CN114809450A - 一种带钢腰环板的钢管混凝土柱及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土木工程领域，公开了一种带钢腰环板的钢管混凝土柱及施工方法，其中该带钢腰环板的钢管混凝土柱，包括钢管、混凝土，所述钢管设有钢腰环板，所述钢腰环板中心区域设有贯通空腔，所述混凝土浇筑在所述钢管的内部及所述贯通空腔。本发明提供的施工方法，将钢腰环板横向贯通所述钢管，并与所述钢管通过法兰连接法或坡口焊缝连接；所述钢腰环板中间形成贯通空腔以保证混凝土浇筑的整体性。本发明提供的钢腰环板可以有效约束所述钢管与所述混凝土的侧向变形，提高钢管混凝土柱的承载能力与抗震延性。

Description

一种带钢腰环板的钢管混凝土柱及施工方法

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，特别涉及一种带钢腰环板的钢管混凝土柱及施工方法。

背景技术

混凝土抗压强度高，但变形能力较差，钢材具有很好的变形性能，但在受压时容易发生失稳。将钢管与混凝土结合形成钢管混凝土柱能够很好的发挥两种材料的优点。一方面，钢管为混凝土提供侧向约束，有效提高混凝土的抗压承载力。另一方面，由于混凝土的存在，减缓或阻止了钢管的失稳。因此钢管混凝土柱具有承载力高，延性好，抗震性能突出等优点。

现有研究表明，钢管混凝土柱的抗压承载力高于相应的钢管与混凝土各自受压承载力之和。这是由于钢管混凝土柱在承受竖向荷载时，钢管为混凝土提供了侧向约束，使混凝土三向受压，继而提高了混凝土的承载能力。但同时，钢管受到混凝土膨胀而产生侧向变形，当承受的竖向荷载较大时，钢管由于侧向变形较大，失去了对混凝土的约束作用，钢管混凝土柱随即失去承载能力。

发明内容

为了克服上述的缺点，本发明提供一种带钢腰环板的钢管混凝土柱，通过改进结构设计，配合施工方法，以提高钢管混凝土柱的承载能力与抗震延性。同时，本发明提供一种带钢腰环板的钢管混凝土柱的施工方法。

本发明提供的技术方案如下：

一种带钢腰环板的钢管混凝土柱，包括钢管、混凝土，所述钢管设有钢腰环板，所述钢腰环板中心区域设有一贯通空腔，所述混凝土浇筑在所述钢管的内部及所述贯通空腔。

所述钢管的横截面可为圆形、多边形中的至少一种。

所述钢腰环板的横截面外环可为圆形、多边形中的至少一种，所述钢腰环板的所述贯通空腔可为圆形、多边形中的至少一种。

所述贯通空腔的纵向中心线与所述钢管的纵向中心线重合，所述贯通空腔的面积小于所述钢管的横截面面积。

优选地，所述钢腰环板设置在所述钢管的腰部区域。

优选地，所述贯通空腔为圆形，所述贯通空腔的直径不小于200mm。

在一些实施例中，至少两个所述钢腰环板通过法兰连接，固定设置在所述钢管上。所述钢腰环板与所述钢管连接处向外存在延伸端部，所述延伸端部可设有若干螺钉孔，所述若干螺钉孔与法兰盘螺栓位置相对应，所述延伸端部的长度满足所述法兰连接所需的螺孔端距。

在另外一些实施例中，所述钢腰环板也可以通过坡口焊缝连接，固定连接所述钢管。所述钢腰环板与所述钢管连接处向外存在延伸端部，所述延伸端部的长度为25mm～30mm。

优选地，至少一个所述钢腰环板设置在所述钢管的腰部区域。

一种带钢腰环板的钢管混凝土柱的施工方法，其包括如下步骤：

1)在钢腰环板的中心区域设有贯通空腔，通过法兰连接、坡口焊缝任意一种连接方法将至少一个钢腰环板固定连接在钢管上；

2)将混凝土浇筑填满已固定连接有钢腰环板的钢管的内部及贯通空腔。

本发明提供的带钢腰环板的钢管混凝土柱及施工方法，具有如下的有益效果：

1、本发明提供的带钢腰环板的钢管混凝土柱及施工方法，通过在钢管混凝土柱身变形较大处增加一个或多个钢腰环板，有效减缓或阻止钢管的侧向变形，从而使得核心混凝土持续受到钢管的侧向约束，进一步提高钢管混凝土柱的承载能力与抗震延性；

2、本发明的钢腰环板显著提升了钢管对核心混凝土的约束效率，从而有效地提高了钢管混凝土柱的受压承载力；

3、本发明通过约束钢管侧向变形，限制了钢管局部屈曲的发生，提升了钢管材料的强度利用率；

4、本发明钢腰环板的外伸部分可以作为柱身外部防火板材在安装时的支撑构件。

附图说明

图1是本发明实施例双层钢腰环板的圆钢管混凝土柱平剖图；

图2是本发明实施例双层钢腰环板的圆钢管混凝土柱立剖图；

图3是本发明实施例单层钢腰环板的方钢管混凝土柱平剖图；

图4是本发明实施例单层钢腰环板的方钢管混凝土柱立剖图；

图标：1是钢管，2是钢腰环板，3是混凝土，4是螺栓，5是焊缝，6是贯通空腔，7是延伸端部

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，下述的实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的试验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

