CN112900748A - 一种预制装配式方钢管蜂窝钢骨混凝土组合柱及制作方法 - Google Patents

Abstract

一种预制装配式方钢管蜂窝钢骨组合柱及其制作方法，属于建筑建材技术领域。所述组合柱包括带卷边的角钢1、波纹钢板2和T形蜂窝钢3，十字拼接版4和内部填充混凝土5。本发明采用钢管钢骨混凝土柱的特性，钢骨，钢管，混凝土三者之间相互约束，协同工作受力，组合构件的承载力远远大于三者的简单叠加，并采用波纹钢板代替直钢板，其不直接承受竖向荷载，主要起到约束混凝土的作用，为核心混凝土提供更多横向约束，组合柱承载力进一步提升。而且内部的钢骨直接对混凝土起约束作用，通过有效支撑以减缓钢管屈曲以承受更多压力，延缓或抑制了混凝土内部剪切斜裂缝的产生，提高构件的抗震性能。

Description

一种预制装配式方钢管蜂窝钢骨混凝土组合柱及制作方法

技术领域

本发明涉及建筑建材技术领域，具体涉及一种预制装配式方钢管蜂窝钢骨混凝土组合柱及制作方法。

背景技术

随着社会的发展和经济的增长，中国城市化进程不断加快，为了缓解大型城市用地紧缺，各地的建筑逐步从高地耗、轻质量的横向模式向省土地、重质量的纵向模式发展，因此对建筑底部的承重柱要求更高。传统的钢筋混凝土柱需要较大截面以提高承载力，或形成对抗震不利的短柱，不能满足现有要求。因此研发高强柱一直是目前建筑领域的重要方向之一。

钢管钢骨混凝土结构是在混凝土中主要配置轧制或焊接型钢并配有一定的构造钢筋及受力筋的结构，使混凝土与型钢形成整体共同受力。由于在截面中配置了型钢，可是构件的承载力，刚度，耐火等级大大提高，在较小的截面下能取得较高的承载力，因而增加了房屋的有效使用面积，因其整体型钢刚度远大于分散的钢筋，所以对抗震十分有利，具有良好的延性和耗能性能。但是目前的钢骨混凝土结构还存在一些缺点，例如普通的钢骨混凝土结构绑扎钢筋费时费力，支模成本高，实腹式钢骨含钢率高等等。

发明内容

[技术问题]

本发明的技术问题为：现有的钢骨混凝土结构绑扎钢筋费时费力，支模成本高，实腹式钢骨含钢率高。

[技术方案]

本发明的目的是提供一种经济性好、施工难度低、刚度高，延性好的预制装配式方钢管蜂窝钢骨混凝土组合柱结构及其制作方法，更好的满足实际高层、超高层建筑结构以及大跨度公共建筑设计施工的需要。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案具体如下：

一种预制装配式方钢管蜂窝钢骨混凝土组合柱，组合柱的横截面是矩形，组合柱包括空心柱体和混凝土，空心柱体的侧壁由T形钢的翼缘、波纹钢板和角钢组成，角钢位于侧壁的两侧，翼缘位于侧壁的中部，波纹钢板位于角钢和翼缘之间；T形钢的腹板上具有周期性的缺口，空心柱体侧壁上的T形钢两两相对，相对的T形钢的腹板通过连接件连接，相互连接的T形钢组成基本钢骨架；混凝土填充在空心柱体内，腹板、连接件位于混凝土。

进一步的，所述连接件是十字钢板，十字钢板的四端分别固定于四块T形钢的腹板。进一步的，所述十字钢板的四端通过螺栓固定于四块T形钢的腹板。

进一步的，所述连接件是钢板，相对的两块T形钢的腹板分别通过第一钢板、第二钢板连接，第一钢板、第二钢相互垂直且交替排布。

进一步的，所述缺口是圆形、椭圆形、横向长圆形、竖向长圆形、竖向八边形、横向八边形、长方形六边形或八边形的一半。

进一步的，相对的T形钢的腹板缺口和连接件组成完整的圆形、椭圆形、横向长圆形、竖向长圆形、竖向八边形、横向八边形、长方形六边形或八边形。

进一步的，所述翼缘具有卷边，所述角钢也具有卷边，所述波纹钢板的两侧分别焊接在所述翼缘和角钢的卷边上。

进一步的，所述连接件的端部固定于所述缺口两边的腹板突出部上。

进一步的，所述T形钢由同种型号的H型钢经切割、钻孔加工而成。

进一步的，上述组合柱的制作方法如下：

S1：在工厂中预制T形钢、波纹钢板、角钢、连接件；

S2：通过连接件连接相对的T形钢形成基本钢骨架，再将波纹钢板、翼缘、角钢焊接在

一起形成空心柱体备用；

S2：将空心柱体运至施工现场，定位安装；在空心柱体内填充混凝土，养护成型以后形成方钢管蜂窝钢骨混凝土组合柱。

[有益效果]

