CN111021630A - 一种型钢混凝土柱及其半装配式施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种型钢混凝土柱及其半装配式施工方法，型钢混凝土柱包括型钢，所述型钢的外部设置有钢筋骨架，所述钢筋骨架包括多根竖直的主筋和多根环形的箍筋，多根所述主筋围绕所述型钢环形排布，多根所述主筋通过上下分布的多根所述箍筋相互固定连接，所述钢筋骨架的外部设置有多块增强型混凝土薄板，多块所述增强型混凝土薄板围绕所述钢筋骨架环形排布，所述型钢通过连接件分别固定连接所述箍筋以及可拆装连接所述增强型混凝土薄板，所述增强型混凝土薄板与所述型钢之间填充有混凝土。不仅能解决目前型钢混凝土柱钢筋工程施工难、质量难以保证的问题,并且能够减少现场施工作业量、节省模板、降低工程成本、提高现场施工速度。

Description

一种型钢混凝土柱及其半装配式施工方法

技术领域

本发明涉及混凝土柱的技术领域，具体来说，涉及一种型钢混凝土柱及其半装配式施工方法。

背景技术

型钢混凝土组合结构（SRC）是把型钢埋入钢筋混凝土中的一种独立的结构形式。由于钢筋混凝土中增加了型钢（尤其实腹式），型钢以其固有的强度和延性，以及型钢、钢筋、混凝土三位一体的整体工作形式使型钢混凝土结构具备了比传统的钢筋混凝土结构承载力大、刚度大、抗震性能好的优点，与钢结构相比，具有防火性能好、局部和整体稳定性好、节省钢材的优点。由于具有上述优点，型钢混凝土结构在高层和超高层建筑中具有显著优越性，其研究与应用在国内外日趋广泛。

实腹式型钢混凝土柱由于钢筋密度大、箍筋复杂、抗剪栓钉多等问题给钢筋定位绑扎及焊接、模板固定、混凝土浇筑等现场施工带来较多难点，比如：

（1）由于大量抗剪栓钉的存在，使需穿过上下排栓钉间的闭合箍筋较难施工；

（2）穿腹板的闭合箍筋按常规做法无法施工，需要断开为2个“L”型或“U”型箍筋后再进行焊接封闭，箍筋焊接量太大；

（3）矩形箍、井字形箍、八角形箍同时存在给箍筋定位、绑扎带来困难；

（4）由于柱间钢筋及型钢十分密集，里面空间狭小，给混凝土浇筑带来困难；

（5）型钢混凝土柱在高度及断面尺寸变化较多时，还存在非标准模板加工量太大，无法周转使用，成本上投入太大的问题。

对于箍筋难施工的问题，工程常见做法是将箍筋断开再焊接或改变箍筋形式，采用叠合开口箍。

采用将箍筋断开再焊接的方法会大量增加施工现场焊接工作量。

采用叠合开口箍一方面会增加用钢量，另外一方面，也不确定是否会影响柱的力学性能。型钢混凝土柱中箍筋的作用又非常重要，它除了增强截面抗剪承载力，避免结构发生剪切脆性破坏外，还起到约束核心混凝土，增强变形能力和耗能能力的作用，更起到保证混凝土和型钢、纵筋整体工作的重要作用，因此，为保证在大变形情况下能维持箍筋对混凝土的约束，箍筋应采用封闭形式。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种型钢混凝土柱及其半装配式施工方法，箍筋采用封闭形式且易于施工，减少了焊接工作量，提高了现场施工速度。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种型钢混凝土柱，包括型钢，所述型钢的外部设置有钢筋骨架，所述钢筋骨架包括多根竖直的主筋和多根环形的箍筋，多根所述主筋围绕所述型钢环形排布，多根所述主筋通过上下分布的多根所述箍筋相互固定连接，所述钢筋骨架的外部设置有多块增强型混凝土薄板，多块所述增强型混凝土薄板围绕所述钢筋骨架环形排布，所述型钢通过连接件分别固定连接所述箍筋以及可拆装连接所述增强型混凝土薄板，所述增强型混凝土薄板与所述型钢之间填充有混凝土。

