CN201314095Y - 一种钢骨—钢管混凝土芯柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及建筑构件，具体地说是一种钢骨一钢管混凝土芯柱，混凝土芯柱包括钢管、钢板及混凝土，在混凝土芯柱内设有多个钢管，各钢管之间通过钢板相连接；在钢管外围设有多个纵筋，各纵筋通过箍筋绑定；各钢管内部及钢管与纵筋之间的间隙中均浇注有混凝土，纵筋外设有混凝土保护层；在混凝土芯柱纵肢与横肢的交叉点处及各肢的端部内分别设有钢管；位于混凝土芯柱纵肢内的钢管的轴线与连接芯柱纵肢内各钢管的钢板共面、且该平面位于纵肢的中心，位于混凝土芯柱横肢内的钢管的轴线与连接芯柱横肢内各钢管的钢板共面、且该平面位于横肢的中心。本实用新型具有承载能力高、稳定性好，防火和防腐的效果明显，抗震性能好，延性极强等优点。

Description

一种钢骨—钢管混凝土芯柱

技术领域

本实用新型涉及建筑构件，具体地说是一种钢骨一钢管混凝土芯柱。

背景技术

由于我国处在世界上的两个地震带之间，属于地震多发的国家；再加之2008年5月12日汶川大地震的惨痛教训，许多房屋倒塌的主要原因就是抗震性能太差，房屋结构耗能能力脆弱。因此，要增强房屋的抗震性能，当务之急就是要增强房屋主要构件的抗震能力，房屋中的混凝土柱就是其中之一。根据我国地震设计的“三水准原则”和概念设计的原则即强柱弱梁的设计理念，首先就要做到混凝土柱具有延性大和耗能大的特点。

目前，常用在建筑工程中的混凝土柱有钢筋混凝土柱、实腹式型钢混凝土柱和钢管混凝土柱。钢筋混凝土柱由钢筋外浇注混凝土组成，是将钢筋固定后，在模板内浇注混凝土而成的。实复式型钢混凝土柱由型钢外浇注混凝土组成，是将型钢(如工字钢、H型钢)固定后，再在模板内浇注混凝土。钢管混凝土柱则由钢管外浇注混凝土组成，是将钢管固定后，在模板内浇注混凝土而成。现有的这些钢筋混凝土柱以及钢骨或钢管混凝土柱不能满足大跨度、大荷载以及高层和超高层的要求；若柱的截面为异形，则柱的各肢处在偏心荷载的作用下，抗压弯能力及承载能力会更差。其次，现有的混凝土柱当柱的截面尺寸大于房屋墙体的厚度时，房屋室内会出现柱子部分突出墙体的现象而形成柱楞，这不仅影响了室内的美观、减少了使用空间，还增加了混凝土的用量，工程造价较高。再有，钢材容易被腐蚀这一点人人皆知，如果钢结构或者外钢管组合结构处理不好钢材腐蚀的问题就是致命的要害，而工程上处理钢材腐蚀的问题不得不投资于防腐材料，这样也会增加工程造价。

实用新型内容

为了解决现有混凝土柱存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种承载力和抗震性能高、同时提高各肢处承载力的钢骨—钢管混凝土芯柱。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型混凝土芯柱包括钢管、钢板及混凝土，在混凝土芯柱内设有多个钢管，各钢管之间通过钢板相连接；在钢管外围设有多个纵筋，各纵筋通过箍筋绑定；各钢管内部及钢管与纵筋之间的间隙中均浇注有混凝土，纵筋外设有混凝土保护层。

其中：在混凝土芯柱纵肢与横肢的交叉点处及各肢的端部内分别设有钢管；位于混凝土芯柱纵肢内的钢管的轴线与连接芯柱纵肢内各钢管的钢板共面、且该平面位于纵肢的中心，位于混凝土芯柱横肢内的钢管的轴线与连接芯柱横肢内各钢管的钢板共面、且该平面位于横肢的中心；芯柱纵肢内的钢板垂直于芯柱横肢内的钢板；混凝土芯柱的径向截面为“十”字形、“T”形或“L”形；纵筋位于混凝土芯柱各拐角处的内部。

