CN111255156A - 一种多腔轻质金属管混凝土柱及框架 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开一种多腔轻质金属管混凝土柱及框架，涉及土木工程技术领域。所述多腔轻质金属管混凝土柱包括多腔轻质金属管，在所述多腔轻质金属管的多个腔室中灌注有混凝土，所述多腔轻质金属管的截面为异形截面。可以解决梁柱暴露在室内的问题，而且还能减轻结构自重，并保持较高的承载力。本发明适用于建筑工程中。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种多腔轻质金属管混凝土柱及框架。
背景技术
随着建筑高度的不断增加，越来越多的多高层住宅建筑采用钢-混凝土组合结构。常用的钢-混凝土组合结构主要有框架结构、框架-剪力墙结构和剪力墙结构等。框架结构中的柱子往往采用矩形轻质金属管混凝土组合柱等，不能完全被墙体包围，柱子很大一部分暴露在房间内部，影响建筑的净空面积，使用户的可利用空间受到限制；另外，由于钢-混凝土组合柱用钢量大，抗腐蚀性差，在施工过程中需要大量的焊接作业，在一定程度上导致混凝土浇注困难以及承载力不足等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种多腔轻质金属管混凝土柱及框架，可以解决梁柱暴露在室内的问题，而且还能减轻结构自重，并保持较高的承载力。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种多腔轻质金属管混凝土柱，其特征在于，包括多腔轻质金属管，在所述多腔轻质金属管的多个腔室中灌注有混凝土，所述多腔轻质金属管的截面为异形截面。
可选地，所述多腔轻质金属管为一体成型结构。
可选地，所述多腔轻质金属管内部分割有多个腔室，所述腔室的角部为倒角结构。
可选地，所述倒角结构为倒圆角。
可选地，所述多个腔室通过挤压工艺一次性成型。
可选地，所述异形截面包括一字型、T型、L型及十字型。
可选地，所述轻质金属管为铝合金管，所述铝合金管截面边长为200mm～500mm，壁厚为5～30mm。
可选地，所述多腔体轻质金属管外侧固定有加强肋，在所多腔体轻质金属管内设有加强隔板，所述加强隔板固定于多腔体轻质金属管内壁上，所述加强隔板将所述多腔体轻质金属管的内部空间隔出多个腔室，所述混凝土灌注于所述腔室中，在所述多腔体轻质金属管内壁上周向还设有竖向加强肋。
第二方面，本发明还实施例提供一种多腔体轻质金属管混凝土柱框架，包括第一多腔体轻质金属管混凝土柱、第二多腔体轻质金属管混凝土柱、第三多腔体轻质金属管混凝土柱、第四多腔体轻质金属管混凝土柱、第五多腔体轻质金属管混凝土柱及第六多腔体轻质金属管混凝土柱，所述第一多腔体轻质金属管混凝土柱、第二多腔体轻质金属管混凝土柱、第三多腔体轻质金属管混凝土柱、第四多腔体轻质金属管混凝土柱、第五多腔体轻质金属管混凝土柱及第六多腔体轻质金属管混凝土柱为第一方面任一所述的多腔体轻质金属管混凝土柱；
第一多腔体轻质金属管混凝土柱、第二多腔体轻质金属管混凝土柱、第三多腔体轻质金属管混凝土柱与第四多腔体轻质金属管混凝土柱的异形截面为L型，所述第一多腔体轻质金属管混凝土柱、第二多腔体轻质金属管混凝土柱、第三多腔体轻质金属管混凝土柱与第四多腔体轻质金属管混凝土柱依次设置围成矩形空间，且第一多腔体轻质金属管混凝土柱、第二多腔体轻质金属管混凝土柱、第三多腔体轻质金属管混凝土柱与第四多腔体轻质金属管混凝土柱的阴角相对设置；
所述第五多腔体轻质金属管混凝土柱及第六多腔体轻质金属管混凝土柱的异形截面为T型，所述第五多腔体轻质金属管混凝土柱设于第一多腔体轻质金属管混凝土柱与第二多腔体轻质金属管混凝土柱之间，所述第六多腔体轻质金属管混凝土柱设于第三多腔体轻质金属管混凝土柱与第四多腔体轻质金属管混凝土柱之间，且所述第五多腔体轻质金属管混凝土柱与第六多腔体轻质金属管混凝土柱相对设置；
