CN112942682A - 一种多腔钢管混凝土柱 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多腔钢管混凝土柱，涉及土木建筑技术领域，包括圆形主钢管、方形钢管、移动板、承重钢梁和底部震动机构，方形钢管设置在所述圆形主钢管内，并且所述方形钢管将圆形钢管划分成一个方形腔体和四等分的扇形腔体，所述移动板设置在所述方形钢管内，所述承重钢梁设有四组，每组所述承重钢梁呈圆周状固定设置在所述圆形主钢管的外侧，所述底部震动机构设置在所述圆形主钢管的底部，通过方形方管在圆形主钢管内划分出来的多个腔体，避免了单腔钢管混凝土柱内的钢管易折弯的问题，通过移动板的设置，可以在方形钢管内产生不同大小的腔体，增加了在施工方面的选择性，通过四组承重钢梁的设置，大大提高了钢管混凝土柱的承载能力。

Description

一种多腔钢管混凝土柱
技术领域
本发明涉及土木建筑技术领域，尤其是涉及一种多腔钢管混凝土柱。
背景技术
钢管混凝土就是把混凝土灌入钢管中并捣实以加大钢管的强度和刚度，混凝土的抗压强度高。但抗弯能力很弱，而钢材，特别是型钢的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。而钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高.同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。钢管混凝土结构施工时，钢管可以做为劲性骨架承担施工阶段的施工荷载和结构重量，施工不受混凝土养护时间的影响；由于钢管混凝土内部没有钢筋，便于混凝土的浇注和捣实；钢管混凝土结构施工时，不需要模板，既节省了支模、拆模的材料和人工费用，也节省了时间。有利于钢管的抗火和防火，由于钢管内填有混凝土，能吸收大量的热能，因此遭受火灾时管柱截面温度场的分布很不均匀，增加了柱子的耐火时间，减慢钢柱的升温速度，并且一旦钢柱屈服，混凝土可以承受大部分的轴向荷载，防止结构倒塌。组合梁的耐火能力也会提高，因为钢梁的温度会从顶部翼缘把热量传递给混凝土而降低。经实验统计数据表明:达到一级耐火3小时要求和钢柱相比可节约防火涂料1/3一2/3甚至更多，随着钢管直径增大，节约涂料也越多。耐腐蚀性能优于钢结构，钢管中浇注混凝土使钢管的外露面积减少，受外界气体腐蚀面积比钢结构少得多，抗腐和防腐所需费用也比钢结构节省。钢管混凝土构件的截面形式对钢管混凝土结构的受力性能、施工难易程度、施工工期和工程造价都有很大的影响。圆钢管混凝土受压构件借助于圆钢管对其内部混凝土有效的约束作用，使钢管内部的混凝土处于三向受压状态，使混凝土具有更高的抗压强度，钢管混凝土作为一种新兴的组合结构，主要以轴心受压和作用力偏心较小的受压构件为主，被广泛使用于框架结构中(如厂房和高层)，钢管混凝土结构的迅速发展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，但目前市面上大部分使用的是单腔钢管混凝土柱，其单腔钢管混凝土柱的抗压能力和承载能力都有待提高，在承载力极限状态时其应力无法达到抗压强度，钢管内部的钢管和钢板容易发生局部失稳和折弯。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多腔钢管混凝土柱，以解决上述背景技术中而在现有技术中单腔钢管混凝土柱的抗压能力和承载能力都有待提高，在承载力极限状态时其应力无法达到抗压强度，钢管内部的钢筋管和钢板容易发生局部失稳和折弯的问题。
本发明提供一种多腔钢管混凝土柱，包括圆形主钢管、方形钢管、移动板、承重钢梁和底部震动机构，方形钢管设置在所述圆形主钢管内，并且所述方形钢管将圆形钢管划分成一个方形腔体和四等分的扇形腔体，所述移动板设置在所述方形钢管内，所述承重钢梁设有四组，四组所述承重钢梁结构相同，每组所述承重钢梁呈圆周状固定设置在所述圆形主钢管的外侧，并且每组所述承重钢梁之间均间隔90°，所述底部震动机构设置在所述圆形主钢管的底部。