本实用新型的优点与积极效果为：

1.承载能力高、稳定性好。本实用新型的混凝土芯柱在纵肢与横肢的交叉点处及各肢的端部均设置了钢管，提高了整体芯柱的承载能力，也提高了各肢的承载能力；各钢管之间通过钢板焊接成一体，整体稳定性好，在长细比较大的构件中避免了失稳现象的发生，较好地解决了钢材失稳和局部屈曲的特点。

2.提高了各肢的承载能力。本实用新型的混凝土芯柱在偏心荷载作用下的优点更加突出，在偏心荷载作用下，各肢可以分别看做是一个矩形的钢管混凝土芯柱，可以独立承担较大的偏心荷载，又由于各肢有钢板的连接，增加了整体的稳定性，提高了各肢的承载力，避免了普通钢筋混凝土柱或者型钢混凝土柱由于偏心荷载的作用，肢处首先被破坏而降低整体柱子的承载能力的不足。

3.防火和防腐的效果明显。由于芯柱所用的钢板和钢管置于混凝土之中，在火灾或者腐蚀发生时，可充分的降低破坏的程度或延缓了构件破坏的时间，能为救援或加固赢得宝贵时间。

4、抗震性能好，延性极强。由于钢管之间的联系，增强了芯柱的稳定性，而且混凝土在钢管的包裹下，更加有效的约束混凝土，提高混凝土的强度，适合在地震多发区及大中发达城市的人口密集地区使用。

5.工程造价低、使建筑布局更加灵活。本实用新型的混凝土芯柱解决了在民用住宅中室内出现柱子部分突出墙体而形成柱楞、进而影响室内美观及使用空间的问题，与相同建筑面积的矩形柱住宅相比，由于避免了柱楞的出现，可提高3％左右的使用面积，同时使建筑的布局更加灵活，承受相同荷载的钢筋混凝土柱一般的矩形柱面积减少5％，混凝土用量减少5％，工程造价更低。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的径向截面图；

图2为本实用新型实施例二的径向截面图；

图3为本实用新型实施例三的径向截面图；

其中：1为钢管，2为钢板，3为纵筋，4为箍筋，5为混凝土保护层，6为混凝土。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

实施例1(混凝土芯柱的径向截面为“十”字形)

如图1所示，本实用新型的钢骨—钢管混凝土芯柱包括钢管1、钢板2及混凝土6，在混凝土芯柱纵肢的两个端部、横肢的两个端部及纵肢与横肢的交叉点处分别设有钢管1，各钢管之间通过钢板2焊接成一体，钢板2是焊接于钢管的管壁上。钢管1的外围、位于混凝土芯柱的各个拐角处内部均设有纵筋3，各纵筋通过箍筋4绑定。在各钢管1内部及钢管1与纵筋3之间的间隙中均浇注有混凝土6，纵筋3外设有混凝土保护层5。

混凝土芯柱纵肢两端部的钢管的轴线、纵肢与横肢交叉点处钢管的轴线以及连接上述三个钢管的钢板共面，并且该平面位于纵肢的中心。混凝土芯柱横肢两端部的钢管的轴线、纵肢与横肢交叉点处钢管的轴线以及连接上述三个钢管的钢板共面，并且该平面位于横肢的中心。本实施例“十”字形的混凝土芯柱，纵肢与横肢相互垂直，纵肢内的钢板也垂直于芯柱横肢内的钢板。

实施例2(混凝土芯柱的径向截面为“T”形)

如图2所示，本实用新型的钢骨—钢管混凝土芯柱包括钢管1、钢板2及混凝土6，在混凝土芯柱横肢的两个端部、纵肢的一个端部及纵肢与横肢的交叉点处分别设有钢管1，各钢管之间通过钢板2焊接成一体，钢板2是焊接于钢管的管壁上。钢管1的外围、位于混凝土芯柱的各个拐角处内部均设有纵筋3，各纵筋通过箍筋4绑定。在各钢管1内部及钢管1与纵筋3之间的间隙中均浇注有混凝土6，纵筋3外设有混凝土保护层5。

混凝土芯柱纵肢一个端部的钢管的轴线、纵肢与横肢交叉点处钢管的轴线以及连接上述两个钢管的钢板共面，并且该平面位于纵肢的中心。混凝土芯柱横肢两端部的钢管的轴线、纵肢与横肢交叉点处钢管的轴线以及连接上述三个钢管的钢板共面，并且该平面位于横肢的中心。本实施例“T”形的混凝土芯柱，纵肢与横肢相互垂直，纵肢内的钢板也垂直于芯柱横肢内的钢板。

