CN113235964A - 提高h形钢柱局部稳定的混凝土紧固结构及其安装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高H形钢柱局部稳定的混凝土紧固结构及其安装方法，所述紧固结构包括外包层和紧固件；所述外包层由高延性混凝土制成，所述紧固件包括翼缘连接件、腹板连接件、连接套管和螺母；所述外包层是通过在H形截面钢柱可能出现屈曲的部位搭设木模浇筑高延性混凝土形成，同时通过连接件和螺母加强钢柱与混凝土间的接触，并通过连接套管和螺母作为系杆连接翼缘连接件。本发明能够有效提升构件的局部稳定性，进而提高构件的整体承载力；同时作为外包层的高延性混凝土具有良好的抗裂性能和耐火性能，可以减少H形截面钢柱部分表面的防火防腐蚀涂层，能够有效提升H形截面钢柱的使用性能。

Description

提高H形钢柱局部稳定的混凝土紧固结构及其安装方法
技术领域
本发明涉及一种提高H形钢柱局部稳定的混凝土紧固结构及其安装方法，属于结构工程技术领域。
背景技术
现有钢结构建筑物或钢结构构筑物中的H形截面钢构件，其典型破坏形式为翼缘和腹板的屈曲破坏，对于钢柱其破坏位置多出现于柱底或柱顶部位。现行《钢结构设计标准》中为避免此类构件发生局部屈曲，对组成构件的板件的宽厚比作出了严格限制，但在实际使用过程中，构件仍存在局部屈曲的发生。同时对于较为薄柔的H形截面钢构件，由于局部屈曲的存在使其在工程中的应用受到了较大限制，而实际使用过程中钢材的防火问题也较为突出。针对钢构件存在的这些问题，相应的防屈曲措施和各种加固方法也被广泛研究。同时钢-混凝土组合构件能够有效提高钢构件的局部屈曲承载力，在工程中也得到了广泛应用。而高延性混凝土作为一种新型材料，以其良好的抗裂性能和耐火性能也受到广泛关注。
发明内容
本发明旨在提供一种提高H形截面钢柱局部稳定的高延性混凝土紧固结构，主要包括高延性混凝土外包层和紧固件，该发明能够有效提升H形截面钢柱的局部稳定性能，进而提高构件的整体承载力。同时制作方便，自重较轻，外包的高延性混凝土具有良好的抗裂性能和耐火性能，可以减少H形截面钢柱部分表面的防火防腐蚀涂层，能够有效提高H形截面钢柱的使用性能。本发明还提供了上述混凝土紧固结构的安装方法。
本发明提供了一种提高H形钢柱局部稳定的混凝土紧固结构，包括外包层和紧固件；所述外包层由高延性混凝土制成，所述紧固件包括翼缘连接件、腹板连接件、连接套管和螺母；所述外包层是通过在H形截面钢柱可能出现屈曲的部位搭设木模浇筑高延性混凝土形成，同时通过连接件和螺母加强钢柱与混凝土间的接触，并通过连接套管和螺母作为系杆连接翼缘连接件。
上述的提高H形钢柱局部稳定的混凝土紧固结构，翼缘连接件和腹板连接件为螺杆，二者长度不同，连接套管内刻螺纹槽。所述连接件和连接套管需通过配合两端螺母完成位置固定和安装。
翼缘连接件为螺杆，螺杆配合螺母穿过翼缘孔洞与连接套管相接，所述连接套管内部设有与螺杆外表面配套的螺纹，可转动调整位置，待翼缘连接件及连接套管位置调整居中对称后，通过拧紧两侧螺母固定位置。
上述的提高H形钢柱局部稳定的混凝土紧固结构，外包层浇筑所用木模及钢柱待连接区段翼缘、腹板需预先开孔，腹板开孔位置在腹板的中轴线两侧应对称均匀分布，翼缘开孔宜处于翼缘中轴线与板件边缘的中间位置。开孔数量取决于板件面积，孔的间距不应小于3倍的螺杆直径，孔距板的边缘及焊缝的距离不应小于2倍的螺杆直径，孔径应与螺杆直径贴合，同时需在浇筑前完成支模及紧固件的安装。
本发明提供了上述提高H形钢柱局部稳定的混凝土紧固结构的安装方法，制作时应预先支模，同时安装连接件通过螺母固定连接件的位置，并使用连接套管作为系杆连接翼缘连接件，完成安装后浇筑高延性混凝土，待混凝土达到强度能保证其表面、棱角不因拆模而受损坏即可拆除模板（由现场施工条件、养护条件所决定），通过拆卸螺母和滑动连接套管分片拆卸模具，完成上述操作后重新拧紧螺母、调整连接套管位置完成连接。
上述安装方法具体包括以下步骤：
（1）外包层在工厂完成支模浇筑，所用木模分片拆卸可重复利用；
（2）浇筑外包层所用的木模和H形截面钢柱需预先开孔，腹板开孔位置在腹板中轴线两侧应对称均匀分布，翼缘开孔宜处于翼缘中轴线与板件边缘的中间位置。开孔数量取决于板件面积，孔的间距不应小于3倍的螺杆直径，孔距板的边缘及焊缝的距离不应小于2倍的螺杆直径，孔径大小与连接件直径贴合，支模同时完成连接件安装，通过配合螺母固定连接件位置，并完成连接套管的安装，浇筑完成后通过拆卸螺母和滑动连接套管分片拆卸木模，完成后重新紧固螺母。
