CN109610733A - 一种l字形钢筋混凝土异形柱 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种L字形钢筋混凝土异形柱，采用混凝土与钢筋组合形成的柱体，柱体包括交汇区及两个柱肢，交汇区设有第一约束结构，柱肢设有第二约束结构，交汇区与两个柱肢之间还设有加强约束结构，第一约束结构通过加强约束结构与第二约束结构连接；第一约束结构包括设置在交汇区内的四根中部钢筋，中部钢筋呈矩形排列；第二约束结构包括设置在柱肢的若干外部钢筋；第一矩形箍筋设于中部钢筋及外部钢筋的外侧；加强约束结构包括两根加强钢筋、若干第二矩形箍筋及若干三角形箍筋，加强钢筋位于中部钢筋与外部钢筋之间，两根外部钢筋与一根加强钢筋通过三角形箍筋连接，三根中部钢筋与两根加强钢筋通过第二矩形箍筋连接。

Description

一种L字形钢筋混凝土异形柱

技术领域

本发明涉及钢筋混凝土领域，尤其涉及一种L字形钢筋混凝土异形柱。

背景技术

异形柱是指在满足结构刚度和承载力等要求的前提下，根据建筑使用功能，建筑设计布置的要求而采取不同几何形状截面的柱，诸如：T、L、十字形等形状截面的柱，且截面各肢的肢高肢厚比不大于4的柱。一般异形柱的各肢肢长相等，其抗震能力比不相等的异形柱更好。

传统钢筋混凝土异形柱中配置的箍筋是水平箍筋，即平行于两个工程轴方向，为闭合的矩形箍筋，在受力较大的应用场景，这类配箍形式对细长形钢筋混凝土异形柱在对混凝土的约束能力显得不足，混凝土很容易发生横向膨胀。

同时，当柱体受力较大时，在两个工程轴的交汇区，所谓的阴角区域，也就是异形柱的核心，这个区域是一个应力交汇区，受力最为复杂，普通的水平箍筋对限制混凝土的横向膨胀难以满足，提高阴角区的混凝土约束能力也是极为重要的。

L字形钢筋混凝土异形柱主要应用在建筑的角柱，受力复杂且较大，传统的L字形钢筋混凝土异形柱在核心区混凝土约束方面往往难以满足要求，需通过增加配箍率来满足相关受力性能需求，导致其在细长的异形柱柱肢内箍筋配置密集，不利于混凝土施工和相关工艺要求。

有鉴于此，现提出一种L字形钢筋混凝土异形柱，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种L字形钢筋混凝土异形柱，通过在交汇区上设置加强约束结构来连接传统异形柱上的第一约束结构与第二约束结构来增强对交汇区乃至柱体整体对混凝土横向膨胀的约束能力，从而实现对阴角的保护以及提高柱体的竖向承载力。

本发明采用的技术是：

一种L字形钢筋混凝土异形柱，采用混凝土与钢筋组合形成的柱体，柱体包括交汇区及两个柱肢，交汇区设有第一约束结构，柱肢设有第二约束结构，交汇区与两个柱肢之间还设有加强约束结构，第一约束结构通过加强约束结构与第二约束结构连接；第一约束结构包括设置在交汇区内的四根中部钢筋，中部钢筋呈矩形排列；第二约束结构包括设置在柱肢的若干外部钢筋；还包括若干第一矩形箍筋，第一矩形箍筋设于中部钢筋及外部钢筋的外侧；加强约束结构包括两根加强钢筋、若干第二矩形箍筋及若干三角形箍筋，加强钢筋位于中部钢筋与外部钢筋之间，两根外部钢筋与一根加强钢筋通过三角形箍筋连接，三根中部钢筋与两根加强钢筋通过第二矩形箍筋连接；柱体的高度与柱肢肢高的比值小于等于5。

