锈，保持干净，钢管两端切削平整；其次，将钢管放置在平整的模板上，用密封胶沿着钢管底部一周涂抹均匀防止浇筑时钢管底部漏浆，然后分两次浇筑混凝土，浇筑方式可采用从管顶向下浇筑、从管底泵送顶升浇筑和立式手工浇筑中的任意一种方式，当混凝土浇筑到钢管顶端时，将混凝土浇灌到低于管口位置，待混凝土达到设计强度的50％后，用相同等级的水泥砂浆补填至管口，并将横隔板一次封焊到位。在其他一些实施例中，当钢管的直径大于350mm时，采用内部振动器，每次振捣时间在15s到30s，一次浇筑高度不大于2m。

公知圆钢管混凝土承载力计算公式为：

N＝A_sc·f_scy (1)

A_sc＝A_s+A_c (2)

f_scy＝(1.14+1.02·η)·f_ck (3)

上述公式中，A_s：钢管的截面积，A_c：混凝土截面积，f_y：钢材的屈服强度，f_ck：混凝土立方体抗压强度标准值，η：钢管混凝土的套箍系数。

根据上述公式计算得到八边形圆截面钢管混凝土柱的轴心抗压承载力为1816kN，八边形圆截面钢管混凝土柱比同截面参数的圆柱的承载力高出497kN，比同截面参数的方柱高出162kN，比同截面参数的八边形柱高出447kN。若考虑角部对钢管的反作用，实际承载力应更高。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (3)

1.一种八边形圆截面实心钢管混凝土构件的制作方法，所述八边形圆截面实心钢管混凝土构件，包括钢管，所述钢管横截面外边缘呈八边形，内边缘呈圆形，所述钢管内部浇筑混凝土，所述混凝土强度等级不低于C30，所述混凝土是具有自密实特性的高性能混凝土，其特征在于：包括以下步骤：

S1、制作横截面外边缘为八边形，内边缘为圆形的钢管，当采用无缝钢管时，用钢锭或实心八边形管坯经穿孔制成毛管，然后经热轧、冷轧或冷拔制作成型；当采用焊接钢管时，将多个管坯分块铸造再焊接成型，焊接点可选在钢管的角位置或边中点位置；

S2、向钢管内浇筑混凝土。

2.如权利要求1所述的八边形圆截面实心钢管混凝土构件的制作方法，其特征在于：步骤S2中，浇筑方式可采用从管顶向下浇筑、从管底泵送顶升浇筑和立式手工浇筑中的任意一种方式，当混凝土浇筑到钢管顶端时，将混凝土浇灌到低于管口位置，待混凝土达到设计强度的50％后，再用相同等级的水泥砂浆补填至管口，并将横隔板或封顶板一次焊封到位。

3.如权利要求2所述的八边形圆截面实心钢管混凝土构件的制作方法，其特征在于：在步骤S2中，当钢管的直径大于350mm时，采用内部振动器，每次振捣时间在15s到30s之间，一次浇筑高度不大于2m。