CN107012989A - 一种钢管束混凝土柱 - Google Patents

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    • E04—BUILDING
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    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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Abstract

一种钢管束混凝土柱，将混凝土抗压强度高，型钢抗弯能力强的优点结合一起，使两者共同发挥作用。包括钢管束结构和混凝土，所述钢管束结构包括若干钢管单元，所述钢管单元依次排列连接，连接后的钢管单元具有腔体，所述混凝土灌注在腔体内。本发明提供一种钢管束混凝土柱,由钢管束组合结构与内灌混凝土组合而成；所述的钢管束混凝土柱和H型钢梁或箱形梁、混凝土梁等组成框架；本发明充分发挥钢材与混凝土的优势，避免其缺点，有效利用材料，减小构件截面；同时,工业化的加工、装配，可以有效缩短工期，大大降低了楼面的含钢量，整体质量轻；构件加工简单，现场施工速度快，降低了成本。

Description

一种钢管束混凝土柱
技术领域
本发明涉及建筑、民用、市政、工业等工程技术领域，具体涉及一种钢管束混凝土柱。
背景技术
目前，国内的钢结构建筑尤其是工业建筑中，结构体系基本为常规的钢支撑-框架体系、钢框架等，上述现有的钢结构体系存在结构用钢量大，制作成本高等不足；根据建筑物的综合防火设计，钢结构构件往往需要达到一定的防火等级，无法避免地要在钢框架柱、框架梁等外面涂刷一层厚厚的“外壳”，有的甚至需要达3～4厘米厚；
传统的混凝土建筑结构，工艺比较成熟；混凝土结构的施工方需要模板支撑，对森林资源造成破坏，对环境造成污染；大量钢筋需要人工绑扎，劳动强度大，不是工业化的生产方式。
另外，传统的H型钢，十字型，箱形等钢结构框架柱，强度高，延性好，抗震性能优越，但承压承载力稳定性不高；而传统的混凝土框架柱，承载能力非常强，刚度大，但脆性大大高于钢材，往往破坏形式为脆性破坏。
发明内容
本发明提出的一种钢管束混凝土柱，可解决传统钢结构框架制作成本高，安全性低的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种钢管束混凝土柱，包括钢管束结构和混凝土，所述钢管束结构包括若干钢管单元，所述钢管单元依次排列连接，连接后的钢管单元具有腔体，所述混凝土灌注在腔体内。
进一步的，所述钢管单元为方钢管或U字型、C型、L型、Z型、H型、一字型、十字型的型材。
进一步的，所述相邻的钢管单元之间通过设置隔板封闭焊接，形成一个相互连接的封闭型结构。
进一步的，所述隔板上设置有通孔。
进一步的，所述隔板为钢板。
进一步的，还包括预留的梁端，所述预留的梁端设置在钢管束结构内。
进一步的，所述预留的梁端为H型钢梁、箱形钢梁或混凝土框架梁。
进一步的，所述所述钢管束结构为实腹结构或空腔结构。
由上述技术方案可知，本发明提供一种用钢量经济，构件制作简单，施工方便快捷，便于工业化生产的新型建筑结构件，即本发明提供一种钢管束混凝土柱,由钢管束组合结构与内灌混凝土组合而成；所述的钢管束混凝土柱和H型钢梁或箱形梁、混凝土梁等组成框架；本发明充分发挥钢材与混凝土的优势，避免其缺点，有效利用材料，减小构件截面；同时,工业化的加工、装配，可以有效缩短工期，大大降低了楼面的含钢量，整体质量轻；构件加工简单，现场施工速度快，降低了成本。
本发明的钢管束混凝土柱及封孔方法具有以下有益效果：
1、形成钢管束后，钢管壁厚减薄，可以节省材料；
2、钢管束内浇混凝土的柱，规格越大，混凝土吸收热量能力越大，可以减少防火涂料的涂刷；(试验证明，柱径大于一米，耐火极限可达240分钟，可以免刷防火涂料)
3、由于柱子是由多块钢板或钢管“拼焊”而成，当其用于多层钢框架，与梁的连接形式更加灵活多样；
4、钢管束混凝土柱可以是正方形，也可以是矩形，可以通过方钢管、L形、Z形、H形、一字型等多种类型的型材组合而成；目的是形成大、小的腔体，便于填充混凝土；
5、避免了大构件厚板的焊接，使钢构件加工更加便捷，简单；
6、由于钢结构梁端可预设于混凝土柱中，使得结构连接更为简单，可靠，运输也更加方便。
附图说明
图1是本发明的轴测示意图；
图2是本发明不同大小钢管束结构的钢管单元排列结构示意图；