进一步地，所述移动板由第一移动板和第二移动板组成，所述第一移动板和所述第二移动板呈垂直交错设置，所述第一移动板呈竖直固定设置在所述方形钢管内的中间位置上，所述第一移动板的上下两侧开设有两组滑槽，所述第二移动板滑动设置在所述第一移动板上的两组滑槽内。
进一步地，每组所述扇形腔体内均设有若干组分隔板，若干组所述分隔板均匀分布在每组所述扇形腔体内，并且每组所述分隔板上均开设有若干组圆形通气孔。
进一步地，所述移动板和若干组所述分隔板均是由mn13高锰钢制成。
进一步地，每组所述承重钢梁均包括固定组件和承重钢材组成，所述固定组件设有两组，两组所述固定组件结构相同，两组所述固定组件对称设置在所述承重钢材的两侧，所述承重钢材为工字状，每组所述固定组件均包括固定板和固定螺栓，所述固定板为L型，所述固定板的一侧固定设置在所述圆形主钢管的外侧，所述固定螺栓设有若干组，所述承重钢材的两侧和所述固定板的另一侧均开设有若干组螺纹孔，并且所述固定板上的螺纹孔与所述承重钢材上的螺纹孔相对应，若干组所述螺栓分别螺接在若干组所述螺纹孔内。
进一步地，所述底部震动机构包括震动底座和震动组件，所述震动底座固定设置在所述圆形主钢管的底部，并且所述震动底座为中空结构，所述震动组件固定设置在所述震动底座内底部，并且所述震动组件的顶部与所述圆形主钢管固定连接。
进一步的，所述震动组件包括第一震动弹簧、震动架、第一震动连杆、第一震动座、第二震动连杆、第二震动弹簧和第二震动座，所述第一震动弹簧的一端固定设置在所述震动底座内底部，所述震动架的底部与所述第一震动弹簧的另一端固定连接，所述第一震动连杆、第一震动座、第二震动连杆和第二震动座均设有两组，两组所述第一震动连杆的一端分别转动设置在所述震动架的一端上，两组所述第一震动座分别固定设置在所述第一震动连杆的另一端上，两组所述第二震动连杆的一端分别转动设置在一组所述第一震动座上，所述第二震动弹簧的两端分别设置在一组所述第二震动连杆的中间位置上，两组所述第二震动座间隔设置在所述圆形主钢管的底部，并且两组所述第二震动连杆的另一端分别转动设置在一组所述第二震动座上。
进一步地，所述圆形主钢管外侧涂有三层结构聚乙烯防腐层。
与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：
其一、通过各个部分设置可以在圆形主钢管内划分出来的多个腔体，提高了钢管的额抗压强度，避免了单腔钢管混凝土柱内的钢管易折弯的问题，并且大大提高了钢管混凝土柱的承载能力。
其二、通过分隔板上若干组圆形通气孔的设置，可以使分隔板与钢管内壁之间不形成空气腔，从而在混凝土浇筑过程中有利于气体的充分释放，便于混凝土的凝固。
其三、通过底部震动机构的工作，可以带动圆形主钢管在进行混凝土浇筑的时候震动，能够提高钢管与混凝土之间接触面积，从而提高钢管与混凝土之间的粘接强度，使得抗压强度得到了提高，当向圆形主钢管内进行浇筑混凝土时，第二震动底座带动第二震动连杆震动，第二震动连杆通过第二震动弹簧和第一震动底座带动第一震动连杆震动，第一震动连杆带动震动架震动，震动架带动第一震动弹簧震动，通过震动组件的工作，可以带动圆形主钢管在进行混凝土浇筑的时候进行持续的震动。
其四、移动板和分隔板是由mn13高锰钢制成，因此防止了移动板和分隔板在钢管内折弯，并为钢管混凝土柱提供良好的支撑和耐摩作用。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明移动板的立体结构示意图；
图3为本发明承重钢梁的立体结构示意图；
图4为本发明底部震动机构的立体结构示意图；
图5为本发明震动组件立体结构示意图；
图6为本发明局部的立体结构剖视图。