两两相邻的多腔体轻质金属管混凝土柱横向通过矩形轻质金属管梁或窄翼缘H型轻质金属管梁连接，所述矩形轻质金属管梁或窄翼缘H型轻质金属管梁两端分别与多腔体轻质金属管混凝土柱通过不锈钢高强度螺栓或铆钉连接，并在连接位置处设置加强连接件。
可选地，所述加强连接件包括轻质金属角钢和/或抱箍。
本发明实施例提供的多腔轻质金属管混凝土柱及框架，包括：多腔轻质金属管，在所述多腔轻质金属管的多个腔室中灌注有混凝土，所述多腔轻质金属管的截面为异形截面。其结构构成简单，在结构受力时多腔轻质金属管能够对混凝土起到约束作用，混凝土处于三向受力状态，混凝土的力学性能可以得到充分发挥。另外，轻质金属管相比轻质金属管来说密度小，承载力高，可以降低结构的自重。而且，轻质金属管在自然条件下可以生成防护氧化膜，耐腐蚀性较好。在保证承载力较高的基础上，由于所述多腔轻质金属管的截面设置为异形截面，可以适应建筑物的墙角、梁柱等特点，从而可以将多腔轻质金属管混凝土柱及与其连接的梁等结构隐藏于墙体内，解决了梁柱暴露在室内的问题。
因此，本明实施例提供的多腔轻质金属管混凝土柱及框架，可以解决梁柱暴露在室内的问题，而且还能减轻结构自重，并保持较高的承载力。
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，下面将对实施例或现有技术描述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它的附图。
图1是本发明一实施例T型多腔轻质金属管混凝土柱结构示意图；
图2是本发明一实施例十字型多腔轻质金属管混凝土柱结构示意图；
图3是本发明一实施例L型多腔轻质金属管混凝土柱结构示意图；
图4是本发明一实施例一字型多腔轻质金属管混凝土柱结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，为了更加清楚说明本发明，在以下的具体实施例中描述了众多技术细节，本领域技术人员应当理解，没有其中的某些细节，本发明同样可以实施。另外，为了凸显本发明的主旨，涉及的一些本领域技术人员所熟知的方法、手段、零部件及其应用等未作详细描述，但是，这并不影响本发明的实施。本文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在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
参看图1至图4所示，本发明实施例提供的多腔轻质金属管混凝土柱，适用于房屋等建筑工程中。所述多腔轻质金属管混凝土柱包括：多腔轻质金属管1，在所述多腔轻质金属管1的多个腔室中灌注有混凝土2，所述多腔轻质金属管的截面为异形截面。
本发明实施例提供的多腔轻质金属管混凝土柱及框架，包括：多腔轻质金属管，在所述多腔轻质金属管的多个腔室中灌注有混凝土，所述多腔轻质金属管的截面为异形截面。其结构构成简单，在结构受力时多腔轻质金属管能够对混凝土起到约束作用，混凝土处于三向受力状态，混凝土的力学性能可以得到充分发挥。另外，轻质金属管相比轻质金属管来说密度小，承载力高，可以降低结构的自重。而且，轻质金属管在自然条件下可以生成防护氧化膜，耐腐蚀性较好。在保证承载力较高的基础上，由于所述多腔轻质金属管的截面设置为异形截面，可以适应建筑物的墙角、梁柱等特点，从而可以将多腔轻质金属管混凝土柱及与其连接的梁等结构隐藏于墙体内，解决了梁柱暴露在室内的问题。
因此，本明实施例提供的多腔轻质金属管混凝土柱及框架，可以解决梁柱暴露在室内的问题，而且还能减轻结构自重，并保持较高的承载力。
其中，所述异形截面包括一字型、T型、L型、Z型及十字型等。具体可以根据建筑物具体的外墙及内墙梁柱部分的结构应用相应型的异形截面，可以将多腔轻质金属管混凝土柱及连接于其上的梁隐藏于墙体内，避免了梁柱暴露在室内的问题。另外，多腔轻质金属管形成的异形截面的厚度与墙厚度相同，既可以避免梁柱暴露在室内的问题，还能提高柱截面的惯性矩，相对于现有的普通轻质金属管混凝土柱，抗侧性较好。
