CN107542224A - 一种z‑3型低配筋外包混凝土型钢异形柱 - Google Patents

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刘学春
和心宁
商子轩
徐路
崔小雄
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一种Z‑3型低配筋外包混凝土型钢异形柱,属于结构工程技术领域。构件采用型钢外包混凝土形式,其中外包混凝土配置纵向架立钢筋和箍筋不参与纵向受力,能够限制异形柱板件的局部稳定,减小型钢尺寸,可有效解决钢结构建筑的防火性能差、易锈蚀等问题,外包混凝土尺寸较小,因此构件的截面不会大幅度增加,并能根据需要进行模块间的装配和修复。钢筋笼与型钢的焊接能有效保证外包混凝土与型钢有效的粘结。上述外包混凝土型钢异形柱于工厂加工完成。上下柱的连接仅由型钢焊接连接或螺栓连接,连接完成后连接部位添加外包混凝土。本发明工业化程度高,并实现设计、生产、施工一体化,提高住宅产业的水平。构件采用吊装进行现场装配,施工周期短。

Description

一种Z-3型低配筋外包混凝土型钢异形柱
技术领域
[0001] 本发明涉及一种Z-3型低配筋外包混凝土型钢异形柱,属于结构工程技术领域。
背景技术
[0002] 随着国家政策的不断推进,党的十六大提出新型工业化理念,党的十八大提出了 走中国式新型工业化道路,我国房屋钢结构相应体系创新及产业化迎来了前所未有的重大 机遇。
[0003] 中国式新型工业化道路的基本要求是提高科技创新能力、减少环境污染、降低能 源消耗和提高经济效益。而建筑工业化的特征又主要分为五个方面:设计标准化、生产工厂 化、施工装配化、装修一体化和管理信息化。总的特征是大工业生产方式。因此,建筑工业化 发展的理念应按照科学发展观,针对建筑工业化的特征有规划地发展;我国建筑工业化的 现状与建筑工业化的要求有相当的距离,必须走跨越式发展的道路,不能按部就班;应充分 利用信息技术的相关成果,尽快使信息化技术与建筑工业化深度融合,提早尽快地进入新 型建筑工业化的道路。
[0004] 异形柱结构是指截面形状为T形、L型、十形或Z形的结构柱。异形柱结构是以异形 柱代替传统的矩形柱作为竖向支承构件而形成的结构体系。
[0005] 异形柱结构中柱肢与填充墙等厚,可避免柱棱在室内凸出,建筑观瞻好,房间“得 房率”高,便于家具布置和室内装修,为建筑设计及使用功能带来灵活性和方便性。同时,异 形柱结构采用轻质、保温、隔热、高效的墙体材料作为填充墙及内隔墙,构成异形柱框轻节 能结构体系,符合墙体改革,节约能源,可充分利用工业废料,减少环境污染。
[0006] 钢筋混凝土异形柱结构,采用异形柱代替传统的矩形柱,构成“隐式框架”。随着工 程应用和研究的深入,钢筋混凝土 (RC)异形柱的一些局限性很明显的体现出来,如承载力 不足、轴压比限值过低、框架节点较为薄弱以及延性和耗能性能不理想。因此,我国规程规 定的RC异形柱结构的最大适用高度较低,轴压比限值控制严格,仅适用于设防烈度为8度及 其以下的地区。
[0007] 型钢混凝土柱结构是在钢筋混凝土中增加了型钢骨架,使得这种结构具有钢结构 和混凝土结构的双重优点,充分发挥了钢与混凝土两种材料的优良特性,其在地震作用下 具有较高的承载力、刚度以及良好的延性和耗能能力,目前已成为高层及超高层建筑优先 选用的结构形式。然而,型钢混凝土柱不仅有配筋率要求且上下柱之间钢筋需要有较好的 连接。传统型钢混凝土柱中的型钢用钢量较大,钢筋的配筋率高导致混凝土浇筑难度加大, 施工工艺需满足较高的要求。
[0008]本发明所提出的低配筋外包混凝土型钢异形柱结构是指型钢外包混凝土,并配有 一定的纵向钢筋和箍筋。它是异形柱结构和型钢混凝土结构相结合产生的一种新型结构, 不仅具有异形柱结构在室内不凸出、少占建筑空间、美观适用等优点,还通过外包混凝土解 决了钢结构的防火、防腐及隔声等问题。
[0009]本发明采用的Z-3型低配筋外包混凝土型钢异形柱,是在新型工业化理念的引导 下的开拓创新,该体系可以有效的实现关键零部件的产业化,克服现有体系的不足,并且能 够实现部品商品化生产,满足社会化生产体制的需要。本发明以新型建筑工业化为目标,以 建筑工业化的要求为底线,研发出了与以往建筑类别不同的多样化的结构构件,并尽可能 满足建筑设计个性化的要求。
发明内容