进一步地，所述型钢与所述钢筋骨架之间设置有多个栓钉，所述栓钉固定连接在所述型钢上。

进一步地，所述连接件包括螺栓杆，所述增强型混凝土薄板上开设有多个螺栓孔，所述螺栓杆穿过对应的所述螺栓孔并分别螺纹连接有组装螺母和定位螺母，所述增强型混凝土薄板位于所述组装螺母和所述定位螺母之间。

进一步地，所述型钢与所述钢筋骨架之间设置有环形的定位板，所述定位板分别与多根所述主筋的下端固定连接。

进一步地，相邻两块所述增强型混凝土薄板通过角件相互连接。

本发明还提供了一种型钢混凝土柱半装配式施工方法，包括以下步骤：

S1预制多个柱钢骨架和多块增强型混凝土薄板，所述柱钢骨架包括内部的型钢以及外部的钢筋骨架，所述钢筋骨架包括多根竖直的主筋和多根环形的箍筋，多根所述主筋通过上下分布的多根所述箍筋固定连接在一起，所述型钢与所述箍筋通过连接件固定连接在一起；

S2将所述柱钢骨架和所述增强型混凝土薄板运至施工现场，并将所述柱钢骨架连接固定好；

S3将多块所述增强型混凝土薄板环绕置于所述柱钢骨架的外部，并将所述连接件与所述增强型混凝土薄板固定连接在一起；

S4将所述增强型混凝土薄板作为浇筑模板，在所述增强型混凝土薄板与所述型钢之间浇筑混凝土制得型钢混凝土柱，浇筑完成后所述增强型混凝土薄板作为所述型钢混凝土柱的一部分。

进一步地，在S2中，将上方的所述柱钢骨架的主筋与下方的所述柱钢骨架的主筋相互焊接，将上方的所述柱钢骨架的型钢与下方的所述柱钢骨架的型钢相互焊接。

进一步地，在所述型钢与所述钢筋骨架之间设置环形的定位板，并将所述定位板分别与多根所述主筋的下端焊接在一起以方便上下相邻的两个柱钢骨架之间的焊接。

进一步地，在S3中，通过角件将相邻两块所述增强型混凝土薄板固定连接在一起，并通过改性磷酸镁水泥砂浆对所述增强型混凝土薄板进行填缝处理。

进一步地，所述增强型混凝土薄板采用细骨料混凝土和网架制成，所述网架为纤维织物网、钢丝网或不锈钢板网。

本发明的有益效果：采用半装配式施工，箍筋可采用封闭形式且无需断开后再焊接，易于施工，不仅能解决目前型钢混凝土柱钢筋工程施工难、质量难以保证的问题,并且能够减少现场施工作业量、节省模板、降低工程成本、提高现场施工速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例所述的型钢混凝土柱的轴视图；

图2是根据本发明实施例所述的型钢混凝土柱的俯视图；

图3是根据本发明实施例所述的增强型混凝土薄板的示意图；

图4是根据本发明实施例所述的角件的示意图。

图中：

1、主筋；2、型钢；3、栓钉；4、箍筋；5、螺栓杆；6、定位板；7、增强型混凝土薄板；8、角件；9、企口；10、螺栓孔；11、组装螺母；12、定位螺母。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，根据本发明实施例所述的一种型钢混凝土柱，包括型钢2，所述型钢2的外部设置有钢筋骨架，所述钢筋骨架包括多根竖直的主筋1和多根环形的箍筋4，多根所述主筋1围绕所述型钢2环形排布，多根所述主筋1通过上下分布的多根所述箍筋4相互固定连接，所述钢筋骨架的外部设置有多块增强型混凝土薄板7，多块所述增强型混凝土薄板7围绕所述钢筋骨架环形排布，所述型钢2通过连接件分别固定连接所述箍筋4以及可拆装连接所述增强型混凝土薄板7，所述增强型混凝土薄板7与所述型钢2之间填充有混凝土。

