CN108560825A - 圆形中空夹层拼接柱及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种圆形中空夹层拼接柱及其施工方法，属于建筑钢结构施工技术领域。本发明包括由至少两个骨架单元垂直插接固定形成的外圆管柱，以及固定于外圆管柱内的内圆管柱构件，外圆管柱的内壁均焊接有至少一个防脱槽；内圆管柱构件包括与外圆管柱同心设置的内圆管柱，以及沿内圆管柱外壁垂直焊接的若干块等长的钢隔板，钢隔板相互间隔且端部均设置有与防脱槽相配合的防脱头；内圆管柱通过钢隔板的防脱头插接于外圆管柱的防脱槽固定；最底层左右两侧的骨架单元垂直方向高度不一致且上下交错设置。本发明解决现有圆形中空夹层拼接柱连接方式现场施工操作不便、连接构件设计施工复杂、节点刚度不够，以及目前焊接难度大的问题。

Description

圆形中空夹层拼接柱及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种圆形中空夹层拼接柱及其施工方法，属于建筑钢结构施工技术领域。

背景技术

近年来，钢管混凝土柱在实际工程中得到大量的应用，相对于纯钢构件钢筋混凝土构件能够显著降低用钢量，降低结构造价，同时提高钢构件的抗火能力；钢管可以作为浇筑混凝土的模板，省去了钢筋混凝土构件的支模和拆模工序，显著提高结构的施工速度。

预制装配化钢结构正处于蓬勃发展的时期，是建筑工业化发展的重要途径，而柱间连接在预制装配化钢结构中占有很重要的地位，直接影响到施工流程和速度。相比于传统施工工艺如焊接和螺栓连接，采用拼装连接更能满足预制装配化钢结构施工工艺需要，且可以获得更为良好的力学性能，其安全可靠，抗震性能优越，节能保温性能好，在施工工序上，装配式钢结构节约时间成本，具有更为广阔的应用和发展前景。

现有钢结构节点，由于焊缝连接对于施工工艺要求高、高空作业难度大以及产生电火花等问题，现场施工难度系数较大；同时焊缝连接耗时多也不利于实现钢结构建筑的快速安装；一般的钢结构节点由于存在盖板、耳板、法兰板等构造，需凸出被连接构件，对相邻构件的设计施工会产生阻碍。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种圆形中空夹层拼接柱及其施工方法，其目的是解决现有圆形中空夹层拼接柱现场施工难度大、工作面不足、连接构件设计施工复杂、节点刚度不够，以及目前焊接难度大的问题；该圆形中空夹层拼接柱能够创造性的实现上下钢管柱的连接。

本发明所述的圆形中空夹层拼接柱，包括由至少两个骨架单元垂直插接固定形成的外圆管柱，以及固定于外圆管柱内的内圆管柱构件，外圆管柱的内壁均焊接有至少一个防脱槽；内圆管柱构件包括与外圆管柱同心设置的内圆管柱，以及沿内圆管柱外壁垂直焊接的若干块等长的钢隔板，钢隔板相互间隔且端部均设置有与防脱槽相配合的防脱头；内圆管柱通过钢隔板的防脱头插接于外圆管柱的防脱槽固定；最底层左右两侧的骨架单元垂直方向高度不一致且上下交错设置。

优选地，骨架单元的截面呈90°扇形、180°扇形或者270°扇形。

优选地，左右两侧骨架单元插接连接，其中一侧设置为燕尾凹槽，另一侧设置为燕尾凸起。

优选地，骨架单元的两端中至少一端设置有燕尾凹槽或者燕尾凸起。

优选地，上下两侧骨架单元之间安装有橡胶圈。

优选地，内圆管柱构件的截面呈¤形，各钢隔板间隔90°设置。

优选地，外圆管柱和内圆管柱构件之间填充混凝土。

优选地，外圆管柱内壁设置有四个防脱槽，防脱槽沿内壁相互间隔90°设置。

本发明所述的圆形中空夹层拼接柱的施工方法，包括如下步骤：

第一步：将下侧的骨架单元通过燕尾凹槽和燕尾凸起插接拼成最底层的外圆管柱；

第二步：将内圆管柱通过其上焊接的钢隔板的防脱头插入已经拼接好的外圆管柱中，确保内圆管柱构件高于外圆管柱；

第三步：在上下两侧的骨架单元在连接部位设置有橡胶圈，以防止发生漏浆；

第四步:将上侧的骨架单元拼接完成后，与内圆管柱构件通过防脱槽进行插接，注意四个防脱槽位置要对应；

第五步:在外圆管柱与内圆管柱构件之间浇筑混凝土，使连接部位通过咬合作用紧固连接形成整体；

第六步：第二层之后的圆形中空夹层拼接柱的拼接重复第二步到第五步，直到完成。

本发明的有益效果是：

(1)本发明中圆形中空夹层拼接柱拼接件等构件在工厂进行标准化生产，质量比在现场生产更有保证，运到现场就可以直接进行安装，施工过程无需等待，节约了时间成本；

(2)本发明中的圆形中空夹层拼接柱内置圆形中空夹层不仅可增加节点区柱壁的刚度，有利于节点区力的传递，增强节点区的承载力和抗震性能，而且能够通过上下圆形中空夹层拼接柱起到套箍作用；

