CN114961103B - 一种钢桁架钢管混凝土组合柱连体结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑连体结构技术领域，具体涉及一种钢桁架钢管混凝土组合柱连体结构；包括竖向的钢管和与钢管配合使用且能将其上部密封的配合杆，钢管外周套设有与之同轴的外壳，外壳底部固定安装外周与之齐平的底板，钢管下端固定连接底板对应侧，外壳上端固定安装将其密封的顶板，钢管上端贯穿顶板，外壳为四角为圆角且四周为凹面朝外的类矩形结构，钢管与外壳的四角处均设有支撑加固结构，钢管与外壳四周之间设有数个呈上下均布的活动插接结构；本发明构思新颖，设计独特，外壳采用独特的整体为波浪形的类矩形结构，有效地增大整个装置的抗扭刚度，第二弧形板竖向也为波浪形结构，能够有效地提升整个装置的抗侧刚度，从多个维度提升稳定性能。

Description

一种钢桁架钢管混凝土组合柱连体结构

技术领域

本发明涉及建筑连体结构技术领域，具体涉及一种钢桁架钢管混凝土组合柱连体结构。

背景技术

钢桁架是指用钢材制造的桁架，工业与民用建筑的屋盖结构、吊车梁、桥梁和水工闸门等，常用钢桁架作为主要承重构件，而钢桁架在安装前，需要在混凝土基体内预埋钢管混凝土组合柱连体结构，再将钢桁架安装在混凝土基体上，因此对于预埋至混凝土中的组合柱连体结构，不仅需要便于安装操作，同时还需要具备很好的抗侧刚度和抗扭刚度，从而维持钢桁架的稳定性，但是现有技术中的连体结构，大多抗扭刚度不够，且与混凝土之间的连接性不强。

发明内容

为解决现有技术存在的大多抗扭刚度不够，且与混凝土之间的连接性不强的问题，本发明提供了一种钢桁架钢管混凝土组合柱连体结构。

本发明的技术方案为：

本发明提供了一种钢桁架钢管混凝土组合柱连体结构，包括竖向的钢管和与钢管配合使用且能将其上部密封的配合杆，钢管外周套设有与之同轴的外壳，外壳底部固定安装外周与之齐平的底板，钢管下端固定连接底板对应侧，外壳上端固定安装将其密封的顶板，钢管上端贯穿顶板，外壳为四角为圆角且四周为凹面朝外的类矩形结构，外壳壁厚小于钢管壁厚，钢管与外壳的四角处均设有支撑加固结构，钢管与外壳四周之间设有数个呈上下均布的活动插接结构，且活动插接结构均能沿外壳对应侧及横管水平移动且与之间隙配合，活动插接结构内端均朝向钢管的轴线，每个活动插接结构均设有限位密封结构，配合杆与外壳等高，初始时，配合杆与钢管分离，限位密封结构将外壳内侧进行密封封堵，在使用时，在外壳外部进行混凝土浇筑，钢管上端与抽真空装置连接并对外壳内进行抽真空操作，活动插接结构向钢管内侧移动，同时限位密封结构不再将外壳密封封堵，使得混凝土进入外壳及钢管内并将其填满，不再进行抽真空，再将配合杆自钢管上端打入，配合杆将钢管上部密封的同时将活动插接结构均向钢管外侧进行推顶，且使得活动插接结构外周的限位密封结构将外壳对应侧进行推顶，使得外壳对应侧发生形变形成波浪形结构。

进一步的，外壳包括四块凹面朝向钢管的第一弧形板和四块凸面朝向钢管的第二弧形板，外壳由第一弧形板和第二弧形板交替分布且首尾连接成类矩形结构。

进一步的，活动插接结构包括开设于钢管外周的数个呈上下均布的第一通孔，第二弧形板外周开设与第一通孔一一对应的第二通孔，第一通孔与第二通孔之间均设有水平的插杆，插杆内端均为下降的楔面，插杆内端均贯穿对应的第一通孔且与之间隙配合，插杆外端均贯穿对应的第二通孔且与之间隙配合，所述的限位密封结构为固定安装于插杆外周的挡环，挡环位于钢管与第二弧形板之间，挡环外径大于第一通孔、第二通孔孔径，插杆外端为锥形。