在本发明的一个具体实施例中，所述型钢2与所述钢筋骨架之间设置有多个栓钉3，所述栓钉3固定连接在所述型钢2上。

在本发明的一个具体实施例中，所述连接件包括螺栓杆5，所述增强型混凝土薄板7上开设有多个螺栓孔10，所述螺栓杆5穿过对应的所述螺栓孔10并分别螺纹连接有组装螺母11和定位螺母12，所述增强型混凝土薄板7位于所述组装螺母11和所述定位螺母12之间。

在本发明的一个具体实施例中，所述型钢2与所述钢筋骨架之间设置有环形的定位板6，所述定位板6分别与多根所述主筋1的下端固定连接。

在本发明的一个具体实施例中，相邻两块所述增强型混凝土薄板7通过角件8相互连接。

本发明还提供了一种型钢混凝土柱半装配式施工方法，包括以下步骤：

S1预制多个柱钢骨架和多块增强型混凝土薄板7，所述柱钢骨架包括内部的型钢2以及外部的钢筋骨架，所述钢筋骨架包括多根竖直的主筋1和多根环形的箍筋4，多根所述主筋1通过上下分布的多根所述箍筋4固定连接在一起，所述型钢2与所述箍筋4通过连接件固定连接在一起；

S2将所述柱钢骨架和所述增强型混凝土薄板7运至施工现场，并将所述柱钢骨架连接固定好；

S3将多块所述增强型混凝土薄板7环绕置于所述柱钢骨架的外部，并将所述连接件与所述增强型混凝土薄板7固定连接在一起；

S4将所述增强型混凝土薄板7作为浇筑模板，在所述增强型混凝土薄板7与所述型钢2之间浇筑混凝土制得型钢混凝土柱，浇筑完成后所述增强型混凝土薄板7作为所述型钢混凝土柱的一部分。

在本发明的一个具体实施例中，在S2中，将上方的所述柱钢骨架的主筋1与下方的所述柱钢骨架的主筋1相互焊接，将上方的所述柱钢骨架的型钢2与下方的所述柱钢骨架的型钢2相互焊接。

在本发明的一个具体实施例中，在所述型钢2与所述钢筋骨架之间设置环形的定位板6，并将所述定位板6分别与多根所述主筋1的下端焊接在一起以方便上下相邻的两个柱钢骨架之间的焊接。

在本发明的一个具体实施例中，在S3中，通过角件8将相邻两块所述增强型混凝土薄板7固定连接在一起，并通过改性磷酸镁水泥砂浆对所述增强型混凝土薄板7进行填缝处理。

在本发明的一个具体实施例中，所述增强型混凝土薄板7采用细骨料混凝土和网架制成，所述网架为纤维织物网、钢丝网或不锈钢板网。

为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。

本发明所述的型钢混凝土柱包括主筋1、型钢2、栓钉3、箍筋4、螺栓杆5、定位板6、增强型混凝土薄板7、角件8。

本发明所述的型钢混凝土柱的半装配式施工方法为将型钢混凝土柱中复杂的主筋1、箍筋4、栓钉3连同型钢2以及梁在节点区的箍筋4和连接梁主筋1的钢套管在工厂通过焊接的方式制成柱钢骨架，然后将柱钢骨架运至施工现场做好吊装和与下柱（即下方的型钢混凝土柱）的焊接连接工作后再组装工厂预制的增强型混凝土薄板7，最后浇筑柱（即型钢混凝土柱）核心处的混凝土。增强型混凝土薄板7既作为型钢混凝土柱的浇筑模板，又可在混凝土浇筑完成后作为柱身的一部分。

