CN115306078B - 螺旋箍筋增强钢管混凝土结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑施工技术领域，尤其涉及一种螺旋箍筋增强钢管混凝土结构，包括钢管混凝土结构本体，钢管混凝土结构本体由圆形钢管、现浇高强度混凝土柱、筋笼和内置增强型钢架四部分组成，筋笼包括均匀排布的立筋、套设在立筋外围的螺旋箍筋和位于立筋内周的加劲箍筋，靠近加劲箍筋的立筋外设置有呈U型状设计的定位夹紧箍，内置增强型钢架包括呈三角状设计的连接架和与连接架相内切的异形型钢架，异形型钢架内开设有连接孔，连接孔内设置有两端部呈钩状设计的锚接钢筋，其另一端与立筋相禁锢。本发明有效改善钢管混凝土应对突发灾害环境下约束作用的工作性能，合理配置钢管混凝土主筋及加劲箍筋的连接，提高构件承载力、延性，提升抗震性能。

Description

螺旋箍筋增强钢管混凝土结构

技术领域

本发明属于建筑施工技术领域，尤其涉及一种螺旋箍筋增强钢管混凝土结构。

背景技术

钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土并捣实而形成、且钢管及其核心混凝土能共同承受外荷载作用的结构构件，按截面形式不同，可分为圆钢管混凝土，方、矩形钢管混凝土和多边形钢管混凝土等，加大钢管的强度和刚度。一般的，我们把混凝土强度等级在C50以下的钢管混凝土称为普通钢管混凝土；混凝土强度等级在C50以上的钢管混凝土称为钢管高强混凝土；混凝土强度等级在C100以上的钢管混凝土称为钢管超高强混凝土。

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；钢管混凝土结构在受力过程中，钢管对核心混凝土形成刚性约束作用，使混凝土处于三向受压状态，极大的提高了混凝土的抗压强度，构件的延性性能明显改善，耗能能力大大提高，延缓了钢管内核心混凝土的脆性破坏，具有优越的抗震性能。

实际作业过程中，建筑的布置规划过程，不可避免的会考虑灾害因素，如火灾，地震等，其对于钢管混凝土的整体强度又提出了更高的要求；尤其是对于现有主筋外套设螺旋箍筋结构来说，主筋受力后压屈会相对容易出现局部屈曲，其对于混凝土的约束作用欠佳，进而，会造成其混凝土结构的承载能力和延性相对较差、抗震性能不高，影响了实际应用效果；因此，如何改善钢管混凝土在应对突发灾害环境下约束作用的工作性能，配合螺旋箍筋参与承受载荷，以防止主筋受力后压屈，并合理配置钢管混凝土主筋及加劲箍筋的连接，提高结构构件的承载力和延性，提升构件抗震性能，成为了亟待解决的问题，为此，我们提供了一种螺旋箍筋增强钢管混凝土结构。

发明内容

本发明针对上述所存在的技术问题，提出一种设计合理、结构简单、加工方便且能够有效改善钢管混凝土在应对突发灾害环境下约束作用的工作性能，配合螺旋箍筋参与承受载荷，以防止主筋受力后压屈，并合理配置钢管混凝土主筋及加劲箍筋的连接，提高结构构件的承载力和延性，提升构件抗震性能的螺旋箍筋增强钢管混凝土结构。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为一种螺旋箍筋增强钢管混凝土结构，包括钢管混凝土结构本体，所述钢管混凝土结构本体由圆形钢管、现浇高强度混凝土柱、筋笼和内置增强型钢架四部分组成，所述筋笼包括均匀排布的立筋、套设在立筋外围的螺旋箍筋和位于立筋内周的加劲箍筋，螺旋箍筋的两端部握箍在立筋外周，靠近所述加劲箍筋的立筋外设置有呈U型状设计的定位夹紧箍，所述定位夹紧箍设置有四个且呈矩形状排布，所述内置增强型钢架包括呈三角状设计的连接架和与连接架相内切的异形型钢架，异形型钢架由三个T型钢呈环状阵列排布且焊接而成，所述异形型钢架内开设有连接孔，所述连接孔内设置有两端部呈钩状设计的锚接钢筋，其另一端与立筋相禁锢，六个所述锚接钢筋为一组，其分别与连接孔和立筋就近连接且关于加劲箍筋相对对称，未连接所述锚接钢筋的立筋外周设置有连接横筋，四个所述连接横筋为一组，分别与相邻的立筋相连接且构成矩形形状。

作为优选，所述加劲箍筋设置有三个且等距排布，所述定位夹紧箍为一个经折弯成U型状的钢筋构成，且其两端朝向垂直其所在的平面进行折弯制成，所述定位夹紧箍一侧外周设置有键形板，并套设在其端部，所述键形板一侧的定位夹紧箍端部设置有连接螺母，定位夹紧箍环绕在螺旋箍筋的外周进行禁锢，并套设在立筋上。