(3)圆形中空夹层拼接柱和圆形中空夹层之间采用防脱槽连接，现场施工难度低，经济环保，拼装效率高，作业安全，具有重要的应用推广价值；

(4)采用混凝土，使连接部位通过咬合作用紧固连接形成整体，有利于增强整个节点的抗剪承载力。

附图说明

图1是本发明的立体图之一。

图2是本发明的俯视图之一。

图3(a)是骨架单元的俯视图之一。

图3(b)是骨架单元的俯视图之二。

图3(c)是骨架单元的俯视图之三。

图4是内圆管柱的立体图。

图5是内圆管柱的俯视图。

图6是本发明的立体图之二。

图7是本发明的俯视图之二。

图8是本发明的立体图之三。

图9是本发明的俯视图之三。

图中：1、外圆管柱；2、内圆管柱；3、钢隔板；4、混凝土；5、防脱槽；6、橡胶圈；7、燕尾凹槽；8、防脱头。

具体实施方式

为了使本发明目的、技术方案更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

如图1和图2所示，本发明所述的圆形中空夹层拼接柱，包括由至少两个骨架单元垂直插接固定形成的外圆管柱1，以及固定于外圆管柱1内的内圆管柱构件，外圆管柱1的内壁均焊接有至少一个防脱槽5；内圆管柱构件包括与外圆管柱1同心设置的内圆管柱2，以及沿内圆管柱2外壁垂直焊接的若干块等长的钢隔板3，钢隔板3相互间隔且端部均设置有与防脱槽5相配合的防脱头8；内圆管柱2通过钢隔板3的防脱头8插接于外圆管柱1的防脱槽5固定；最底层左右两侧的骨架单元垂直方向高度不一致且上下交错设置。

上下两侧骨架单元之间安装有橡胶圈6。

内圆管柱构件的截面呈¤形，各钢隔板3间隔90°设置。

外圆管柱1和内圆管柱构件之间填充混凝土4。

外圆管柱1内壁设置有四个防脱槽5，防脱槽5沿内壁相互间隔90°设置。

实施例2：

本发明所述的骨架单元的截面可以多种多样，外圆管柱1也可以由多种骨架单元拼接而成。

例如，如图3(a)所示，骨架单元的截面呈90°扇形。如图1和图2所示，外圆管柱1由四个截面呈90°扇形的骨架单元拼接而成。

如图3(b)所示，骨架单元的截面呈180°扇形。如图6和图7所示，外圆管柱1由两个截面呈180°扇形的骨架单元拼接而成。

如图3(c)所示，骨架单元的截面呈270°扇形。如图8和图9所示，外圆管柱1由一个截面呈90°扇形的骨架单元和截面呈270°扇形的骨架单元拼接而成。

实施例3：

本发明所述的骨架单元，左右两侧的垂直高度尺寸不一致。

例如，如图1所示的立体图中体现有多个骨架单元，其中，下层的骨架单元中，最左侧和最右侧的骨架单元的垂直高度尺寸均小于中间侧的骨架单元的垂直高度尺寸；同理，上层的骨架单元中，最左侧和最右侧的骨架单元的垂直高度尺寸均大于中间侧的骨架单元的垂直高度尺寸。由此下层和上层骨架单元配合构成一个完整的外圆管柱1。

如图6所示的立体图中体现有多个骨架单元，其中，下层的骨架单元中，左侧的垂直高度尺寸大于右侧的骨架单元的垂直高度尺寸；同理，上层的骨架单元中，左侧的垂直高度尺寸小于右侧的骨架单元的垂直高度尺寸。由此下层和上层骨架单元配合构成一个完整的外圆管柱1。

如图8所示的立体图中体现有多个骨架单元，其中，下层的骨架单元中，左侧的垂直高度尺寸小于右侧的骨架单元的垂直高度尺寸；同理，上层的骨架单元中，左侧的垂直高度尺寸大于右侧的骨架单元的垂直高度尺寸。由此下层和上层骨架单元配合构成一个完整的外圆管柱1。

实施例4：

本发明所述的骨架单元，左右两侧骨架单元插接连接，其中一侧设置为燕尾凹槽7，另一侧设置为燕尾凸起。骨架单元的两端中至少一端设置有燕尾凹槽7或者燕尾凸起。

需要说明的是，骨架单元的端部凸起或者凹槽的形状多样的，并不限于上述燕尾结构。例如，还可以为T形、多斜边形、多菱形、椭圆形等。

实施例5：

本发明所述的圆形中空夹层拼接柱，其外圆管柱1相对于方形管柱具备更多优势：一方面，外圆管柱1的外管壁在相同截面上各个方向共同受力；另一方面，其安装施工过程中，通过卡箍固定在外圆管柱1表面的卡环不受柱体角度的限制；最后，在相同承压能力下，外圆管柱1比方形管柱所占空间小。

