CN111535505B - 一种带弧形内钢管的空心钢管混凝土柱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种带弧形内钢管的空心钢管混凝土柱，包括外钢管、内钢管和钢板延长件，外钢管和内钢管之间填充混凝土，内钢管包括多个第一弧形板和多个第二弧形板，第二弧形板的两端分别连接相邻两个第一弧形板，多个第一弧形板和第二弧形板围设形成内钢管，内钢管空心设置，外钢管和内钢管的几何中心重合，第一弧形板和第二弧形板均朝外钢管的几何中心处凸起，第一弧形板的两端分别与钢板延长件连接。通过弧形内钢管提高内钢管壁的纵向屈曲强度和对内、外钢管之间混凝土的约束作用。钢板延长件深入混凝土中，钢板延长件具备导热能力，可以将混凝土产生的水化热向中空部分传递，有效减小大体积混凝土内部水化热效应产生的细微裂缝。

Description

一种带弧形内钢管的空心钢管混凝土柱
技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域，特别涉及一种带弧形内钢管的空心钢管混凝土柱。
背景技术
近年来，我国高层超高层建筑数量日益增长，随之而来的对竖向承重构件承载力和抗震性能的要求也不断提高，导致竖向构件截面尺寸增大，影响建筑使用空间。钢管混凝土结构通过将具有钢材和混凝土合理组合，充分发挥了钢材和混凝土的材料性能，同普通混凝土柱相比有效降低了截面尺寸。
但随着建筑高度的进一步突破，结构底层和中层的钢管混凝土柱的尺寸也越来越大。混凝土的用量随结构尺寸大幅增大，因而导致钢管混凝土结构中心混凝土不仅对结构承载能力贡献降低，而且在浇筑后容易因水化热难以向外传递而导致有害裂缝的出现。空心钢管混凝土柱可以在一定程度上解决上述问题，但现有的内钢管为方形的空心钢管混凝土柱在工程应用时，常出现内钢管屈曲，工程应用效果并不理想。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种带弧形内钢管的空心钢管混凝土柱，提升了空心钢管混凝土柱内钢管的受力性能，解决了混凝土柱在浇筑后容易因水化热难以向外传递而导致出现有害裂缝的问题。
本发明的技术方案为：一种带弧形内钢管的空心钢管混凝土柱，包括外钢管、内钢管和钢板延长件，外钢管和内钢管之间填充混凝土，内钢管包括多个第一弧形板和多个第二弧形板，第二弧形板的两端分别连接相邻两个第一弧形板，多个第一弧形板和第二弧形板围设形成内钢管，内钢管空心设置，外钢管和内钢管的几何中心重合，第一弧形板和第二弧形板均朝外钢管的几何中心处凸起，第一弧形板的两端分别与钢板延长件连接。
进一步，所述第一弧形板与钢板延长件一体成型，形成第三弧形板，第三弧形板的长度大于第二弧形板，第三弧形板和第二弧形板的截面曲率半径相同。
进一步，所述第三弧形板的截面圆心角为90°，所述第二弧形板的截面圆心角为45°。
进一步，还包括多个直钢板，所述第三弧形板的两端分别与直钢板的板面连接，第一弧形板端部处的切线与直钢板的板面之间形成夹角。
进一步，所述第三弧形板端部处的切线与直钢板的板面互相垂直，通过直钢板降低内钢管与混凝土之间的相对滑移，同时直钢板具有导热能力，可以将混凝土产生的水化热向中空部分传递，有效减小大体积混凝土内部水化热效应产生的细微裂缝，保证了混凝土质量。
进一步，所述直钢板沿第三弧形板的纵向高度全长设置。