作为优选，所述连接架外周边角处设置有用于提升连接架与加紧箍筋连接稳定性且与加劲箍筋外周内侧相适配的加强板，所述异形型钢架外周还开设有与加劲箍筋相适配的弧形槽。

作为优选，所述异形型钢架的相邻两个T型钢之间设置有加强筋，所述加强筋呈等腰梯形状设计，且其两端分别抵靠在相邻两个T型钢的侧边。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，

1、本发明提供的一种螺旋箍筋增强钢管混凝土结构，通过设置的筋笼与内置增强型钢架对内外混凝土起到约束作用，参与载荷，前者起到防止主筋受力后压屈和有效固定立筋位置的作用，加强固定整体立筋设立的稳定，后者增加了本钢管混凝土结构的承载能力，构件坑震和抗裂性能明显，同时能够实现合理配置钢管混凝土主筋及加劲箍筋的连接，提高结构构件的承载力和延性，且施工便捷；本发明设计合理、结构简单、加工方便且能够有效改善钢管混凝土在应对突发灾害环境下约束作用的工作性能，配合螺旋箍筋参与承受载荷，以防止主筋受力后压屈，并合理配置钢管混凝土主筋及加劲箍筋的连接，提高结构构件的承载力和延性，提升构件抗震性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为螺旋箍筋增强钢管混凝土结构的结构示意图；

图2为螺旋箍筋增强钢管混凝土结构的结构正视图；

图3为螺旋箍筋增强钢管混凝土结构的结构俯视图；

图4为筋笼和内置增强型钢架结构相连接的结构示意图；

图5为异形型钢架的结构示意图；

图6为连接架的结构示意图；

图7为定位夹紧箍的结构示意图；

图8为定位夹紧箍另一视角的结构示意图；

图9为锚接钢筋的结构示意图；

图10为异形型钢架另一种形式的结构示意图；

图11为设置有图10结构的螺旋箍筋增强钢管混凝土结构的结构示意图；

以上各图中，1、钢管混凝土结构本体；2、圆形钢管；3、现浇高强度混凝土柱；4、筋笼；41、立筋；42、螺旋箍筋；43、加劲箍筋；5、内置增强型钢架；51、连接架；52、异形型钢架；511、加强板；521、T型钢；522、连接孔；523、弧形槽；6、定位夹紧箍；61、键形板；62、连接螺母；7、锚接钢筋；8、连接横筋；9、加强筋。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