附图标记：圆形主钢管1、方形钢管2、移动板3、第一移动板31、第二移动板32、滑槽33、承重钢梁4、固定组件41、固定板411、固定螺栓412、承重钢材42、螺纹孔43、底部震动机构5、震动底座51、震动组件52、第一震动弹簧521、震动架522、第一震动连杆523、第一震动座524、第二震动连杆525、第二震动弹簧526、第二震动座527、方形腔体6、扇形腔体7、分隔板71、圆形通气孔72。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合图1至图6所示，本发明实施例提供一种多腔钢管混凝土柱，包括圆形主钢管1、方形钢管2、移动板3、承重钢梁4和底部震动机构5，方形钢管2设置在所述圆形主钢管1内，并且所述方形钢管2将圆形钢管划分成一个方形腔体6和四等分的扇形腔体7，所述移动板3设置在所述方形钢管2内，所述承重钢梁4设有四组，四组所述承重钢梁4结构相同，每组所述承重钢梁4呈圆周状固定设置在所述圆形主钢管1的外侧，并且每组所述承重钢梁4之间均间隔90°，所述底部震动机构5设置在所述圆形主钢管1的底部，通过方形方管在圆形主钢管1内划分出来的多个腔体，避免了单腔钢管混凝土柱内的钢管易折弯的问题，通过移动板3的设置，可以在方形钢管2内产生不同大小的腔体，增加了在施工方面的选择性，通过四组承重钢梁4的设置，大大提高了钢管混凝土柱的承载能力。
具体的，所述移动板3由第一移动板31和第二移动板32组成，所述第一移动板31和所述第二移动板32呈垂直交错设置，所述第一移动板31呈竖直固定设置在所述方形钢管2内的中间位置上，所述第一移动板31的上下两侧开设有两组滑槽33，所述第二移动板32滑动设置在所述第一移动板31上的两组滑槽33内，在进行混凝土浇筑前，可以通过调整第二移动板32的位置，进一步对方形钢管2内腔体的空间大小进行调节，为钢管混凝土柱内产生多个腔体，避免了单腔钢管混凝土柱的在抗压和承载能力方面存在的缺点，并在进行浇筑作业时提供了多种选择性。
具体的，每组所述扇形腔体7内均设有若干组分隔板71，若干组所述分隔板71均匀分布在每组所述扇形腔体7内，并且每组所述分隔板71上均开设有若干组圆形通气孔72，通过分隔板71上若干组圆形通气孔72的设置，可以使分隔板71与钢管内壁之间不形成空气腔，从而在混凝土浇筑过程中有利于气体的充分释放，便于混凝土的凝固，全面性得到了提高。
具体的，所述移动板3和若干组所述分隔板71均是由mn13高锰钢制成，高锰钢的铸态组织通常是由奥氏体、碳化物和珠光体所组成，有时还含有少量的磷共晶。碳化物数量多时，常在晶界上呈网状出现。因此铸态组织的高锰钢很脆，无法使用，需要进行固溶处理。通常使用的热处理方法是固溶处理，即将钢加热到1050～1100℃，保温消除铸态组织，得到单相奥氏体组织，然后水淬，使此种组织保持到常温。热处理后钢的强度、塑性和韧性均大幅度提高，所以此种热处理方法也常称为水韧处理。热处理后力学性能为：σb615～1275MPa σ0.2340～470MPa ζ15%～85% ψ15%～45% aKl96～294J/cm2 HBl80～225 高锰钢经过固溶处理后还会有少量的碳化物未溶解，当其数量较少符合检验标准时，仍可使用。 奥氏体组织的高锰钢受到冲击载荷时，金属表面发生塑性变形。形变强化的结果，在变形层内有明显的加工硬化现象，表层硬度大幅度提高。低冲击载荷时，可以达到HB300～400，高冲击载荷时，可以达到HB500～800。随冲击载荷的不同，表面硬化层深度可达10～20mm。高硬度的硬化层可以抵抗冲击磨料磨损，防止了移动板3和分隔板71在钢管内折弯，并为钢管混凝土柱提供良好的支撑和耐摩作用。
具体的，每组所述承重钢梁4均包括固定组件41和承重钢材42组成，所述固定组件41设有两组，两组所述固定组件41结构相同，两组所述固定组件41对称设置在所述承重钢材42的两侧，所述承重钢材42为工字状，每组所述固定组件41均包括固定板411和固定螺栓412，所述固定板411为L型，所述固定板411的一侧固定设置在所述圆形主钢管1的外侧，所述固定螺栓412设有若干组，所述承重钢材42的两侧和所述固定板411的另一侧均开设有若干组螺纹孔43，并且所述固定板411上的螺纹孔43与所述承重钢材42上的螺纹孔43相对应，若干组所述螺栓分别螺接在若干组所述螺纹孔43内，通过承重钢梁4的设置，可以提高钢管混凝土柱的承载能力。