通过上述技术方案，在传统的L字形钢筋混凝土异形柱上第一约束结构与第二约束结构的基础上，增加加强约束结构来连接中部钢筋与外部钢筋，提高钢筋之间的互相约束能力，将柱体整体分成多个三角形约束区域，实现对交汇区乃至整体对混凝土约束能力的提高，从而实现对阴角的保护与提高柱体竖向承载力的提高。

作为方案的进一步优化，外部钢筋为四根及以上的偶数根，每四根外部钢筋呈矩形排列，交叉设有若干拉筋。L字形钢筋混凝土异形柱的两个柱肢多为长柱肢，其中外部钢筋一般为四根及以上，除了传统的矩形箍筋进行连接，还设置了交叉的拉筋来进行进一步连接。

作为方案的进一步优化，靠近加强钢筋的三根中部钢筋与两根加强钢筋设置在第二矩形箍筋内侧，两根中部钢筋与两根加强钢筋在第二矩形箍筋的四个角内，另外一根中部钢筋在第二矩形箍筋的边缘内侧。加强钢筋设置在中部钢筋的外侧，通过第二矩形箍筋连接中部钢筋与加强钢筋，形成对交汇区约束增强结构，形成对阴角的保护。

作为方案的进一步优化，加强钢筋位于柱肢的肢宽方向的中部。加强钢筋设于柱肢的中心线位置，实现受力对称的结构，保证柱体的受力均匀。

作为方案的进一步优化，柱体的肢高与肢宽的比值为2-3。柱体的肢高不宜比肢宽尺寸大太多，太高的肢高导致柱肢约束增强结构的覆盖面积变小，约束效果变低。

作为方案的进一步优化，三角形箍筋为等边三角形形状。当控制肢高与肢宽的比例时，三角形箍筋设计为等边三角形结构，此时结构最为稳定，受力强度最好。

作为方案的进一步优化，外部钢筋距离柱体外壁的垂直距离为20-40mm。外部钢筋外的混凝土厚度不能太薄，太薄混凝土层容易剥离，太厚，混凝土约束增强结构的约束效果差。

作为方案的进一步优化，第一矩形箍筋的纵向间距为80-200mm，第二矩形箍筋的纵向间距为80-200mm，三角形箍筋的纵向间距为80-200mm。各类箍筋的间距应设置合理，防止混凝土中的大块石料卡在箍筋之间，造成混凝土浇筑效果差，结构不密实。

作为方案的进一步优化，第一矩形箍筋、第二矩形箍筋及三角形箍筋为封闭式箍筋。各个箍筋采用封闭式箍筋结构，提高箍筋箍紧的效果，提高对钢筋的拉扯作用。末端预留弯钩结构，必要时采用焊接进行加固。

作为方案的进一步优化，第一矩形箍筋、第二矩形箍筋及三角形箍筋直径为6-8mm。箍筋考虑到实际的要求，过小的箍筋容易断裂，过大的箍筋弯曲难度大，工作量大，容易造成浪费。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

在传统的L字形钢筋混凝土异形柱上第一约束结构与第二约束结构的基础上，增加加强约束结构来连接中部钢筋与外部钢筋，提高钢筋之间的互相约束能力，将柱体整体分成多个三角形约束区域，实现对交汇区乃至整体对混凝土约束能力的提高，从而实现对阴角的保护与提高柱体竖向承载力的提高。