实施例，如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11所示，一种螺旋箍筋增强钢管混凝土结构，包括钢管混凝土结构本体1，钢管混凝土结构本体1由圆形钢管2、现浇高强度混凝土柱3、筋笼4和内置增强型钢架5四部分组成，其中，并不局限于圆形钢管2，其也可以是矩形、方形等其他满足建筑使用需求的钢管，增加实用性能，筋笼4主要起抗拉作用，对桩身混凝土起到约束作用，且钢管和筋笼4可以为普通型钢，也可以为高强型钢；现浇高强度混凝土柱3为施工现场的现浇部分，可采用普通混凝土或高性能混凝土，首先在施工现场预制一个可供钢管混凝土结构便捷放置的预制土柱，并将筋笼4与内置增强型钢架5进行预制，将其配合圆形钢管2设立在施工现场的预制土柱上，随后再在工地现场浇筑现浇高强度混凝土柱3；本发明通过设置的筋笼4与内置增强型钢架5对内外混凝土起到约束作用，参与载荷，前者起到防止主筋受力后压屈和有效固定立筋41位置的作用，加强固定整体立筋41设立的稳定，后者增加了本钢管混凝土结构的承载能力，构件坑震和抗裂性能明显，同时能够实现合理配置钢管混凝土主筋及加劲箍筋43的连接，提高结构构件的承载力和延性，且施工便捷；具体的说：筋笼4包括均匀排布的立筋41、套设在立筋41外围的螺旋箍筋42和位于立筋41内周的加劲箍筋43，其中，立筋41则为钢管混凝土结构中的主筋构件，起主要的支撑承载作用，螺旋箍筋42可有效对混凝土起到约束并提高承载力，加劲箍筋43用于增强固定整体立筋41的作用，提升筋笼4吊装的刚度；进一步的，螺旋箍筋42的两端部握箍在立筋41外周，提升构件的整体性；为了增加各架构部件间预连接的稳定性，以相对节约施工时间成本，提高钢管混凝土制备工作进程，靠近加劲箍筋43的立筋41外设置有呈U型状设计的定位夹紧箍6，定位夹紧箍6设置有四个且呈矩形状排布，以便于固定内部筋笼4；为了进一步提升钢管混凝土的延性和减震性能，内置增强型钢架5包括呈三角状设计的连接架51和与连接架51相内切的异形型钢架52，异形型钢架52由三个T型钢521呈环状阵列排布且焊接而成，其中，T型钢521抗弯能力强，并优良的力学性能和优越的使用性能，进而利用型钢其固有的强度和延性，将型钢、筋笼4和混凝土三位一体地工作，使的钢管混凝土结构具备了更高的结构承载力，且刚度大、抗震性能好；进一步的，为了确保筋笼4与内置增强型钢架5间的连接稳定性，异形型钢架52内开设有连接孔522，连接孔522内设置有两端部呈钩状设计的锚接钢筋7，其另一端与立筋41相禁锢，六个锚接钢筋7为一组，其分别与连接孔522和立筋41就近连接且关于加劲箍筋43相对对称，其中，锚接钢筋7的两端钩状部位则是由施工人员进行折弯制成，其折弯角度在135°左右，符合现有施工技术标准，相应的，根据现场实际施工情况，并结合异形型钢架52的设立位置，现提供一种连接方式，即为：其中两个锚接钢筋7的两端分别与两个T型钢521内的连接孔522相连接，并与相近的立筋41连接，剩余锚接钢筋7中两个，对称分布在未连接T型钢521的两侧，且与相近的立筋41连接，另外两个对称排布，且分别与第一组中的T型钢521相连接，并与相近的立筋41连接，基于上述连接方式来说，六个锚接钢筋7所设立的位置相对为对称结构，大大增加了构件的整体性能；进一步的，未连接锚接钢筋7的立筋41外周设置有连接横筋8，四个连接横筋8为一组，分别与相邻的立筋41相连接且构成矩形形状，连接横筋8对未连接锚接钢筋7的立筋41进行相邻的连接，提升构件间的连接性，并在一定程度上增加了对混凝土的约束作用，提高承载力；进一步的说，经由上述的锚接钢筋7和连接横筋8间配合，可以更好的发挥出其联合工作性能，进而提高了钢管混凝土柱的延性和抗震性能；上述过程中：通过设置的筋笼4与内置增强型钢架5对内外混凝土起到约束作用，参与载荷，前者起到防止主筋受力后压屈和有效固定立筋41位置的作用，加强固定整体立筋41设立的稳定，后者增加了本钢管混凝土结构的承载能力，构件坑震和抗裂性能明显，同时能够实现合理配置钢管混凝土主筋及加劲箍筋43的连接，提高结构构件的承载力和延性，且施工便捷；本发明设计合理、结构简单、加工方便且能够有效改善钢管混凝土在应对突发灾害环境下约束作用的工作性能，配合螺旋箍筋42参与承受载荷，以防止主筋受力后压屈，并合理配置钢管混凝土主筋及加劲箍筋43的连接，提高结构构件的承载力和延性，提升构件抗震性能。

为了提升钢管混凝土结构设立的合理性，加劲箍筋43设置有三个且等距排布，其中，上下两个加劲箍筋43间的设立间距参照现有钢管混凝土的施工标准，一般来说，相邻两加劲箍筋43间的间距在2m左右，并采用焊接方式进行连接，对于所属技术领域的技术人员来说是可以有效获知并应用的，对此不再赘述；进一步的说，为了增加施工便利性，保障各架构部件间的稳定连接性能，降低作业难度，定位夹紧箍6为一个经折弯成U型状的钢筋构成，且其两端朝向垂直其所在的平面进行折弯制成，其可以相对理解成为在一个U形件的两端部上，制备有两个相同规格尺寸的U形件，其中，定位夹紧箍6的一个U形部是将立筋41套设在内，另两个U形部则分别套设在螺旋箍筋42的外周上，进一步的，定位夹紧箍6一侧外周设置有键形板61，并套设在其端部，键形板61一侧的定位夹紧箍6端部设置有连接螺母62，当定位夹紧箍6将立筋41与螺旋箍筋42连接套设在一起后，将键形板61套设在定位夹紧箍6的下端，并借助连接螺母62将其进行锁紧，当然，定位夹紧箍6的外周上开设有与连接螺母62相适配的外螺纹，而键形板61内所开设的通孔，可以便捷的套设在定位夹紧箍6上，操作简单便利、实用性强，进一步描述为：定位夹紧箍6环绕在螺旋箍筋42的外周进行禁锢，并套设在立筋41上，具体的在进行施工过程中，首先确保内置增强型钢架5各部件间均为安装完成的状态，筋笼4也处在预焊接连接状态，即立筋41与螺旋箍筋42处于相对移动的状态，对于钢管混凝土结构方便安装的两端来说，先将定位夹紧箍6套设在螺旋箍筋42外周，再利用螺旋箍筋42自身所具有的弹性，向外周拉动并使定位夹紧箍6另一U形部位套设在立筋41上，完成初步预连接，并在一定程度上实现对结构构件的稳定配合、放置；另一种安装方式为：将定位夹紧箍6从螺旋箍筋42处穿至筋笼4内周，使其上端U形部可以与待套设在立筋41上的位置相对应，随后根据其所处位置，使得定位夹紧箍6下端经由螺旋箍筋42之间穿出，同时旋转定位夹紧箍6，使其上端的U形部套设在立筋41上，同时确保下端的U形部可以套设在螺旋箍筋42上，实现对两架构部件的预连接，随后借助键形板61和连接螺母62进行锁止，完成连接，操作简单便利，稳定性好。