具体的，所述底部震动机构5包括震动底座51和震动组件52，所述震动底座51固定设置在所述圆形主钢管1的底部，并且所述震动底座51为中空结构，所述震动组件52固定设置在所述震动底座51内底部，并且所述震动组件52的顶部与所述圆形主钢管1固定连接，通过底部震动机构5的设置，可以带动圆形主钢管1在进行混凝土浇筑的时候进行震动，能够提高钢管与混凝土之间接触面积，从而提高钢管与混凝土之间的粘接强度，使得抗压强度得到了提高。
具体的，所述震动组件52包括第一震动弹簧521、震动架522、第一震动连杆523、第一震动座524、第二震动连杆525、第二震动弹簧526和第二震动座527，所述第一震动弹簧521的一端固定设置在所述震动底座51内底部，所述震动架522的底部与所述第一震动弹簧521的另一端固定连接，所述第一震动连杆523、第一震动座524、第二震动连杆525和第二震动座527均设有两组，两组所述第一震动连杆523的一端分别转动设置在所述震动架522的一端上，两组所述第一震动座524分别固定设置在所述第一震动连杆523的另一端上，两组所述第二震动连杆525的一端分别转动设置在一组所述第一震动座524上，所述第二震动弹簧526的两端分别设置在一组所述第二震动连杆525的中间位置上，两组所述第二震动座527间隔设置在所述圆形主钢管1的底部，并且两组所述第二震动连杆525的另一端分别转动设置在一组所述第二震动座527上，当向圆形主钢管1内进行浇筑混凝土时，第二震动底座51带动第二震动连杆525震动，第二震动连杆525通过第二震动弹簧526和第一震动底座51带动第一震动连杆523震动，第一震动连杆523带动震动架震动，震动架522带动第一震动弹簧521震动，通过震动组件52的工作，可以带动圆形主钢管1在进行混凝土浇筑的时候进行持续的震动，能够提高钢管与混凝土之间接触面积，从而提高钢管与混凝土之间的粘接强度，使得抗压强度得到了提高。
具体的，所述圆形主钢管1外侧涂有三层结构聚乙烯防腐层。三层结构聚乙烯防腐层第一层为环氧涂料，第二层为胶粘剂，第三层为挤出聚乙烯，各层之间相互紧密粘接，形成一种复合结构，取长补短。它利用环氧粉末与钢管表面很强的粘结力而提高粘结性；利用挤出聚乙烯优良的机械强度、化学稳定性、绝缘性、抗植物根茎穿透性、抗水浸透性等来提高其整体性能，使得三层PE防腐涂层的整体性能表现更为突出，更为全面，适用于对覆盖层机械性能、耐土壤应力及阻水性能要求较高的苛刻环境，如碎石土壤、石方段、土壤含水量高、植物根系发达地区，防腐寿命可达20年以上。
本发明工作原理如下：在进行混凝土浇筑前可以通过调整第二移动板32的位置，进一步对方形钢管2内腔体的空间大小进行调节，为钢管混凝土柱内产生多个腔体，通过分隔板71上若干组圆形通气孔72的设置，可以使分隔板71与钢管内壁之间不形成空气腔，从而在混凝土浇筑过程中有利于气体的充分释放，便于混凝土的凝固，在进行混凝土浇筑时，震动机构可以带动圆形主钢管1震动，能够提高钢管与混凝土之间接触面积，从而提高钢管与混凝土之间的粘接强度，，当向圆形主钢管1内进行浇筑混凝土时，第二震动底座51带动第二震动连杆525震动，第二震动连杆525通过第二震动弹簧526和第一震动底座51带动第一震动连杆523震动，第一震动连杆523带动震动架震动，震动架522带动第一震动弹簧521震动，通过震动组件52的工作，可以带动圆形主钢管1在进行混凝土浇筑的时候进行持续的震动，最后向震动底座内浇筑混凝土。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种多腔钢管混凝土柱，其特征在于：包括圆形主钢管(1)、方形钢管(2)、移动板(3)、承重钢梁(4)和底部震动机构(5)，方形钢管(2)设置在所述圆形主钢管(1)内，并且所述方形钢管(2)将圆形钢管划分成一个方形腔体(6)和四等分的扇形腔体(7)，所述移动板(3)设置在所述方形钢管(2)内，所述承重钢梁(4)设有四组，四组所述承重钢梁(4)结构相同，每组所述承重钢梁(4)呈圆周状固定设置在所述圆形主钢管(1)的外侧，并且每组所述承重钢梁(4)之间均间隔90°，所述底部震动机构(5)设置在所述圆形主钢管(1)的底部。