进一步，所述钢板延长件为角钢，第一弧形板与第二弧形板的尺寸相同，相邻两个第一弧形板和第二弧形板的端部相互连接，角钢的一边连接至相邻两个第一弧形板和第二弧形板的连接处，通过角钢降低内钢管与混凝土之间的相对滑移，同时角钢具有导热能力，可以将混凝土产生的水化热向中空部分传递，有效减小大体积混凝土内部水化热效应产生的细微裂缝，保证了混凝土质量。
进一步，所述第一弧形板和第二弧形板的截面圆心角为45°-60°。
进一步，所述角钢沿第一弧形板的纵向高度全长设置。
进一步，所述外钢管为圆形或方形，所述第一弧形板和第二弧形板的数量均为两个，两个第一弧形板分别相对设置，两个第二弧形板分别相对设置。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
本发明的带弧形内钢管的空心钢管混凝土柱，内钢管由第一弧形板和第二弧形板组成，使混凝土柱在受压时内钢管在各水平面内承受拉力，相对于普通方形内钢管空心柱，提高了内钢管的屈曲强度，同时也提高了对内、外钢管之间混凝土的约束作用。本申请通过在第一弧形板的两端设置钢板延长件，钢板延长件深入混凝土中，钢板延长件具备导热能力，可以将混凝土产生的水化热向中空部分传递，有效减小大体积混凝土内部水化热效应产生的细微裂缝，保证了混凝土质量。除此之外，中心区域混凝土对结构性能的贡献相对较小，空心钢管混凝土柱节约了这部分混凝土，不仅更充分地发挥了材料性能，而且在需要跨楼层布置管线时具有明显优势。
附图说明
图1为本发明实施例1中的空心钢管混凝土柱的剖示图。
图2为本发明实施例1中的内钢管的结构示意图。
图3为本发明实施例2中的空心钢管混凝土柱的剖示图。
图4为本发明实施例2中的内钢管的结构示意图。
图5为本发明实施例3中的空心钢管混凝土柱的剖示图。
图6为本发明实施例3中的内钢管的结构示意图。
外钢管1、钢板延长件2、混凝土3、第一弧形板4、第二弧形板5、第三弧形板6、直钢板7。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1和图2所示，本实施例一种带弧形内钢管的空心钢管混凝土柱，包括外钢管1、内钢管和钢板延长件2。
如图1和图2所示，外钢管为方形外钢管，外钢管和内钢管之间填充混凝土3，混凝土为高强混凝土，在其它实施例中，外钢管可为圆形或者其它几何形状，混凝土可采用自密实混凝土，此处并不一一列举说明。
如图1和图2所示，内钢管包括两个第一弧形板4和两个第二弧形板5，两个第一弧形板分别相对设置，两个第二弧形板分别相对设置，第二弧形板的两端分别连接相邻两个第一弧形板，第一弧形板和第二弧形板围设形成内钢管，内钢管空心设置，外钢管和内钢管的几何中心重合，第一弧形板和第二弧形板均朝外钢管的几何中心处凸起，使在混凝土柱受压时内钢管在各水平面内承受拉力，相对已有的方形内管空心柱，提高了内钢管壁的纵向屈曲强度，同时也提高了对内、外钢管之间混凝土的约束作用。第一弧形板的两端分别与钢板延长件连接。
如图1和图2所示，在本实施例中，第一弧形板与钢板延长件一体成型，形成第三弧形板6，第三弧形板的长度大于第二弧形板，第三弧形板和第二弧形板的截面曲率半径相同，第三弧形板的截面圆心角为90°，所述第二弧形板的截面圆心角为45°，通过在第一弧形板的两端设置钢板延长件，钢板延长件深入混凝土中，钢板延长件具备导热能力，可以将混凝土产生的水化热向中空部分传递，有效减小大体积混凝土内部水化热效应产生的细微裂缝，保证了混凝土质量。
实施例2