通过对钢筋排列的位置，以及柱体的尺寸关系作出了优化，以提高钢筋结构对混凝土的约束能力，提高整体的竖向承载力。

通过控制各类箍筋的排列间距与用料大小，来保证功能的实现以及达到节约成本的效果。

附图说明

图1为本发明提供的一种L字形钢筋混凝土异形柱的结构示意图；

图2为本发明提供的一种L字形钢筋混凝土异形柱的柱体的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

实施例1：

参照附图1-2所示，一种L字形钢筋混凝土异形柱，采用混凝土与钢筋组合形成的柱体，柱体包括交汇区1及两个柱肢2，交汇区1设有第一约束结构，柱肢2设有第二约束结构，交汇区1与两个柱肢2之间还设有加强约束结构，第一约束结构通过加强约束结构与第二约束结构连接；第一约束结构包括设置在交汇区1内的四根中部钢筋3，中部钢筋3呈矩形排列；第二约束结构包括设置在柱肢2的若干外部钢筋4；还包括若干第一矩形箍筋6，第一矩形箍筋6设于中部钢筋3及外部钢筋4的外侧；加强约束结构包括两根加强钢筋5、若干第二矩形箍筋7及若干三角形箍筋8，加强钢筋5位于中部钢筋3与外部钢筋4之间，两根外部钢筋4与一根加强钢筋5通过三角形箍筋8连接，三根中部钢筋3与两根加强钢筋5通过第二矩形箍筋7连接；柱体的高度与柱肢2肢高的比值小于等于5。

通过上述技术方案，在传统的L字形钢筋混凝土异形柱上第一约束结构与第二约束结构的基础上，增加加强约束结构来连接中部钢筋3与外部钢筋4，提高钢筋之间的互相约束能力，将柱体整体分成多个三角形约束区域，实现对交汇区1乃至整体对混凝土约束能力的提高，从而实现对阴角的保护与提高柱体竖向承载力的提高。

其中在每层建筑中，柱体的高度与柱肢2肢高的比值小于等于5，过高的柱体高度承载能力不足，安全性较低，整体柱体细长，且混凝土浇筑效果随着柱体高度增加而变差。合理控制两者的比例，异形柱的承载力才能得到保证。

作为方案的进一步优化，外部钢筋4为四根及以上的偶数根，每四根外部钢筋4呈矩形排列，交叉设有若干拉筋9。L字形钢筋混凝土异形柱的两个柱肢2多为长柱肢2，其中外部钢筋4一般为四根及以上，除了传统的矩形箍筋进行连接，还设置了交叉的拉筋9来进行进一步连接。

如图1所示，中部钢筋3与外部钢筋4呈矩形排列，通过图中横向与纵向的第一矩形箍筋6进行第一步连接，其中中部钢筋3先与最靠近的两根外部钢筋4连接，再跟最外两根外部钢筋4连接；然后在中部钢筋3与外部钢筋4之间设置加强钢筋5，通过第二矩形箍筋7连接两根加强钢筋5与两根中部钢筋3，在再将加强钢筋5与所在柱肢2上相邻两根外部钢筋4连接在一起，使得柱肢2对混凝土的约束能力更好。在外部钢筋4之间，在通过拉筋9进行进一步约束。

阴角的保护，主要是通过提高交汇区1与相邻柱肢2对混凝土的横向膨胀的约束能力，实际上就是保证钢筋结构整体的稳定性为前提，常规工艺中，一旦发现原有的结构无法满足横向膨胀的约束时，多采用增加外部钢筋4或增加第一矩形箍筋6，起到的作用往往不如人力，用料也较为浪费，对交汇区1的约束能力没有提到实质性提高。

在本发明中，通过提出增加加强钢筋5来连接中部钢筋3与外部钢筋4，形成如图1的多个三角形约束区域，将柱体整体划分为多个小区域，整体的钢筋结构之间互相约束，形成对混凝土稳定的约束。

实施例2：

请参照图1-2所示，本实施例与实施例1的区别是，通过对钢筋的放置位置进行限定，使得整体的钢筋结构更加稳定，对混凝土的约束能力更强。

在本实施例中，靠近加强钢筋5的三根中部钢筋3与两根加强钢筋5设置在第二矩形箍筋7内侧，两根中部钢筋3与两根加强钢筋5在第二矩形箍筋7的四个角内，另外一根中部钢筋3在第二矩形箍筋7的边缘内侧。加强钢筋5设置在中部钢筋3的外侧，通过第二矩形箍筋7连接中部钢筋3与加强钢筋5，形成对交汇区1约束增强结构，形成对阴角的保护。