上述安装方法中，所述外包层所用的高延性混凝土的极限延伸率是普通混凝土的100倍以上，在处于400℃温度下时对其强度影响不大，相较普通混凝土具有更优的抗裂性能和耐火性能，能够减少H形截面钢柱部分表面的防火防腐蚀涂层。
整个安装操作完成后，使用过程中可以根据实际使用情况调整螺母的位置。
本发明的有益成果如下：
（1）本发明通过外包层与H形截面钢柱的紧密连接能够有效提高钢柱的局部稳定性能，进而提高构件的整体承载力。
（2）本发明通过连接套管作为系杆连接翼缘连接件，能够有效提高钢柱翼缘的局部稳定性能。
（3）本发明所采用的外包层由高延性混凝土制成，具有良好的抗裂性能和防火性能，可以减少H形截面钢柱部分表面的防火防腐蚀涂层，能够有效提升H形截面钢柱的使用性能。
（4）本发明加工制作方便，所述外包层自重轻，可在工厂完成制作，运输方便，不影响现场其他安装措施，制作所用模具可重复利用。
附图说明
图1为本发明一种提高H形截面钢柱局部稳定的高延性混凝土紧固结构的立体示意图；
图2为本发明一种提高H形截面钢柱局部稳定的高延性混凝土紧固结构的连接件爆炸示意图；
图3为本发明一种提高H形截面钢柱局部稳定的高延性混凝土紧固结构的施工阶段示意图；
图4为本发明一种提高H形截面钢柱局部稳定的高延性混凝土紧固结构的拆模示意图；
图5为本发明一种提高H形截面钢柱局部稳定的高延性混凝土紧固结构的连接套管示意图；
图中：1为H形钢柱，2为外包层，3为翼缘连接件，4为腹板连接件，5为连接套管，6为木模，7为螺母。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
实施例1：
为了更清楚地说明本发明，下面将结合附图对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
如图1~5所示本发明提供了一种提高H形钢柱局部稳定的混凝土紧固结构，包括外包层2和紧固件；所述外包层2由高延性混凝土制成，所述紧固件包括翼缘连接件3、腹板连接件4、连接套管5和螺母7；所述外包层是通过在H形截面钢柱可能出现屈曲的部位搭设木模浇筑高延性混凝土形成，同时通过连接件和螺母加强钢柱与混凝土间的接触，并通过连接套管和螺母作为系杆连接翼缘连接件。通过在H形截面钢柱可能出现局部屈曲的部位支模浇筑高延性混凝土外包层，同时预先开孔并通过紧固件提高外包层与钢柱的连接性能，并增设连接套管作为系杆连接翼缘连接件，进一步提高翼缘的局部稳定。
本发明提供的上述提高H形钢柱局部稳定的混凝土紧固结构，翼缘连接件3和腹板连接件4为螺杆，二者长度不同，连接套管内刻螺纹槽。所述翼缘连接件3、腹板连接件4和连接套管5需通过配合两端螺母7完成位置固定和安装。
上述的提高H形钢柱局部稳定的混凝土紧固结构，外包层浇筑所用木模及钢柱待连接区段翼缘、腹板需预先开孔，腹板开孔位置在腹板中轴线两侧应对称均匀分布，翼缘开孔宜处于翼缘中轴线与板件边缘的中间位置。开孔数量取决于板的面积，孔的间距不应小于3倍的螺杆直径，孔距板的边缘及焊缝的距离不应小于2倍的螺杆直径，孔径应与螺杆直径贴合，同时需在浇筑前完成支模及紧固件的安装。
本发明提供了上述提高H形钢柱局部稳定的混凝土紧固结构的安装方法，制作时应预先支模，同时安装连接件通过螺母固定连接件的位置，并使用连接套管作为系杆连接翼缘连接件，完成安装后浇筑高延性混凝土，待混凝土达到强度能保证其表面、棱角不因拆模而受损坏即可拆除模板，通过拆卸螺母和滑动连接套管分片拆卸模具，完成上述操作后重新拧紧螺母、调整连接套管位置完成连接。
上述安装方法具体包括以下步骤：
（1）外包层在工厂完成支模浇筑，所用木模分片拆卸可重复利用；
（2）浇筑外包层所用的木模和H形截面钢柱需预先开孔，腹板开孔位置在腹板中轴线两侧应对称均匀分布，翼缘开孔宜处于翼缘中轴线与板件边缘的中间位置。开孔数量取决于板的面积，孔的间距不应小于3倍的螺杆直径，孔距板的边缘及焊缝的距离不应小于2倍的螺杆直径，孔径大小与连接件直径贴合，支模同时完成连接件安装，通过配合螺母固定连接件位置，并完成连接套管的安装，浇筑完成后通过拆卸螺母和滑动连接套管分片拆卸木模，完成后重新紧固螺母。