[0010]本发明提出了一种Z-3型低配筋外包混凝土型钢异形柱,其目的在于克服现有技 术的缺陷并满足节点的各项力学性能,并实现结构的模块间装配,提高构件的拼装速度,充 分适应装配式钢结构体系的要求与特点。
[0011]本发明的技术方案如下:
[0012] —种Z-3型低配筋外包混凝土型钢异形柱,其特征在于:
[0013]包括型钢(1)、外包混凝土⑵、纵向架立钢筋(3)和箍筋(4);所述型钢⑴为四翼 缘三腹板的Z型异形柱,其中,相邻梁腹板相互垂直;
[0014]所述外包混凝土⑵与型钢⑴通过纵向架立钢筋⑶及箍筋(4)连接,所述纵向架 立钢筋(3)和箍筋(4)构成的钢筋笼与型钢(1)相接触的位置焊接连接,焊接部位为箍筋与 型钢接触的部位,焊接连接在工厂预制完成,上述连接在工厂预制完成;
[0015]所述Z-3型低配筋外包混凝土型钢异形柱的上下柱连接部位在工厂预制时不添加 外包混凝土 (2),上下柱通过型钢焊接连接或螺栓连接,于施工现场吊装完成后上下柱连接 部位由外包混凝土 (2)填充,不配置箍筋,填充部位上下柱间的纵向架立钢筋(3)不连接。 [0016]有益效果
[0017]本发明的Z-3型低配筋外包混凝土型钢异形柱是一种新型结构形式,用于钢结构 体系中的_中柱及角柱连接。Z型柱在实际工程中应用很多,如墙体不连续的地方及阳台转 角。构件采用型钢外包混凝土,其中外包混凝土配置纵向架立钢筋和箍筋不参与纵向受力, 能够限制异形柱板件的局部稳定,减小型钢尺寸,可有效解决钢结构建筑的防火性能差、易 锈蚀等问题,外包混凝土尺寸较小,因此构件的截面不会大幅度增加,并能根据需要进行模 块间的装配和修复。型钢充分发挥了钢结构截面尺寸小、承载能力高的特点,能更好的满足 建筑上大开间灵活分隔的要求,提高面积使用率。钢筋笼与型钢的焊接起到了类似于栓钉 的作用,能有效保证外包混凝土与型钢的粘结。上下柱连接部位钢筋断开,仅由型钢焊接连 接或螺栓连接,减少了构件的装配。本发明满足住宅产业化和可持续发展的要求,适宜工厂 大批量生产,工业化程度高,并实现设计、生产、施工一体化,提高住宅产业的水平。构件采 用吊装进行现场装配,施工安装周期短,充分适应装配式钢结构建筑的要求与特点。
附图说明
[0018]图1本发明的型钢构造示意图;
[0019]图2本发明的钢筋笼构造示意图;
[0020]图3本发明的型钢及钢筋笼焊接位置示意图;
[0021]图4本发明的异形柱构造示意图;
[0022]图5本发明的上下异形柱焊接连接示意图;
[0023]图6本发明的上下异形柱螺栓连接示意图;
[0024]图中,卜Z-3型低配筋钢;2-外包混凝土; 3-纵向架立钢筋;4-箍筋。
具体实施方式
[0025]下面将结合附图具体说明本发明Z-3型低配筋外包混凝土型钢异形柱的具体连接 方式。
[0026]如附图1〜6所示,本发明的一种z-3型低配筋外包混凝土型钢异形柱,包括型钢 (1)、外包混凝土⑵、纵向架立钢筋⑶和箍筋⑷。
[0027]此Z-3型低配筋外包混凝土型钢异形柱的外包混凝土 (2)与型钢(1)通过纵向架立 钢筋⑶及箍筋⑷连接,纵向架立钢筋⑶和箍筋⑷构成的钢筋笼与型钢⑴焊接连接,焊 接部位为箍筋与型钢柱接触的部位,焊接连接在工厂预制完成,上述结构均在工厂预制完 成。上下柱连接部位在工厂预制时不添加外包混凝土 (2),上下柱通过型钢焊接连接或螺栓 连接,于施工现场吊装完成后连接部位由外包混凝土 (2)填充,不配置箍筋(4),填充部位上 下柱间的纵向架立钢筋(3)不连接。
[0028]以上是本发明的一个典型实施例,本发明的实施不限于此。

Claims (1)

1.一种Z-3型低配筋外包混凝土型钢异形柱,其特征在于: 包括型钢(1)、外包混凝土 (2)、纵向架立钢筋⑶和箍筋(4);所述型钢⑴为四翼缘三 腹板的Z型异形柱,其中,相邻梁腹板相互垂直; 所述外包混凝土⑵与型钢(1)通过纵向架立钢筋⑶及箍筋⑷连接,所述纵向架立钢 筋(3)和箍筋(4)构成的钢筋笼与型钢(1)相接触的位置焊接连接,焊接部位为箍筋与型钢 接触的部位,焊接连接在工厂预制完成,上述连接在工厂预制完成; 所述Z-3型低配筋外包混凝土型钢异形柱的上下柱连接部位在工厂预制时不添加外包 混凝土 (2),上下柱通过型钢焊接连接或螺栓连接,于施工现场吊装完成后上下柱连接部位 由外包混凝土⑵填充,不配置箍筋,填充部位上下柱间的纵向架立钢筋03)不连接。
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