作为方案的进一步优化，加强钢筋5位于柱肢2的肢宽方向的中部。加强钢筋5设于柱肢2的中心线位置，实现受力对称的结构，保证柱体的受力均匀。

作为方案的进一步优化，柱体的肢高与肢宽的比值为2-3。柱体的肢高不宜比肢宽尺寸大太多，太高的肢高导致柱肢2约束增强结构的覆盖面积变小，约束效果变低。

作为方案的进一步优化，三角形箍筋8为等边三角形形状。当控制肢高与肢宽的比例时，三角形箍筋8设计为等边三角形结构，此时结构最为稳定，受力强度最好。

作为方案的进一步优化，外部钢筋4距离柱体外壁的垂直距离为20-40mm。外部钢筋4外的混凝土厚度不能太薄，太薄混凝土层容易剥离，太厚，混凝土约束增强结构的约束效果差。

通过上述技术方案的优化，中部钢筋3呈正方形排列，加强钢筋5与三根中部钢筋3设置在第一矩形箍筋6的内侧，加强钢筋5与相邻的外部钢筋4形成等边三角形排列，此时三角形箍筋8为等边三角形结构。在交汇区1的混凝土发生横向膨胀时，呈正方形分布的中部钢筋3在与外部钢筋4的第一矩形箍筋6的作用下形成第一层约束结构，正方形的分布时，中部钢筋3起到的约束作用最大；再通过加强钢筋5与中部钢筋3形成如图1所示的矩形分布结构，最靠近阴角的中部钢筋3想要往外变形，还有第二矩形箍筋7与加强钢筋5形成的第二层约束结构，最后，通过加强钢筋5与外部钢筋4形成的等边三角形约束结构，形成稳定的约束结构，将柱肢2与交汇区1相邻的区域进行约束。

在柱体的混凝土发生横向膨胀的时候，所有钢筋都有往外变形的趋势，传统工艺只靠第一矩形箍筋6进行钢筋之间的约束是不够的，因为在箍筋长距离下也具有一定柔性，钢筋有外边变形的空间，对钢筋的约束能力显得不足。那么，通过增加第二矩形箍筋7与三角形箍筋8这样的短距离箍筋，先克服一部分柔性问题。再者，最靠近阴角的中部钢筋3想要往外，就必须将加强钢筋5拖动到阴角方向才能实现，而加强钢筋5在于外部钢筋4形成稳定的等边三角形结构，加强钢筋5在混凝土膨胀的作用下，本身具有向外的趋势。也就是说，利用加强钢筋5与外部钢筋4的连接，以及自身在混凝土膨胀的力，来形成对中部钢筋3的约束，从而实现对交汇区1的约束能力的增强。

在第二矩形箍筋7中，如图1的四个角落的两根加强钢筋5与两根中部钢筋3，在混凝土横向膨胀的作用下都有向外的趋势，那么第二矩形箍筋7整体有撑开的趋势，由于第二矩形箍筋7长度较短，整体刚性较好，除非第二矩形箍筋7被拉断，两根中部钢筋3与两根加强钢筋5是不会往外变形的，那么在第二矩形箍筋7边上的中部钢筋3，要向阴角变形，也就是需要撑端第二矩形箍筋7才可能。第二矩形箍筋7本身具有较好的刚性，在混凝土包裹下，基本不会出现断裂的现象。

实施例3：

请参照图1-2所示，本实施例与实施例2的区别是，通过对箍筋的纵向排列及选料规格进行优化，来保证钢筋结构的约束、浇筑效果及控制成本。

在本实施例中，第一矩形箍筋6的纵向间距为80-200mm，第二矩形箍筋7的纵向间距为80-200mm，三角形箍筋8的纵向间距为80-200mm。各类箍筋的间距应设置合理，防止混凝土中的大块石料卡在箍筋之间，造成混凝土浇筑效果差，结构不密实。