进一步的，插杆为方管，且第一通孔、第二通孔均为方形通孔，插杆在对应的第一通孔、第二通孔内不能转动。

更进一步的，配合杆包括位于上方的圆盘和位于下方的竖杆，竖杆与圆盘同轴，圆盘外径与钢管内径相等且圆盘外周能与钢管上部内侧密封连接，竖杆外周开设与插杆一一对应的弧形凹槽，插杆内端均能与对应的弧形凹槽插接配合。

更进一步的，支撑加固结构包括固定安装于外壳四角处的数个呈竖向均布的弧形的支撑板，支撑板的凸面一侧与外壳的凹面固定连接，支撑板凹面侧中部与钢管之间均固定安装加强筋。

本发明所达到的有益效果为：

本发明构思新颖，设计独特，外壳采用独特的整体为波浪形的类矩形结构，采用可水平移动的插杆及其外周的挡环设计，在使用时通过抽真空装置进行配合，使得插杆向钢管内侧移动，从而使得挡环不再将对应的第二通孔密封封堵，且促进混凝土从外壳外部经过第二通孔、第一通孔向装置内部进行填满，且使得混凝土进入外壳内部的第二空腔和钢管内部的第一空腔并将其填满，使得混凝土与整个装置结合呈一个整体，能够有效地增大整个装置的抗扭刚度；同时通过配合杆的打入，不仅能够将整个装置进行密封，且在配合杆打入钢管内部的过程中，竖杆外周凹凸不平的弧形凹槽使得装置内上部的插杆不断的水平往复移动，使得插杆在配合杆打入的过程中相当于震动棒，从而通过插杆的震动使得整个装置内部及外壳外侧的混凝土更加均匀紧密，提升混凝土结构稳定性，同时配合杆的打入使得挡环将对应的第二通孔进行密封封堵，从而使得整个装置为一个密封的整体，不仅使得整个装置内部充满混凝土，减少外部的腐蚀，增强其使用寿命，且增大整个装置的重量，使得其稳定性更强；尤其配合杆的打入使得挡环将第二通孔密封封堵，挡环推顶及混凝土的共同作用使得第二弧形板产生形变，从而第二弧形板竖向也为波浪形结构，能够有效地提升整个装置的抗侧刚度，并通过插杆外端插入外壳外部的混凝土中，加强整个装置与外部混凝土之间的联系，从多个维度提升整个装置的稳定性能，从而为钢桁架提供稳定的基础。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图。

图2是配合杆的结构示意图。

图3是图1中沿A-A线的剖视图。

图4是图1中Ⅰ局部的放大图。

图5是本发明的施工安装状态图。

图6是本发明的使用状态图。

图7是图6中Ⅱ局部的放大图。

图8是图6中Ⅲ局部的放大图。

具体实施方式

为便于本领域的技术人员理解本发明，下面结合附图说明本发明的具体实施方式。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

在本申请的描述中，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。

需要说明的是，当组件被称为“装设于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1~8所示，本发明提供了一种钢桁架钢管混凝土组合柱连体结构，包括竖向的圆形的钢管1和配合杆15，钢管1的外周套设有与之同轴的外壳2，外壳2包括四块凹面朝向钢管的第一弧形板3和四块凸面朝向钢管的第二弧形板4，钢管1壁厚大于外壳2的厚度，且第一弧形板3与第二弧形板4交替分布首尾相接，外壳2为类似矩形的结构，第一弧形板3分别位于外壳2的四角处，第二弧形板4则分别位于外壳2的四边位置，如图3中所示，这样外壳2则相当于一个类似矩形的波浪形结构，这样设计是为了当外壳2外侧包裹混凝土形成连体时，在混凝土结构凝固以后，波浪形的结构不易发生扭转，从而提升连体的稳定性，且能够扭转力承受能力更强。

当然外壳2也可以是一体成型结构，即外壳2四角均为圆角且四周为凸面朝向钢管的弧形的类矩形结构，这样生产加工更加方便，且一体结构的整体性更加，稳定性更强。

钢管1与外壳2同轴，第一弧形板3凹面一侧朝向钢管1，第一弧形板3凹面侧均固定安装数个呈上下均布的凹面朝向钢管1的弧形的支撑板6，支撑板6凹面中部均与钢管1对应侧之间固定安装水平的加强筋7，如图3中所示，这样设计是通过加强筋7与支撑板6的配合，加强钢管1与外壳2整体结构之间的稳定性，同时通过支撑板6对第一弧形板3进行支撑，防止第一弧形板3受到外力发生变形，提升第一弧形板3的整体支撑力。