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.具有很好的承载能力。本发明的预制装配式方钢管蜂窝钢骨混凝土组合柱采用钢管钢骨混凝土柱的特性，钢骨，钢管，混凝土三者之间相互约束，协同工作受力，组合构件的承载力远远大于三者的简单叠加，并采用波纹钢板代替直钢板，其不直接承受竖向荷载，主要起到约束混凝土的作用，为核心混凝土提供更多横向约束，组合柱承载力进一步提升。

2、刚度大，延性好。内部混凝土可以避免钢管和钢骨过早的屈曲，增强整体稳定性，外部的钢管对混凝土具有套箍约束作用，提高混凝土的变形能力，内部的钢骨直接对混凝土起约束作用，通过有效支撑以减缓钢管屈曲以承受更多压力，延缓或抑制了混凝土内部剪切斜裂缝的产生，提高构件的抗震性能。

3、工程造价低。组合钢管本身就是模板，减少了浇筑混凝土时的支模拆模工序，减低工程造价，钢管和钢骨本身就有纵向钢筋和横向箍筋的作用，节省了绑扎钢筋骨架时的工和料。

4、施工周期短，施工难度低。浇筑混凝土时基本钢骨架不存在原先箍筋和纵筋阻挠浇筑的问题，便于浇筑，且钢管和钢骨本身时劲性承重骨架，吊装方便，节省脚手架，减少施工用地，且安装不受季节限制，能够大大缩短工期。

附图说明

图1为本发明预制装配式方钢管蜂窝钢骨混凝土组合柱的柱截面示意图；

图2是本发明预制装配式方钢管蜂窝钢骨混凝土组合柱的立体图；

图3为预制装配式方钢管蜂窝钢骨混凝土组合柱的整体钢骨架示意图；

图4为预制装配式方钢管蜂窝钢骨混凝土组合柱的基本钢骨架示意图；

图5为预制装配式方钢管蜂窝钢骨混凝土组合柱的T形蜂窝钢示意图；

图6为实施例2中预制装配式方钢管蜂窝钢骨混凝土组合柱的截面面示意图；

图7为实施例3中的基本钢骨架立体示意图。

在图1-7中：1角钢；2波纹钢板；3T形钢；4十字钢板；5是混凝土。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

如图1-5所示，一种预制装配式方钢管蜂窝钢骨混凝土组合柱，组合柱的横截面是正方形，组合柱包括空心柱体和混凝土5，空心柱体的侧壁由T形钢3的翼缘、波纹钢板2和角钢1组成，角钢1位于侧壁的两侧，T形钢3的翼缘位于侧壁的中部，波纹钢板2位于角钢1和T形钢3的翼缘之间。翼缘具有卷边，角钢1也具有卷边，波纹钢板2的两侧分别焊接在翼缘和角钢1的卷边上。

T形钢3的腹板上具有周期性的缺口，缺口的形状是圆形一半，T形钢3由同种型号的H型钢经切割、钻孔加工而成。空心柱体侧壁上的T形钢3两两相对，十字钢板4的四端通过螺栓固定于四块T形钢3缺口两边的腹板突出部上。相互连接的T形钢3组成基本钢骨架；混凝土5填充在空心柱体内，T形钢3的腹板和十字钢板4位于混凝土。相对的T形钢的腹板缺口和十字钢板的一部分组成完整的横向长圆孔。此外，缺口的形状还可以是椭圆形、横向长圆形、竖向长圆形、竖向八边形、横向八边形、长方形六边形或八边形的一半。

实施例2

如图6所示，本实施例与实施例1不同之处在于，组合柱的横截面是矩形。

实施例3

如图7所示，本实施例与实施例1不同之处在有，连接件是钢板，相对的两块T形钢3的腹板分别通过第一钢板、第二钢板连接，第一钢板、第二钢相互垂直且交替排布。

实施例4

上述实施例中的组合柱的制作方法如下：

S1：在工厂中预制T形钢、波纹钢板、角钢、连接件；

S2：通过连接件连接相对的T形钢形成基本钢骨架，再将波纹钢板、翼缘、角钢焊接在

一起形成空心柱体备用；

S2：将空心柱体运至施工现场，定位安装；在空心柱体内填充混凝土，养护成型以后形成方钢管蜂窝钢骨混凝土组合柱。

专利CN105133792A公开了一种带蜂窝式腹板的型钢混凝土十字形柱及其施工方法，与该专利的型钢混凝土十字形柱(简称该专利)相比，本发明的十字形蜂窝钢骨矩形截面混凝土组合柱(简称本发明)具有以下优点：