作为方案的进一步优化，第一矩形箍筋6、第二矩形箍筋7及三角形箍筋8为封闭式箍筋。各个箍筋采用封闭式箍筋结构，提高箍筋箍紧的效果，提高对钢筋的拉扯作用。末端预留弯钩结构，必要时采用焊接进行加固。

作为方案的进一步优化，第一矩形箍筋6、第二矩形箍筋7及三角形箍筋8直径为6-8mm。箍筋考虑到实际的要求，过小的箍筋容易断裂，过大的箍筋弯曲难度大，工作量大，容易造成浪费。同样的，拉筋9选用的采用了箍筋一致。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种L字形钢筋混凝土异形柱，采用混凝土与钢筋组合形成的柱体，其特征在于，所述柱体包括交汇区（1）及两个柱肢（2），所述交汇区（1）设有第一约束结构，所述柱肢（2）设有第二约束结构，所述交汇区（1）与两个所述柱肢（2）之间还设有加强约束结构，所述第一约束结构通过所述加强约束结构与所述第二约束结构连接；

所述第一约束结构包括设置在所述交汇区（1）内的四根中部钢筋（3），所述中部钢筋（3）呈矩形排列；

所述第二约束结构包括设置在所述柱肢（2）的若干外部钢筋（4）；还包括若干第一矩形箍筋（6），所述第一矩形箍筋（6）设于所述中部钢筋（3）及外部钢筋（4）的外侧；

所述加强约束结构包括两根加强钢筋（5）、若干第二矩形箍筋（7）及若干三角形箍筋（8），所述加强钢筋（5）位于所述中部钢筋（3）与所述外部钢筋（4）之间，两根所述外部钢筋（4）与一根所述加强钢筋（5）通过所述三角形箍筋（8）连接，三根所述中部钢筋（3）与两根所述加强钢筋（5）通过所述第二矩形箍筋（7）连接；

所述柱体的高度与所述柱肢（2）肢高的比值小于等于5。

2.根据权利要求1所述的一种L字形钢筋混凝土异形柱，其特征在于，所述外部钢筋（4）为四根及以上的偶数根，每四根所述外部钢筋（4）呈矩形排列，交叉设有若干拉筋（9）。

3.根据权利要求2所述的一种L字形钢筋混凝土异形柱，其特征在于，靠近所述加强钢筋（5）的三根所述中部钢筋（3）与两根所述加强钢筋（5）设置在第二矩形箍筋（7）内侧，两根所述中部钢筋（3）与两根所述加强钢筋（5）在所述第二矩形箍筋（7）的四个角内，另外一根所述中部钢筋（3）在所述第二矩形箍筋（7）的边缘内侧。

4.根据权利要求3所述的一种L字形钢筋混凝土异形柱，其特征在于，所述加强钢筋（5）位于所述柱肢（2）的肢宽方向的中部。

5.根据权利要求4所述的一种L字形钢筋混凝土异形柱，其特征在于，所述柱体的肢高与肢宽的比值为2-3。

6.根据权利要求5所述的一种L字形钢筋混凝土异形柱，其特征在于，所述三角形箍筋（8）为等边三角形形状。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种L字形钢筋混凝土异形柱，其特征在于，所述外部钢筋（4）距离所述柱体外壁的垂直距离为20-40mm。

8.根据权利要求7所述的一种L字形钢筋混凝土异形柱，其特征在于，所述第一矩形箍筋（6）的纵向间距为80-200mm，所述第二矩形箍筋（7）的纵向间距为80-200mm，所述三角形箍筋（8）的纵向间距为80-200mm。

9.根据权利要求8所述的一种L字形钢筋混凝土异形柱，其特征在于，所述第一矩形箍筋（6）、第二矩形箍筋（7）及三角形箍筋（8）为封闭式箍筋。

10.根据权利要求9所述的一种L字形钢筋混凝土异形柱，其特征在于，所述第一矩形箍筋（6）、第二矩形箍筋（7）及三角形箍筋（8）直径为6-8mm。