第二弧形板4凸面侧朝向钢管1，第二弧形板4凹面侧中部开设数个沿竖向均布的第一通孔8，钢管1外周开设与第一通孔8一一对应且同轴的第二通孔9，第一通孔8内均设有与之同轴的插杆10，插杆10的内端均贯穿对应的第二通孔9位于钢管1内部，插杆10的外端均贯穿对应的第一通孔8位于外壳2外部，插杆10的内端均为下降的楔形，且插杆10的外端均为锥形，插杆10外周均固定安装挡环11，挡环11位于外壳2与钢管1之间靠近第一通孔8一侧，挡环11的外径大于第一通孔8、第二通孔9的内径，这样挡环11始终位于外壳2与钢管1之间，且插杆10能够沿对应的第一通孔8、第二通孔9水平移动。

其中一种实施方式是插杆10为方形，且第一通孔8、第二通孔9均采用方形结构，插杆10能沿第一通孔8、第二通孔9水平移动而不能进行转动，这样在外壳2外部进行混凝土浇筑时，插杆10不会发生转动，从而确保插杆10内端为下降的楔形。

外壳2底部固定安装外周与之齐平的底板5，钢管1下端固定连接底板5顶面中部，外壳2上端固定安装将其密封封闭的顶板12，钢管1的上端贯穿顶板12且与之固定连接，钢管1的上端位于顶板12上方，如图1中所示，在钢管1内部形成第一空腔，在钢管1与外壳2之间形成第二空腔，配合杆15包括竖杆13和圆盘14，圆盘14固定安装于竖杆13上端，且圆盘14外径与钢管1内径相等，配合杆15与钢管1等高，竖杆13外周开设与插杆10一一对应的弧形凹槽16，竖杆13下端为锥形，在使用时，插杆10的内端楔形均能插入对应的弧形凹槽16内，且圆盘14外周与钢管1上端内侧密封连接。