栓钉3全部位于箍筋4所围成的区域中，与箍筋4不会产生干涉，不妨碍箍筋4的安装和焊接，箍筋4焊接完成后再焊接连接件来使型钢2与箍筋4固定在一起，连接件与增强型混凝土薄板7之间采用可拆装地方式，这样可使箍筋4保持封闭形式且无需断开后再焊接，易于施工。箍筋4焊接完成后可在箍筋4所围成的区域中焊接加强筋来支撑栓钉3。

为方便上下柱（即型钢混凝土柱）的型钢2和主筋1的现场焊接，在柱的下端留两层可活动的箍筋4，待型钢2与主筋1焊接连接好后再现场焊接固定。

为方便上下柱的主筋1的焊接连接，在柱下端焊有环形的定位板6，定位板6位于主筋1、型钢2之间，起到定位主筋1和型钢2的作用。

为方便增强型混凝土薄板7的制作、运输和组装，对其沿柱高进行分段。

为了使增强型混凝土薄板7能够更好地承受环向应力，在增强型混凝土薄板7的内侧采用“L”形的角件8连接相邻的两块增强型混凝土薄板7（通过增强型混凝土薄板7上的螺栓孔和焊接在角件8外侧的螺栓杆连接），角件由不锈钢板网制作。

在增强型混凝土薄板7组装好后，利用改性磷酸镁水泥凝结硬化迅速、高早强、负温环境下可迅速凝结硬化、与既有混凝土的粘结强度高、相容性好、良好的体积稳定性等优良特性，采用改性磷酸镁水泥砂浆来对增强型混凝土薄板7进行填缝处理。

连接件包括用于组装增强型混凝土薄板7的螺栓杆5，该螺栓杆5同时与型钢2及所在位置的箍筋4焊接连接。

每根螺栓杆5置有内外两个螺母（即组装螺母11和定位螺母12）；

定位螺母12用于定位增强型混凝土薄板7的水平向位置，组装螺母11用于紧固增强型混凝土薄板7；

柱钢骨架下端留两层可活动的箍筋4，待与下柱的型钢及主筋现场焊接好后再焊牢；

增强型混凝土薄板7采用细骨料混凝土和网架制成，网架为纤维织物网或钢丝网或不锈钢板网，增强型混凝土薄板7上带有可调节螺栓孔和梁模板连接的企口9；

增强型混凝土薄板7通过自身的螺栓孔10和焊置在型钢2上的螺栓杆5组装在柱钢骨架上。

本发明所述的型钢混凝土柱的半装配式施工方法具体包括：

（1）在工厂预制上述柱钢骨架和上述沿柱高分段的增强型混凝土薄板7；

（2）在现场吊装上述柱钢骨架并做好定位；

（3）将柱钢骨架主筋1和型钢2底端与下柱的主筋1和型钢2的顶端分别焊接连接；

（4）焊接固定柱钢骨架下端的两层可活动的箍筋4；

（5）拧下柱钢骨架某一面所有螺栓杆5上的组装螺母11，且将定位螺母12外侧面拧到增强型混凝土薄板7内侧面所在的设计位置；

（6）将与沿柱高分段的最底下一段的一个侧面相对应的增强型混凝土薄板7通过自身的螺栓孔10安装在螺栓杆5上，并将增强型混凝土薄板7内侧面紧贴定位螺母12的外侧，然后拧上该面所有组装螺母11并拧紧；