如图3和图4所示，本实施例与实施例1的区别在于，上述的带弧形内钢管的空心钢管混凝土柱还包括多个直钢板7，所述第三弧形板的两端分别与直钢板的板面连接，第一弧形板端部处的切线与直钢板的板面之间形成夹角，具体为第三弧形板端部处的切线与直钢板的板面互相垂直，直钢板沿第三弧形板的纵向高度全长设置，通过直钢板降低内钢管与混凝土之间的相对滑移，同时直钢板具有导热能力，可以将混凝土产生的水化热向中空部分传递，有效减小大体积混凝土内部水化热效应产生的细微裂缝，保证了混凝土质量。在其它实施例中，直钢板可以为多块小钢板，多块小钢板沿第一弧形板的纵向高度全长设置，或者多块小钢板焊接至第一弧形板的两端，纵向方向的相邻两块小钢板之间具有间距，都属于本申请的范围，在此不做进一步列举。
实施例3
如图5和图6所示，本实施例与实施例1的区别在于，所述钢板延长件为角钢，第一弧形板与第二弧形板的尺寸相同，相邻两个第一弧形板和第二弧形板的端部相互连接，角钢的一边连接至相邻两个第一弧形板和第二弧形板的连接处，第一弧形板和第二弧形板的截面圆心角为45°，角钢沿第一弧形板的纵向高度全长设置，通过角钢降低内钢管与混凝土之间的相对滑移，同时角钢具有导热能力，可以将混凝土产生的水化热向中空部分传递，有效减小大体积混凝土内部水化热效应产生的细微裂缝，保证了混凝土质量。在其它实施例中，角钢有多块，沿弧形钢板的纵向高度上相邻的两块角钢之间具有间距，此种设置方式也属于本申请的范围，在此并不做进一步详细说明。
如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种带弧形内钢管的空心钢管混凝土柱，其特征在于，包括外钢管、内钢管和钢板延长件，外钢管和内钢管之间填充混凝土，内钢管包括多个第一弧形板和多个第二弧形板，两个第一弧形板分别相对设置，两个第二弧形板分别相对设置，第二弧形板的两端分别连接相邻两个第一弧形板，多个第一弧形板和第二弧形板围设形成内钢管，内钢管空心设置，外钢管和内钢管的几何中心重合，第一弧形板和第二弧形板均朝外钢管的几何中心处凸起，第一弧形板的两端分别与钢板延长件连接。
2.根据权利要求1所述的带弧形内钢管的空心钢管混凝土柱，其特征在于，所述第一弧形板与钢板延长件一体成型，形成第三弧形板，第三弧形板的长度大于第二弧形板，第三弧形板和第二弧形板的截面曲率半径相同。
3.根据权利要求2所述的带弧形内钢管的空心钢管混凝土柱，其特征在于，所述第三弧形板的截面圆心角为90°，所述第二弧形板的截面圆心角为45°。
4.根据权利要求2所述的带弧形内钢管的空心钢管混凝土柱，其特征在于，还包括多个直钢板，所述第三弧形板的两端分别与直钢板的板面连接，第一弧形板端部处的切线与直钢板的板面之间形成夹角。
5.根据权利要求4所述的带弧形内钢管的空心钢管混凝土柱，其特征在于，所述第三弧形板端部处的切线与直钢板的板面互相垂直。
6.根据权利要求4所述的带弧形内钢管的空心钢管混凝土柱，其特征在于，所述直钢板沿第三弧形板的纵向高度全长设置。
7.根据权利要求1所述的带弧形内钢管的空心钢管混凝土柱，其特征在于，所述钢板延长件为角钢，第一弧形板与第二弧形板的尺寸相同，相邻两个第一弧形板和第二弧形板的端部相互连接，角钢的一边连接至相邻两个第一弧形板和第二弧形板的连接处。
8.根据权利要求7所述的带弧形内钢管的空心钢管混凝土柱，其特征在于，所述第一弧形板和第二弧形板的截面圆心角为45°-60°。
9.根据权利要求7所述的带弧形内钢管的空心钢管混凝土柱，其特征在于，所述角钢沿第一弧形板的纵向高度全长设置。
10.根据权利要求1所述的带弧形内钢管的空心钢管混凝土柱，其特征在于，所述外钢管为圆形或方形，所述第一弧形板和第二弧形板的数量均为两个。
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