所述混凝土为自密实混凝土、微膨胀混凝土或自密实微膨胀混凝土；其中，自密实混凝土(Self Compacting Concrete或Self-Consolidating Concrete简称SCC)是指在自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得很好均质性，并且不需要附加振动的混凝土；微膨胀混凝土是指在普通的混凝土中添加一定的膨胀剂，使混凝土在水化期间能够依靠膨胀剂的作用而发生一定的膨胀，从而弥补了混凝土的收缩，达到防治混凝土裂缝，提高混凝土性能的目的；自密实微膨胀混凝土是自密实混凝土与微膨胀混凝土的混合物，兼具二者的优点。
所述的轻质金属指的是超强轻质结构金属，例如钛合金与铝合金等，具有非常高的比强度和比模量，或者硬质比。
在另一个实施例中，所述多腔轻质金属管为一体成型结构，具体可以采用挤压工艺一次性成型，这样可以保证使用所需力学性能，且结构简单。
可以理解的是，通过多个构件通过焊接或螺栓等连接方式组合成的多腔轻质金属管，由于连接点处力学性能一般比较薄弱，相对于一体成型结构，力学性能较难保证。
参看图1至图4所示，所述多腔轻质金属管内部分割有多个腔室，所述腔室的角部3为倒角结构。多腔轻质金属管内部腔室的角部采用倒角结构，可加强内部混凝土与铝合金管异形柱的连接，充分发挥结构的力学性能。优选地，所述倒角结构为倒圆角。
当在多腔轻质金属管的腔室中灌注混凝土后，一方面多腔轻质金属管对内部混凝土起到约束作用，使得混凝土处于三向受力状态，可以充分发挥混凝土的材料性能；另一方面内部分割出的多个腔室中的混凝土对多腔轻质金属管也具有约束作用，可以避免铝合金管过早发生屈曲，整个结构的抗震等力学性能比较优良。
在一些实施例中，所述多个腔室通过挤压工艺一次性成型。这样在工厂生产出来运到现场进行安装，现场施工工序较少，提高工作效率。
在保证力学性能的基础上，为了兼顾成本，所述轻质金属管为铝合金管。另外，发明人经过工程实践验证，所述铝合金管截面边长为200mm～500mm，壁厚为5～30mm时，其力学性能较佳。
在另一些实现方式中，为了进一步增强结构的承载性能，所述多腔体轻质金属管外侧固定有加强肋，在所多腔体轻质金属管内设有加强隔板，所述加强隔板固定于多腔体轻质金属管内壁上，所述加强隔板将所述多腔体轻质金属管的内部空间隔出多个腔室，所述混凝土灌注于所述腔室中，在所述多腔体轻质金属管内壁上周向还设有竖向加强肋。
在多腔体轻质金属管混凝土柱不能满足建筑物层高要求时，可以通过接长的方式满足施工要求，一种具体的两根或多根多腔体轻质金属管混凝土柱拼接方式为：将两根多腔体轻质金属管混凝土柱的端部通过不锈钢高强度螺栓连接在一起。
在又一具体施例中，在多腔体轻质金属管内灌注的混凝土结构中预留有以轴心为阵列中心的圆形阵列孔，用于作为竖向预应力孔道，多个该竖向预应力孔道构成竖向预应力孔道群；这样，在灌注混凝土后，在预应力孔道中穿设预应力筋，预应力筋受拉产生预应力，且与混凝土的粘接摩擦作用加大，从而可以进一步提高整体结构的稳定性。
本发明实施例提供的多腔轻质金属管混凝土柱采用铝合金管的一实施例制作及施工过程为：
步骤101、根据柱子在实际应用中承受的各种荷载，计算得到铝合金异形管的尺寸参数，并满足相应规范的构造要求；其中，采用的铝合金异型管截面的边长为200mm～500mm，壁厚为5～30mm。
步骤102、铝合金异形管在工厂内通过一次性挤压工艺生产出来，内部腔室及其倒圆角均通过挤压工艺一次性成型，能够生产出热轧方法不能得到的型材产品。
步骤103、将铝合金异形管的形状分别挤压为T型，十字型，L型和一字型等形式。
步骤104、将构件运至现场，与铝合金管异形柱连接的梁采用矩形铝合金管、窄翼缘H型铝合金梁等，异形柱与窄翼缘H型铝合金梁连接的节点形式有：不锈钢高强度螺栓连接和铆钉连接；在所述梁柱连接处还可以设置铝合金加劲肋。
步骤105、在将节点处可靠连接好之后，向铝合金异形管腔体内灌注混凝土的同时振捣密实，养护若干天后内部混凝土硬化，二者形成统一的多腔铝合金管混凝土柱。