2.根据权利要求1所述的一种多腔钢管混凝土柱，其特征在于：所述移动板(3)由第一移动板(31)和第二移动板(32)组成，所述第一移动板(31)和所述第二移动板(32)呈垂直交错设置，所述第一移动板(31)呈竖直固定设置在所述方形钢管(2)内的中间位置上，所述第一移动板(31)的上下两侧开设有两组滑槽(33)，所述第二移动板(32)滑动设置在所述第一移动板(31)上的两组滑槽(33)内。
3.根据权利要求2所述的一种多腔钢管混凝土柱，其特征在于：每组所述扇形腔体(7)内均设有若干组分隔板(71)，若干组所述分隔板(71)均匀分布在每组所述扇形腔体(7)内，并且每组所述分隔板(71)上均开设有若干组圆形通气孔(72)。
4.根据权利要求3所述的一种多腔钢管混凝土柱，其特征在于：所述移动板(3)和若干组所述分隔板(71)均是由mn13高锰钢制成。
5.根据权利要求4所述的一种多腔钢管混凝土柱，其特征在于：每组所述承重钢梁(4)均包括固定组件(41)和承重钢材(42)组成，所述固定组件(41)设有两组，两组所述固定组件(41)结构相同，两组所述固定组件(41)对称设置在所述承重钢材(42)的两侧，所述承重钢材(42)为工字状，每组所述固定组件(41)均包括固定板(411)和固定螺栓(412)，所述固定板(411)为L型，所述固定板(411)的一侧固定设置在所述圆形主钢管(1)的外侧，所述承重钢材(42)的两侧和所述固定板(411)的另一侧均开设有若干组螺纹孔(43)，并且所述固定板(411)上的螺纹孔(43)与所述承重钢材(42)上的螺纹孔(43)相对应，若干组所述螺栓分别螺接在若干组所述螺纹孔(43)内。
6.根据权利要求5所述的一种多腔钢管混凝土柱，其特征在于：所述底部震动机构(5)包括震动底座(51)和震动组件(52)，所述震动底座(51)固定设置在所述圆形主钢管(1)的底部，并且所述震动底座(51)为中空结构，所述震动组件(52)固定设置在所述震动底座(51)内底部，并且所述震动组件(52)的顶部与所述圆形主钢管(1)固定连接。
7.根据权利要求6所述的一种多腔钢管混凝土柱，其特征在于：所述震动组件(52)包括第一震动弹簧(521)、震动架(522)、第一震动连杆(523)、第一震动座(524)、第二震动连杆(525)、第二震动弹簧(526)和第二震动座(527)，所述第一震动弹簧(521)的一端固定设置在所述震动底座(51)内底部，所述震动架(522)的底部与所述第一震动弹簧(521)的另一端固定连接，所述第一震动连杆(523)、第一震动座(524)、第二震动连杆(525)和第二震动座(527)均设有两组，两组所述第一震动连杆(523)的一端分别转动设置在所述震动架(522)的一端上，两组所述第一震动座(524)分别固定设置在所述第一震动连杆(523)的另一端上，两组所述第二震动连杆(525)的一端分别转动设置在一组所述第一震动座(524)上，所述第二震动弹簧(526)的两端分别设置在一组所述第二震动连杆(525)的中间位置上，两组所述第二震动座(527)间隔设置在所述圆形主钢管(1)的底部，并且两组所述第二震动连杆(525)的另一端分别转动设置在一组所述第二震动座(527)上。
8.根据权利要求7所述的一种多腔钢管混凝土柱，其特征在于：所述圆形主钢管(1)外侧涂有三层结构聚乙烯防腐层。
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