工作原理：安装使用时，初始时，如图5中所示，外壳2与配合杆15处于分离状态，且在进行混凝土浇筑前，在外壳2四周安装竖向的与钢管1等高的模板18，通过模板18将外壳2外周进围住，这是建筑施工浇筑中的常规操作，不再赘述，此时所有的第一弧形板3均处于竖直状态，挡板11将对应的第一通孔8内端进行密封遮挡，钢管1上端通过连接管19连接抽真空装置，通过抽真空装置使得钢管1内处于真空状态，从而使得插杆10内端均沿对应的第二通孔9向钢管1内部移动，使得挡板11随对应的插杆10向钢管1移动，从而使得第二空腔通过第一通孔8与外部相通，同时自外壳2外侧进行混凝土浇筑，将混凝土浇筑在外壳2与模板18之间，此时由于挡板11未将对应的第一通孔8密封封挡，且在抽真空装置的作用下，使得外壳2外部的混凝土经过第一通孔8流入外壳2，且流入外壳2内部的混凝土经过第二通孔进入钢管1内部，从而在混凝土浇筑的过程中，使得外壳2与钢管1之间的第二空腔内填满混凝土，且钢管1内也填满混凝土；然后再通过机械设备将配合杆15打入钢管1内部，在将配合杆15打入钢管1时，使得竖杆13外周的弧形凹槽16与插杆10位置对应，在配合杆15打入的过程中，竖杆13下端为锥形，便于配合杆15的伸入，同时由于插杆10与弧形凹槽16一一对应，此时所有的插杆10均在混凝土及抽真空的作用下处于向钢管1内移入的状态，即位于同一水平面的数根以钢管1为中心发散的插杆10内端所围成的圆周直径小于竖杆13的外径，因此在竖杆13打入钢管1中的过程中，竖杆13的外周自上而下推顶钢管1内的插杆10，使得插杆10向外部进行移动，且由于竖杆13外周的弧形凹槽16跟插杆10一一对应且呈上下分布，使得竖杆13外周在竖向处于凹凸不平的状态，因此竖杆13的打入，数次推动钢管1上部的插杆10，使得插杆10沿对应的第二通孔9、第一通孔8向外侧移动，从而此时插杆10相当于一个震动棒将外壳2外周的混凝土震荡均匀，使得外壳2外周的混凝土结构更加密集紧实，同时外部的混凝土对外壳2向内侧的推力，且第二弧形板4采用较薄的钢板，在竖杆13推顶插杆10向外移动的过程中，挡环11推动外壳2向外部移动，挡环11对外壳2向外部的推顶力，使得第二弧形板4在竖杆13打入的过程中发生形变，如图8中所示，从而当配合杆15完全打入钢管1内后，整体结构如图6中所示，第一空腔、第二空腔以及外壳2外周均填满混凝土，将整个装置与混凝土结合成一体结构，整个装置为其上方钢桁架的安装提供稳定的支撑，整个装置不易于混凝土分离确保上方钢桁架的稳定性，同时第二弧形板4外周的受到混凝土及挡环的双向推力呈波浪形结构，整个装置竖向呈波浪形结构使得整个装置竖向与混凝土结合的更加稳定且不易分离，且横向也为波浪形结构提升整个装置横向的抗扭刚度，从而从多个维度上确保整个装置与混凝土相结合的稳定性能，在钢桁架的安装中以钢管1作为连接基础。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种钢桁架钢管混凝土组合柱连体结构，其特征在于：包括竖向的钢管和与钢管配合使用且能将其上部密封的配合杆，钢管外周套设有与之同轴的外壳，外壳底部固定安装外周与之齐平的底板，钢管下端固定连接底板对应侧，外壳上端固定安装将其密封的顶板，钢管上端贯穿顶板，外壳为四角为圆角且四周为凹面朝外的类矩形结构，外壳壁厚小于钢管壁厚，钢管与外壳的四角处均设有支撑加固结构，钢管与外壳四周之间设有数个呈上下均布的活动插接结构，且活动插接结构均能沿外壳对应侧及横管水平移动且与之间隙配合，活动插接结构内端均朝向钢管的轴线，每个活动插接结构均设有限位密封结构，配合杆与外壳等高，初始时，配合杆与钢管分离，限位密封结构将外壳内侧进行密封封堵，在使用时，在外壳外部进行混凝土浇筑，钢管上端与抽真空装置连接并对外壳内进行抽真空操作，活动插接结构向钢管内侧移动，同时限位密封结构不再将外壳密封封堵，使得混凝土进入外壳及钢管内并将其填满，不再进行抽真空，再将配合杆自钢管上端打入，配合杆将钢管上部密封的同时将活动插接结构均向钢管外侧进行推顶，且使得活动插接结构外周的限位密封结构将外壳对应侧进行推顶，使得外壳对应侧发生形变形成波浪形结构；所述的活动插接结构包括开设于钢管外周的数个呈上下均布的第一通孔，第二弧形板外周开设与第一通孔一一对应的第二通孔，第一通孔与第二通孔之间均设有水平的插杆，插杆内端均为下降的楔面，插杆内端均贯穿对应的第一通孔且与之间隙配合，插杆外端均贯穿对应的第二通孔且与之间隙配合，所述的限位密封结构为固定安装于插杆外周的挡环，挡环位于钢管与第二弧形板之间，挡环外径大于第一通孔、第二通孔孔径，插杆外端为锥形。

2.根据权利要求1所述的一种钢桁架钢管混凝土组合柱连体结构，其特征在于：所述的外壳包括四块凹面朝向钢管的第一弧形板和四块凸面朝向钢管的第二弧形板，外壳由第一弧形板和第二弧形板交替分布且首尾连接成类矩形结构。

3.根据权利要求2所述的一种钢桁架钢管混凝土组合柱连体结构，其特征在于：所述的插杆为方管，且第一通孔、第二通孔均为方形通孔，插杆在对应的第一通孔、第二通孔内不能转动。

4.根据权利要求3所述的一种钢桁架钢管混凝土组合柱连体结构，其特征在于：所述的配合杆包括位于上方的圆盘和位于下方的竖杆，竖杆与圆盘同轴，圆盘外径与钢管内径相等且圆盘外周能与钢管上部内侧密封连接，竖杆外周开设与插杆一一对应的弧形凹槽，插杆内端均能与对应的弧形凹槽插接配合。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种钢桁架钢管混凝土组合柱连体结构，其特征在于：所述的支撑加固结构包括固定安装于外壳四角处的数个呈竖向均布的弧形的支撑板，支撑板的凸面一侧与外壳的凹面固定连接，支撑板凹面侧中部与钢管之间均固定安装加强筋。