本发明实施例提供的多腔轻质金属管混凝土柱，采用一体式挤压成型，在施工现场减少了大量的焊接施工，在灌注混凝土时，避免了焊缝存在渗漏的可能，降低了混凝土浇筑的难度，并且可在一定程度上提高其承载力。
实施例二
本发明实还施例提供一种多腔体轻质金属管混凝土柱框架，包括第一多腔体轻质金属管混凝土柱、第二多腔体轻质金属管混凝土柱、第三多腔体轻质金属管混凝土柱、第四多腔体轻质金属管混凝土柱、第五多腔体轻质金属管混凝土柱及第六多腔体轻质金属管混凝土柱，所述第一多腔体轻质金属管混凝土柱、第二多腔体轻质金属管混凝土柱、第三多腔体轻质金属管混凝土柱、第四多腔体轻质金属管混凝土柱、第五多腔体轻质金属管混凝土柱及第六多腔体轻质金属管混凝土柱为实施例一任一所述的多腔体轻质金属管混凝土柱；
第一多腔体轻质金属管混凝土柱、第二多腔体轻质金属管混凝土柱、第三多腔体轻质金属管混凝土柱与第四多腔体轻质金属管混凝土柱的异形截面为L型，所述第一多腔体轻质金属管混凝土柱、第二多腔体轻质金属管混凝土柱、第三多腔体轻质金属管混凝土柱与第四多腔体轻质金属管混凝土柱依次设置围成矩形空间，且第一多腔体轻质金属管混凝土柱、第二多腔体轻质金属管混凝土柱、第三多腔体轻质金属管混凝土柱与第四多腔体轻质金属管混凝土柱的阴角相对设置；阴角为建筑构造之一，指的是凹进去的角，L型异形截面柱的阴角相对设置，形成框架的四个角。
所述第五多腔体轻质金属管混凝土柱及第六多腔体轻质金属管混凝土柱的异形截面为T型，所述第五多腔体轻质金属管混凝土柱设于第一多腔体轻质金属管混凝土柱与第二多腔体轻质金属管混凝土柱之间，所述第六多腔体轻质金属管混凝土柱设于第三多腔体轻质金属管混凝土柱与第四多腔体轻质金属管混凝土柱之间，且所述第五多腔体轻质金属管混凝土柱与第六多腔体轻质金属管混凝土柱相对设置；
两两相邻的多腔体轻质金属管混凝土柱横向通过矩形轻质金属管梁或窄翼缘H型轻质金属管梁连接，所述矩形轻质金属管梁或窄翼缘H型轻质金属管梁两端分别与多腔体轻质金属管混凝土柱通过不锈钢高强度螺栓或铆钉连接，并在连接位置处设置加强连接件。
本发明实施例提供的多腔轻质金属管混凝土柱连接结构，由于采用实施例一所述的多腔轻质金属管混凝土柱作为主要构件连接而成，在结构受力时多腔轻质金属管能够对混凝土起到约束作用，混凝土处于三向受力状态，混凝土的力学性能可以得到充分发挥。另外，轻质金属管相比轻质金属管来说密度小，承载力高，可以降低结构的自重。而且，轻质金属管在自然条件下可以生成防护氧化膜，耐腐蚀性较好。在保证承载力较高的基础上，由于所述多腔轻质金属管的截面设置为异形截面，可以适应建筑物的墙角、梁柱等特点，从而可以将多腔轻质金属管混凝土柱及与其连接的梁等结构隐藏于墙体内，解决了梁柱暴露在室内的问题。
在一些实施例中，所述加强连接件包括轻质金属角钢和/或抱箍，起到对结构的加强作用。其中，所述轻质金属可以为铝合金。
在另一实施例中，在所述第五多腔体钢管混凝土柱及第六多腔体钢管混凝土柱之间还设有第七多腔体钢管混凝土柱，所述第七多腔体钢管混凝土柱的异形截面为十字型。这样，当建筑物内部具有十字交叉结构的承重墙或隔断墙时，可以隐藏柱子，以提高建筑物的净空面积。
需要说明的是，本发明实施例提供的多腔轻质金属管混凝土柱框架，包括前述任一实施例所述的多腔轻质金属管混凝土柱，由于二者基于同样的发明构思，技术方案及技术效果相互之间可以参看，为了简要清楚，就不再一一赘述。
本发明实施例提供的多腔轻质金属管混凝土柱及框架，由于解决了室内露梁露柱的问题，提高了建筑物净空面积；在施工现场仅需要进行拼装，减少了现场湿作业工程量，可以提高施工进度；另外，其仅需要用一次性挤压成型为一体结构轻质金属管作为结构的主体，结构简单；进一步地，其改进后的结构可以提高承载性能，具有较好的工程应用价值。