实施例6：

本发明圆形构件采用构件工厂预制，现场防脱槽5拼接的方式；内部圆钢管及其上四块隔板在柱与柱的连接过程之中起到连接件的作用，下部外圆管柱1通过防脱槽5与内部隔板上的防脱头8连接，再插接上部外圆管柱1。外部柱的连接，柱与柱之间的拼接以及内外柱的连接均采用防脱槽5插接的方式，可避免上述因焊接或螺栓连接造成的问题。

本发明所述的外方内圆拼接柱的施工方法，包括如下步骤：

第一步：将下侧的骨架单元通过燕尾凹槽7和燕尾凸起插接拼成最底层的外管柱；

第二步：将内管柱通过其上焊接的钢隔板3的防脱头8插入已经拼接好的外管柱中，确保内管柱构件高于外管柱；

第三步：在上下两侧的骨架单元在连接部位设置有橡胶圈6，以防止发生漏浆；

第四步:将上侧的骨架单元拼接完成后，与内管柱构件通过防脱槽5进行插接，注意四个防脱槽5位置要对应；

第五步:在外管柱与内管柱构件之间浇筑混凝土4，使连接部位通过咬合作用紧固连接形成整体；

第六步：第二层之后的圆形中空夹层拼接柱的拼接重复第二步到第五步，直到完成。

本发明中圆形中空夹层拼接柱拼接件等构件在工厂进行标准化生产，质量比在现场生产更有保证，运到现场就可以直接进行安装，施工过程无需等待，节约了时间成本；本发明中的圆形中空夹层拼接柱内置圆形中空夹层不仅可增加节点区柱壁的刚度，有利于节点区力的传递，增强节点区的承载力和抗震性能，而且能够通过上下圆形中空夹层拼接柱起到套箍作用；圆形中空夹层拼接柱和圆形中空夹层之间采用防脱槽5连接，现场施工难度低，经济环保，拼装效率高，作业安全，具有重要的应用推广价值；采用混凝土4，使连接部位通过咬合作用紧固连接形成整体，有利于提高整个节点的抗剪承载力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而己，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的均等修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的专利涵盖范围内。

Claims (9)

1.一种圆形中空夹层拼接柱，其特征在于，包括由至少两个骨架单元垂直插接固定形成的外圆管柱(1)，以及固定于外圆管柱(1)内的内圆管柱构件，外圆管柱(1)的内壁均焊接有至少一个防脱槽(5)；内圆管柱构件包括与外圆管柱(1)同心设置的内圆管柱(2)，以及沿内圆管柱(2)外壁垂直焊接的若干块等长的钢隔板(3)，钢隔板(3)相互间隔且端部均设置有与防脱槽(5)相配合的防脱头(8)；内圆管柱(2)通过钢隔板(3)的防脱头(8)插接于外圆管柱(1)的防脱槽(5)固定；最底层左右两侧的骨架单元垂直方向高度不一致且上下交错设置。

2.根据权利要求1所述的圆形中空夹层拼接柱，其特征在于，骨架单元的截面呈90°扇形、180°扇形或者270°扇形。

3.根据权利要求1或2所述的圆形中空夹层拼接柱，其特征在于，左右两侧骨架单元插接连接，其中一侧设置为燕尾凹槽(7)，另一侧设置为燕尾凸起。

4.根据权利要求3所述的圆形中空夹层拼接柱，其特征在于，骨架单元的两端中至少一端设置有燕尾凹槽(7)或者燕尾凸起。

5.根据权利要求4所述的圆形中空夹层拼接柱，其特征在于，上下两侧骨架单元之间安装有橡胶圈(6)。

6.根据权利要求1所述的圆形中空夹层拼接柱，其特征在于，内圆管柱构件的截面呈¤形，各钢隔板(3)间隔90°设置。

7.根据权利要求1所述的圆形中空夹层拼接柱，其特征在于，外圆管柱(1)和内圆管柱构件之间填充混凝土(4)。

8.根据权利要求1或7所述的圆形中空夹层拼接柱，其特征在于，外圆管柱(1)内壁设置有四个防脱槽(5)，防脱槽(5)沿内壁相互间隔90°设置。

9.一种根据权利要求1～8任一所述的圆形中空夹层拼接柱的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：将下侧的骨架单元通过燕尾凹槽(7)和燕尾凸起插接拼成最底层的外圆管柱(1)；

第二步：将内圆管柱(2)通过其上焊接的钢隔板(3)的防脱头(8)插入已经拼接好的外圆管柱(1)中，确保内圆管柱构件高于外圆管柱(1)；

第三步：在上下两侧的骨架单元在连接部位设置有橡胶圈(6)，以防止发生漏浆；

第四步:将上侧的骨架单元拼接完成后，与内圆管柱构件通过防脱槽(5)进行插接，注意四个防脱槽(5)位置要对应；

第五步:在外圆管柱(1)与内圆管柱构件之间浇筑混凝土(4)，使连接部位通过咬合作用紧固连接形成整体；

第六步：第二层之后的圆形中空夹层拼接柱的拼接重复第二步到第五步，直到完成。