该组合柱为异形柱，十字形截面，而本文发明专利为矩形截面，其适用范围更广，抗震性能更好。该专利中采用闭口压型钢板作为混凝土外包钢，起到使混凝土三向受压的特点，但《组合结构设计规范》中规定的矩形钢管混凝土框架柱的管壁厚比b/t限值，会导致钢管柱柱壁较厚，所以该专利中的压型钢板的厚度较大，用钢量大，本发明专利通过波纹钢板，角钢和T形钢翼缘卷边焊接组合成方钢管的形式可侧向约束混凝土，不用于传递纵向荷载，波纹钢板与角钢厚度大大减小，但又能起到侧向约束的作用，波纹钢板有良好的抗侧能力，可以节省大量的钢板，性能优良耗材又少。此外，该专利中属于钢管内部放置十字形型钢混凝土组合柱，本发明专利利用T形钢特点，将T形钢翼缘扩展至组合钢管的边上，将其作为组合钢管的一部分，整体上钢骨与钢管共同作用，T形钢翼缘起到钢管作用，对混凝土施加侧向约束，十字钢板能够更好的起到与混凝土发生粘结，防止混凝土涨模的作用，使混凝土流通整体性更好，受力更加均匀。本发明中利用带卷边的角钢，波纹钢板与翼缘带卷边的T形钢板焊接相连，混凝土浇筑时整体性更强，大腔内混凝土与角钢内混凝土互相贯通，构成整体，同时角钢和T形钢的卷边在混凝土中又能够起到锚固的作用。

本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡是在本发明构思的精神和原则之内，本领域的专业人员能够做出的任何修改、等同替换和改进等均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种预制装配式方钢管蜂窝钢骨混凝土组合柱，其特征在于，组合柱的横截面是矩形，组合柱包括空心柱体和混凝土，空心柱体的侧壁由T形钢的翼缘、波纹钢板和角钢组成，角钢位于侧壁的两侧，翼缘位于侧壁的中部，波纹钢板位于角钢和翼缘之间；T形钢的腹板上具有周期性的缺口，空心柱体侧壁上的T形钢两两相对，相对的T形钢的腹板通过连接件连接，相互连接的T形钢组成基本钢骨架；混凝土填充在空心柱体内，腹板、连接件位于混凝土。

2.根据权利要求1所述的一种预制装配式方钢管蜂窝钢骨混凝土组合柱，其特征在于，所述连接件是十字钢板，十字钢板的四端分别固定于四块T形钢的腹板。

3.根据权利要求2所述的一种预制装配式方钢管蜂窝钢骨混凝土组合柱，其特征在于，所述十字钢板的四端通过螺栓固定于四块T形钢的腹板。

4.根据权利要求1所述的一种预制装配式方钢管蜂窝钢骨混凝土组合柱，其特征在于，所述连接件是钢板，相对的两块T形钢的腹板分别通过第一钢板、第二钢板连接，第一钢板、第二钢相互垂直且交替排布。

5.根据权利要求1所述的一种十字形蜂窝钢骨矩形截面组合柱，其特征在于，所述缺口是圆形、椭圆形、横向长圆形、竖向长圆形、竖向八边形、横向八边形、长方形六边形或八边形的一半。

6.根据权利要求5所述的一种十字形蜂窝钢骨矩形截面组合柱，其特征在于，相对的T形钢的腹板缺口和连接件组成完整的圆形、椭圆形、横向长圆形、竖向长圆形、竖向八边形、横向八边形、长方形六边形或八边形。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种十字形蜂窝钢骨矩形截面组合柱，其特征在于，所述翼缘具有卷边，所述角钢也具有卷边，所述波纹钢板的两侧分别焊接在所述翼缘和角钢的卷边上。

8.根据权利要求16任一所述的一种十字形蜂窝钢骨矩形截面组合柱，其特征在于，所述连接件的端部固定于所述缺口两边的腹板突出部上。

9.根据权利要求1所述的一种十字形蜂窝钢骨矩形截面组合柱，其特征在于，所述T形钢由同种型号的H型钢经切割、钻孔加工而成。

10.一种预制装配式方钢管蜂窝钢骨混凝土组合柱的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在工厂中预制T形钢、波纹钢板、角钢、连接件；

S2：通过连接件连接相对的T形钢形成基本钢骨架，再将波纹钢板、翼缘、角钢焊接在一起形成空心柱体备用；

S2：将空心柱体运至施工现场，定位安装；在空心柱体内填充混凝土，养护成型以后形成方钢管蜂窝钢骨混凝土组合柱。

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