需要说明的是，在本文中，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系的用语，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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的限制。除非另有明确的规定和限定，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。诸如，第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种多腔轻质金属管混凝土柱，其特征在于，包括多腔轻质金属管，在所述多腔轻质金属管的多个腔室中灌注有混凝土，所述多腔轻质金属管的截面为异形截面。
2.根据权利要求1所述的多腔轻质金属管混凝土柱，其特征在于，所述多腔轻质金属管为一体成型结构。
3.根据权利要求2所述的多腔轻质金属管混凝土柱，其特征在于，所述多腔轻质金属管内部分割有多个腔室，所述腔室的角部为倒角结构。
4.根据权利要求3所述的多腔轻质金属管混凝土柱，其特征在于，所述倒角结构为倒圆角。
5.根据权利要求3或4所述的多腔轻质金属管混凝土柱，其特征在于，所述多个腔室通过挤压工艺一次性成型。
6.根据权利要求1所述的多腔轻质金属管混凝土柱，其特征在于，所述异形截面包括一字型、T型、L型及十字型。
7.根据权利要求6所述的多腔轻质金属管混凝土柱，其特征在于，所述轻质金属管为铝合金管，所述铝合金管截面边长为200mm～500mm，壁厚为5～30mm。
8.根据权利要求1所述的多腔轻质金属管混凝土柱，其特征在于，所述多腔体轻质金属管外侧固定有加强肋，在所多腔体轻质金属管内设有加强隔板，所述加强隔板固定于多腔体轻质金属管内壁上，所述加强隔板将所述多腔体轻质金属管的内部空间隔出多个腔室，所述混凝土灌注于所述腔室中，在所述多腔体轻质金属管内壁上周向还设有竖向加强肋。
9.一种多腔体轻质金属管混凝土柱框架，其特征在于，包括第一多腔体轻质金属管混凝土柱、第二多腔体轻质金属管混凝土柱、第三多腔体轻质金属管混凝土柱、第四多腔体轻质金属管混凝土柱、第五多腔体轻质金属管混凝土柱及第六多腔体轻质金属管混凝土柱，所述第一多腔体轻质金属管混凝土柱、第二多腔体轻质金属管混凝土柱、第三多腔体轻质金属管混凝土柱、第四多腔体轻质金属管混凝土柱、第五多腔体轻质金属管混凝土柱及第六多腔体轻质金属管混凝土柱为权利要求1至7任一所述的多腔体轻质金属管混凝土柱；
第一多腔体轻质金属管混凝土柱、第二多腔体轻质金属管混凝土柱、第三多腔体轻质金属管混凝土柱与第四多腔体轻质金属管混凝土柱的异形截面为L型，所述第一多腔体轻质金属管混凝土柱、第二多腔体轻质金属管混凝土柱、第三多腔体轻质金属管混凝土柱与第四多腔体轻质金属管混凝土柱依次设置围成矩形空间，且第一多腔体轻质金属管混凝土柱、第二多腔体轻质金属管混凝土柱、第三多腔体轻质金属管混凝土柱与第四多腔体轻质金属管混凝土柱的阴角相对设置；
所述第五多腔体轻质金属管混凝土柱及第六多腔体轻质金属管混凝土柱的异形截面为T型，所述第五多腔体轻质金属管混凝土柱设于第一多腔体轻质金属管混凝土柱与第二多腔体轻质金属管混凝土柱之间，所述第六多腔体轻质金属管混凝土柱设于第三多腔体轻质金属管混凝土柱与第四多腔体轻质金属管混凝土柱之间，且所述第五多腔体轻质金属管混凝土柱与第六多腔体轻质金属管混凝土柱相对设置；
两两相邻的多腔体轻质金属管混凝土柱横向通过矩形轻质金属管梁或窄翼缘H型轻质金属管梁连接，所述矩形轻质金属管梁或窄翼缘H型轻质金属管梁两端分别与多腔体轻质金属管混凝土柱通过不锈钢高强度螺栓或铆钉连接，并在连接位置处设置加强连接件。
10.根据权利要求9所述的多腔体轻质金属管混凝土柱框架，其特征在于，所述加强连接件包括轻质金属角钢和/或抱箍。
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2020
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