上述安装方法中，所述外包层所用的高延性混凝土的极限延伸率是普通混凝土的100倍以上，在处于400℃温度下时对其强度影响不大，相较普通混凝土具有更优的抗裂性能和耐火性能，能够减少H形截面钢柱部分表面的防火防腐蚀涂层。
图3为本发明一种提高H形截面钢柱局部稳定的高延性混凝土紧固结构的施工阶段示意图；图3还未浇筑混凝土，是施工阶段搭模俯视图，图1是浇筑完成后的示意图。
如图4、图5所示施工时应预先支模同时配合螺母完成连接件及连接套管位置的固定与安装。具体的安装过程如下：制作时应预先支模，同时安装连接件通过螺母固定连接件的位置，并使用连接套管作为系杆连接翼缘连接件，完成安装后浇筑高延性混凝土，待混凝土强度达到能保证其表面、棱角不因拆模而受损坏即可拆除模板，通过拆卸螺母和滑动连接套管分片拆卸模具，完成上述操作后重新拧紧螺母、调整连接套管位置完成连接；整个操作完成后，使用过程中可以根据实际使用情况调整螺母的位置。安装连接套管时需从左到右顺序安装，即翼缘连接件（左）-连接套管-翼缘连接件（右）。
本发明的上述实例仅仅是为说清楚本发明所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定，也不应将任何附图视为限制所涉及的权利要求。对于本领域技术人员而言，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构形式，均应属于本发明的保护之列。

Claims (6)

1.一种提高H形钢柱局部稳定的混凝土紧固结构，其特征在于：包括外包层和紧固件；所述外包层由高延性混凝土制成，所述紧固件包括翼缘连接件、腹板连接件、连接套管和螺母；所述外包层是通过在H形截面钢柱可能出现屈曲的部位搭设木模浇筑高延性混凝土形成，同时通过连接件和螺母加强钢柱与混凝土间的接触，并通过连接套管和螺母作为系杆连接翼缘连接件。
2.根据权利要求1所述的提高H形钢柱局部稳定的混凝土紧固结构，其特征在于：翼缘连接件和腹板连接件为螺杆，二者长度不同，连接套管内刻螺纹槽；所述连接件和连接套管需通过配合两端螺母完成位置固定和安装。
3.根据权利要求1所述的提高H形钢柱局部稳定的混凝土紧固结构，其特征在于：外包层浇筑所用木模及钢柱待连接区段翼缘、腹板需预先开孔，腹板开孔位置在腹板中轴线两侧应对称均匀分布，翼缘开孔处为翼缘中轴线与板件边缘的中间位置；开孔数量取决于板件面积，孔的间距不应小于3倍的螺杆直径，孔距板的边缘及焊缝的距离不应小于2倍的螺杆直径，孔径应与螺杆直径贴合，同时需在浇筑前完成支模及紧固件的安装。
4.一种权利要求1~3任一项所述的提高H形钢柱局部稳定的混凝土紧固结构的安装方法，其特征在于：制作时应预先支模，同时安装连接件通过螺母固定连接件的位置，并使用连接套管作为系杆连接翼缘连接件，完成安装后浇筑高延性混凝土，待混凝土达到强度能保证其表面、棱角不因拆模而受损坏即可拆除模板，通过拆卸螺母和滑动连接套管分片拆卸模具，完成上述操作后重新拧紧螺母、调整连接套管位置完成连接。
5.根据权利要求4所述的提高H形钢柱局部稳定的混凝土紧固结构的安装方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）外包层在工厂完成支模浇筑，所用木模分片拆卸可重复利用；
（2）浇筑外包层所用的木模和H形截面钢柱需要预先开孔，腹板开孔位置在腹板中轴线两侧应对称均匀分布，翼缘开孔处为翼缘中轴线与板件边缘的中间位置；开孔数量取决于板件面积，孔的间距不应小于3倍的螺杆直径，孔距板的边缘及焊缝的距离不应小于2倍的螺杆直径，孔径大小与连接件直径贴合，支模同时完成连接件安装，通过配合螺母固定连接件位置，并完成连接套管的安装，浇筑完成后通过拆卸螺母和滑动连接套管分片拆卸木模，完成后重新紧固螺母。
6.根据权利要求5所述的提高H形钢柱局部稳定的混凝土紧固结构的安装方法，其特征在于：所述外包层所用的高延性混凝土的极限延伸率是普通混凝土的100倍以上，在处于400℃温度下时对其强度影响不大，相较普通混凝土具有更优的抗裂性能和耐火性能，能够减少H形截面钢柱部分表面的防火防腐蚀涂层。
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