（7）重复步骤（6）到（7）逐一组装该段其它各面的增强型混凝土薄板7；

（8）组装该段柱的角件8；

（9）重复步骤（6）到（8）组装各段的增强型混凝土薄板7和角件8；

（10）采用改性磷酸镁水泥砂浆对组装好的增强型混凝土薄板7进行填缝处理；

（11）浇筑柱核心处的混凝土。

综上，借助于本发明的上述技术方案，采用半装配式施工，箍筋可采用封闭形式且无需断开后再焊接，易于施工，不仅能解决目前型钢混凝土柱钢筋工程施工难、质量难以保证的问题,并且能够减少现场施工作业量、节省模板、降低工程成本、提高现场施工速度。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种型钢混凝土柱，包括型钢（2），其特征在于，所述型钢（2）的外部设置有钢筋骨架，所述钢筋骨架包括多根竖直的主筋（1）和多根环形的箍筋（4），多根所述主筋（1）围绕所述型钢（2）环形排布，多根所述主筋（1）通过上下分布的多根所述箍筋（4）相互固定连接，所述钢筋骨架的外部设置有多块增强型混凝土薄板（7），多块所述增强型混凝土薄板（7）围绕所述钢筋骨架环形排布，所述型钢（2）通过连接件分别固定连接所述箍筋（4）以及可拆装连接所述增强型混凝土薄板（7），所述增强型混凝土薄板（7）与所述型钢（2）之间填充有混凝土。

2.根据权利要求1所述的型钢混凝土柱，其特征在于，所述型钢（2）与所述钢筋骨架之间设置有多个栓钉（3），所述栓钉（3）固定连接在所述型钢（2）上。

3.根据权利要求1所述的型钢混凝土柱，其特征在于，所述连接件包括螺栓杆（5），所述增强型混凝土薄板（7）上开设有多个螺栓孔（10），所述螺栓杆（5）穿过对应的所述螺栓孔（10）并分别螺纹连接有组装螺母（11）和定位螺母（12），所述增强型混凝土薄板（7）位于所述组装螺母（11）和所述定位螺母（12）之间。

4.根据权利要求1所述的型钢混凝土柱，其特征在于，所述型钢（2）与所述钢筋骨架之间设置有环形的定位板（6），所述定位板（6）分别与多根所述主筋（1）的下端固定连接。

5.根据权利要求1所述的型钢混凝土柱，其特征在于，相邻两块所述增强型混凝土薄板（7）通过角件（8）相互连接。

6.一种型钢混凝土柱半装配式施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1预制多个柱钢骨架和多块增强型混凝土薄板（7），所述柱钢骨架包括内部的型钢（2）以及外部的钢筋骨架，所述钢筋骨架包括多根竖直的主筋（1）和多根环形的箍筋（4），多根所述主筋（1）通过上下分布的多根所述箍筋（4）固定连接在一起，所述型钢（2）与所述箍筋（4）通过连接件固定连接在一起；

S2将所述柱钢骨架和所述增强型混凝土薄板（7）运至施工现场，并将所述柱钢骨架连接固定好；

S3将多块所述增强型混凝土薄板（7）环绕置于所述柱钢骨架的外部，并将所述连接件与所述增强型混凝土薄板（7）固定连接在一起；

S4将所述增强型混凝土薄板（7）作为浇筑模板，在所述增强型混凝土薄板（7）与所述型钢（2）之间浇筑混凝土制得型钢混凝土柱，浇筑完成后所述增强型混凝土薄板（7）作为所述型钢混凝土柱的一部分。

7.根据权利要求6所述的型钢混凝土柱半装配式施工方法，其特征在于，在S2中，将上方的所述柱钢骨架的主筋（1）与下方的所述柱钢骨架的主筋（1）相互焊接，将上方的所述柱钢骨架的型钢（2）与下方的所述柱钢骨架的型钢（2）相互焊接。

8.根据权利要求7所述的型钢混凝土柱半装配式施工方法，其特征在于，在所述型钢（2）与所述钢筋骨架之间设置环形的定位板（6），并将所述定位板（6）分别与多根所述主筋（1）的下端焊接在一起以方便上下相邻的两个柱钢骨架之间的焊接。

9.根据权利要求6所述的型钢混凝土柱半装配式施工方法，其特征在于，在S3中，通过角件（8）将相邻两块所述增强型混凝土薄板（7）固定连接在一起，并通过改性磷酸镁水泥砂浆对所述增强型混凝土薄板（7）进行填缝处理。

10.根据权利要求9所述的型钢混凝土柱半装配式施工方法，其特征在于，所述增强型混凝土薄板（7）采用细骨料混凝土和网架制成，所述网架为纤维织物网、钢丝网或不锈钢板网。

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