为了提高钢管混凝土结构构件间相连接的便捷性，连接架51外周边角处设置有用于提升连接架51与加紧箍筋连接稳定性且与加劲箍筋43外周内侧相适配的加强板511，其中，加强板511截面呈半圆形状设计，整体呈劣弧状设计，并有效的贴合在加劲箍筋43上，在提升连接架51设立稳定的前提下，提高焊接加工的工作进程，节约时间成本，同时，在一定程度上增加了连接架51与加劲箍筋43连接的接触面积，进而有效提升了施工过程中的连接稳定性；进一步的，为了提升各架构构件间配合放置的合理性，异形型钢架52外周还开设有与加劲箍筋43相适配的弧形槽523，其与加劲箍筋43的安装位置相对应，以便于人们开展相应的结构构件禁锢工作，同时，在一定程度上实现钢筋混凝土架构部件间的合理配置，以便于充分发挥其自身的实用性能，满足使用需求。

为了能提供另一种钢管混凝土的结构设计，以进一步提升结构构件的承载能力，具体的说，异形型钢架52的相邻两个T型钢521之间设置有加强筋9，加强筋9呈等腰梯形状设计，且其两端分别抵靠在相邻两个T型钢521的侧边，一方面便于相邻T型钢521间的连接，确保其组装完成后的稳定性，另一方面使得混凝土可以充分浇筑在异形型钢架52的外周，确保混凝土与钢架间的包覆效果，增大型钢架的抗弯刚度，提升稳定性。

实验检测：根据规范ANSI/AISC360－16计算的钢管混凝土柱偏压承载力为1904kN；根据规范CECS159：2004计算的钢管混凝土柱偏压承载力为2536kN；根据规范EN1994－1－1：2004计算的钢管混凝土柱偏压承载力为3108kN，根据试验数据可得治，本实施例中所提供的螺旋箍筋增强钢管混凝土结构，其偏向承载力优于传统的钢管混凝土柱结构，相较而言，提高了其承载力及组合柱的延性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (3)

1.一种螺旋箍筋增强钢管混凝土结构，包括钢管混凝土结构本体，所述钢管混凝土结构本体由圆形钢管、现浇高强度混凝土柱、筋笼和内置增强型钢架四部分组成，所述筋笼包括均匀排布的立筋、套设在立筋外围的螺旋箍筋和位于立筋内周的加劲箍筋，其特征在于，螺旋箍筋的两端部握箍在立筋外周，靠近所述加劲箍筋的立筋外设置有呈U型状设计的定位夹紧箍，所述定位夹紧箍设置有四个且呈矩形状排布，所述内置增强型钢架包括呈三角状设计的连接架和与连接架相内切的异形型钢架，异形型钢架由三个T型钢呈环状阵列排布且焊接而成，所述异形型钢架内开设有连接孔，所述连接孔内设置有两端部呈钩状设计的锚接钢筋，其另一端与立筋相禁锢，六个所述锚接钢筋为一组，其分别与连接孔和立筋就近连接且关于加劲箍筋相对对称，未连接所述锚接钢筋的立筋外周设置有连接横筋，四个所述连接横筋为一组，分别与相邻的立筋相连接且构成矩形形状，所述异形型钢架的相邻两个T型钢之间设置有加强筋，所述加强筋呈等腰梯形状设计，且其两端分别抵靠在相邻两个T型钢的侧边。

2.根据权利要求1所述的螺旋箍筋增强钢管混凝土结构，其特征在于，所述加劲箍筋设置有三个且等距排布，所述定位夹紧箍为一个经折弯成U型状的钢筋构成，且其两端朝向垂直其所在的平面进行折弯制成，所述定位夹紧箍一侧外周设置有键形板，并套设在其端部，所述键形板一侧的定位夹紧箍端部设置有连接螺母，定位夹紧箍环绕在螺旋箍筋的外周进行禁锢，并套设在立筋上。

3.根据权利要求2所述的螺旋箍筋增强钢管混凝土结构，其特征在于，所述连接架外周边角处设置有用于提升连接架与加紧箍筋连接稳定性且与加劲箍筋外周内侧相适配的加强板，所述异形型钢架外周还开设有与加劲箍筋相适配的弧形槽。