实施例一：

本实施例形成的钢管混凝土柱采用法兰连接，具体方案如下：

参见图1及图2，本实施例提供的带钢腰环板的钢管混凝土柱，包括钢管1、混凝土3，钢管1的腰部区域设有两个钢腰环板2，两个钢腰环板2中心区域设有一贯通空腔6。钢管1的横截面为圆形，钢腰环板的横截面外环为圆形，贯通空腔为圆形，贯通空腔的直径不小于200mm。

具体施工(安装)步骤为：首先将钢管1端部刨平顶紧置于两个钢腰环板2上，然后通过焊缝5将钢管1连接于钢腰环板2上，随后利用螺栓4将两个钢腰环板2的延伸端部7紧密连接，最后在钢管1中浇筑混凝土3，混凝土3填充钢管1的内部及贯通空腔6。

实施例二：

本实施例形成的钢管混凝土柱采用坡口焊缝连接，具体方案如下：

参见图3及图4，一种带钢腰环板的钢管混凝土柱，包括钢管1、混凝土3，钢管1的腰部区域设有一个钢腰环板2，钢腰环板2中心区域设有一贯通空腔6。钢管1的横截面为矩形，钢腰环板的横截面外环为矩形，贯通空腔为圆形，贯通空腔的直径不小于200mm。

具体施工(安装)流程步骤为：首先将钢管1端部刨平顶紧置于钢腰环板2上，在钢管1和钢腰环板2连接处形成焊缝5，焊缝5为一坡口焊缝，通过焊接工艺将钢管1连接于钢腰环板2上，最后在钢管1中浇筑混凝土3，混凝土3填充钢管1的内部及贯通空腔6。

本发明上述实施例，其钢腰环板显著提升了钢管对核心混凝土的约束效率，进而提高了钢管混凝土柱的受压承载力；通过约束钢管侧向变形，限制了钢管局部屈曲的发生，提升了钢管材料的强度利用率；钢腰环板的外伸部分可以作为柱身外部防火板材在安装时的支撑构件。

本发明提供的施工方法，将钢腰环板横向贯通所述钢管，并与所述钢管通过法兰连接法或坡口焊缝连接；所述钢腰环板中间形成贯通空腔以保证混凝土浇筑的整体性。本发明提供的钢腰环板可以有效约束所述钢管与所述混凝土的侧向变形，提高钢管混凝土柱的承载能力与抗震延性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种带钢腰环板的钢管混凝土柱，包括钢管(1)、混凝土(3)，其特征在于：所述钢管设有钢腰环板(2)，所述钢腰环板(2)中心区域设有贯通空腔(6)，所述混凝土(3)浇筑在所述钢管(1)的内部及所述贯通空腔(6)。

2.如权利要求1所述带钢腰环板的钢管混凝土柱，其特征在于：所述贯通空腔(6)的纵向中心线与所述钢管(1)的纵向中心线重合，所述贯通空腔(6)的横截面积小于所述钢管(1)的横截面面积。

3.如权利要求2所述带钢腰环板的钢管混凝土柱，其特征在于：所述贯通空腔(6)为圆形，所述贯通空腔(6)的直径不小于200mm。

4.如权利要求1所述带钢腰环板的钢管混凝土柱，其特征在于：至少一个所述钢腰环板(2)设置在所述钢管(1)上。

5.如权利要求4所述带钢腰环板的钢管混凝土柱，其特征在于：至少两个所述钢腰环板(2)通过法兰连接法设置在所述钢管(1)上。

6.如权利要求5所述带钢腰环板的钢管混凝土柱，其特征在于：所述钢腰环板(2)与所述钢管(1)连接处向外形成延伸端部(7)，所述延伸端部(7)有若干螺钉孔，所述若干螺钉孔与螺栓位置相对应。

7.如权利要求1所述带钢腰环板的钢管混凝土柱，其特征在于：所述钢腰环板(2)通过坡口焊缝(5)固定连接所述钢管(1)。

8.如权利要求7所述带钢腰环板的钢管混凝土柱，其特征在于：所述钢腰环板(2)与所述钢管(1)连接处向外形成延伸端部(7)，所述延伸端部(7)的长度为25mm～30mm。

9.一种如权利要求1-8任意一项所述带钢腰环板的钢管混凝土柱的施工方法，其特征在于，其包括如下步骤：在所述钢腰环板(2)的中心区域设有贯通空腔(6)，通过所述法兰连接法、所述坡口焊缝任意一种连接方法将至少一个所述钢腰环板(2)固定连接所述钢管(1)。

10.如权利要求9所述带钢腰环板的钢管混凝土柱的施工方法，其特征在于：将所述混凝土(3)浇筑填满已连接所述钢腰环板(2)的所述钢管(1)内部及所述贯通空腔(6)。

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