图3是本发明钢管束结构实腹和空腔剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1、图2所示，本实施例一所述的钢管束混凝土柱，包括钢管束结构1和混凝土2，所述钢管束结构1包括若干钢管单元5，所述钢管单元5依次排列连接，连接后的钢管单元5具有腔体4，所述混凝土2灌注在腔体4内。
所述钢管单元5包括方钢管或U字型、C型、L型、Z型、H型、一字型、十字型的型材。钢管单元为不同形状，可根据现场需要充分利用型材，降低成本。
所述相邻的钢管单元5之间通过设置隔板封闭焊接，形成一个相互连接的封闭型结构。
所述隔板上设置有通孔，设置通孔，可实混凝土充分填充，更安全坚固。
所述隔板为钢板，隔板选用钢板，更坚固可靠。
还包括预留的梁端3，所述预留的梁端3设置在钢管束结构1内。
所述预留的梁端3为H型钢梁、箱形钢梁或混凝土框架梁。
所述钢管束结构1为实腹结构或空腔结构，如图3所示所述钢管束结构1内部实体或者形成空腔7。
本实施例的钢管束混凝土柱,是一种新型的钢与混凝土组合结构，较好的发挥钢材轻质高强、混凝土刚度大的优点，避免了钢构件稳定性差、混凝土脆性及刚度退化快的缺点。钢管束组合结构采用工业化的生产方式；由于钢材和混凝土组合延性好，可以有效增大钢柱高度或减小柱截面尺寸，建筑适应性强，框架梁可直接预设置于柱中，不需要再构造复杂的钢梁或混凝土梁端结构。整个构件不用钢筋，混凝土直接灌注，也不需要模板，施工速度非常快。
本实施例的钢管束混凝土柱承载力相较于传统的钢筋混凝土柱,承载能力大为提高，其抗压和抗剪承载能力相对普通钢筋混凝土优势较为明显，相对于普能的钢框架柱无局部失稳问题。
对于受压为主的钢管束混凝土柱，规范规定矩形截面边长和壁厚之比B/t不应大于对受弯为主的钢管束混凝土构件，矩形截面边长和壁厚之比B/t不应大于而传统的钢结构方管柱，矩形截面边长和壁厚之比B/t应控制在相较于此，构件高厚比问题大大放松，从而可以以较小的壁厚做更大的截面，经济效益十分显著；
钢管束混凝土柱塑性性能好，防止了管内砼的脆性破坏。规范规定，钢管混凝土构件套箍系数θ最大可取到2.0，规范公式fsc＝(1.212+Bθ+Cθ2)fc，由公式可以看出，当套箍系数θ越大时，构件的承载能力越高；由于钢管束的套箍效应，柱子截面可大幅减小，扩大了结构的使用空间，同时相应的自重大幅减小，地震引起的地震反应也相应减少。
由于钢管束内填有混凝土，能吸收大量的热能，因此遭受火灾时钢管束柱截面温度场的分布很不均匀，增加了柱子的耐火时间，减慢钢柱的升温速度，并且一旦钢管束柱屈服，混凝土可以承受大部分的轴向荷载，防止结构倒塌。经实验统计数据表明:达到一级耐火3小时要求和钢柱相比可节约防火涂料1/3一2/3甚至更多，随着钢管直径增大，节约涂料也越多。
钢管束混凝土结构施工时，钢管束可以作为劲性骨架承担施工阶段的施工荷载和结构重量，施工不受混凝土养护时间的影响；由于钢管混凝土内部没有钢筋，便于混凝土的浇注和捣实；钢管混凝土结构施工时，不需要模板，既节省了支模、拆模的材料和人工费用，也节省了时间。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种钢管束混凝土柱，包括钢管束结构(1)和混凝土(2)，其特征在于：所述钢管束结构(1)包括若干钢管单元(5)，所述钢管单元(5)依次排列连接，连接后的钢管单元(5)具有腔体(4)，所述混凝土(2)灌注在腔体(4)内。
2.根据权利要求1所述的钢管束混凝土柱，其特征在于：所述钢管单元(5)为方钢管或U字型、C型、L型、Z型、H型、一字型、十字型的型材。
3.根据权利要求2所述的钢管束混凝土柱，其特征在于：所述相邻的钢管单元(5)之间通过设置隔板封闭焊接，形成一个相互连接的封闭型结构。
4.根据权利要求3所述的钢管束混凝土柱，其特征在于：所述隔板上设置有通孔。
5.根据权利要求4所述的钢管束混凝土柱，其特征在于：所述隔板为钢板。
6.根据权利要求5所述的钢管束混凝土柱，其特征在于：还包括预留的梁端(3)，所述预留的梁端(3)设置在钢管束结构(1)内。
7.根据权利要求6所述的钢管束混凝土柱，其特征在于：所述预留的梁端(3)为H型钢梁、箱形钢梁或混凝土框架梁。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的钢管束混凝土柱，其特征在于：所述所述钢管束结构(1)为实腹结构或空腔结构。
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