实施例3(混凝土芯柱的径向截面为“L”形)

如图3所示，本实用新型的钢骨—钢管混凝土芯柱包括钢管1、钢板2及混凝土6，在混凝土芯柱纵肢的一个端部、横肢的一个端部及纵肢与横肢的交叉点(即“L”形的拐角)处分别设有钢管1，各钢管之间通过钢板2焊接成一体，钢板2是焊接于钢管的管壁上。钢管1的外围、位于混凝土芯柱的各个拐角处内部均设有纵筋3，各纵筋通过箍筋4绑定。在各钢管1内部及钢管1与纵筋3之间的间隙中均浇注有混凝土6，纵筋3外设有混凝土保护层5。

混凝土芯柱纵肢一个端部的钢管的轴线、纵肢与横肢交叉点处钢管的轴线以及连接上述两个钢管的钢板共面，并且该平面位于纵肢的中心。混凝土芯柱横肢一个端部的钢管的轴线、纵肢与横肢交叉点处钢管的轴线以及连接上述两个钢管的钢板共面，并且该平面位于横肢的中心。本实施例“L”形的混凝土芯柱，纵肢与横肢相互垂直，纵肢内的钢板也垂直于芯柱横肢内的钢板。

本实用新型的一种制作方法(制成叠合柱)为：

1)先将混凝土芯柱纵肢与横肢交叉点处及各肢端部内的钢管固定，再用钢板将各钢管焊接成一体；

2)安装纵筋，并用箍筋将纵筋绑扎固定；

3)在纵筋外安装模板，模板与纵筋之间留有间隙，供浇注混凝土时在纵筋外形成混凝土保护层；

4)在各钢管内浇注混凝土，经过养护达到混凝土抗压强度后，使钢管芯柱先承受荷载，然后再在钢管外与模板之间浇注混凝土，使纵筋外形成混凝土保护层，制成叠合柱；

5)撤掉模板。

采用本方法制作的钢骨—钢管混凝土芯柱，先施工核心区的钢骨—钢管部分，使其先受力，然后再浇注芯柱外面的混凝土部分，最后达到内外共同受力的目的。

本实用新型的另一种制作方法(制成叠合柱)为：

1)先将混凝土芯柱纵肢与横肢交叉点处及各肢端部内的钢管固定，再用钢板将各钢管焊接成一体；

2)安装纵筋，并用箍筋将纵筋绑扎固定；

3)在纵筋外安装模板，模板与纵筋之间留有间隙，供浇注混凝土时在纵筋外形成混凝土保护层；

4)在钢管内及钢管与模板之间同时浇注混凝土，使纵筋外形成混凝土保护层，芯柱各部分同时承受荷载，制成组合柱；

5)撤掉模板。

采用本方法制作的钢骨—钢管混凝土芯柱，钢骨—钢管和外面的混凝土部分同时施工，同时浇注混凝土，同时受力。

本实用新型混凝土芯柱的钢管可以是无缝钢管，或由普通钢管焊接而成；钢板可采用型钢板材。

本实用新型在混凝土芯柱纵肢与横肢交点处及各肢端部分别加入了钢管，钢管不仅能很好的起到约束混凝土的作用，同时也提高了混凝土的承载能力，进而增加了混凝土芯柱整体和各肢的承载能力。本实用新型的混凝土芯柱由混凝土和钢管共同承担结构荷载，最大程度地发挥钢材和混凝土的特性，使两者达到最大的性价比，所以本实用新型的抗压强度明显要高于普通的型钢钢板；再加之芯柱中各钢管之间都由钢板作为联系，增大了芯柱截面的惯性矩，提高了芯柱的稳定性，使用权钢管之间能够更好的协同工作，避免了钢材的失稳和局部屈曲的缺点，可以理好地应于长细比较大的构件之中，尤其是应用在高层或超高层建筑中较为理想。

本实用新型不仅应用于轴心受压构件，在偏心荷载作用下也能更好地发挥其抗压弯的能力。因为，在偏压荷载的作用下，混凝土芯柱的每个肢都可以看做是一个简单的矩形钢管混凝土芯柱，所以其承载能力大大增强。

本实用新型的混凝土芯柱的钢管和钢板被外面的混凝土所包裹，一旦发生火灾，外面的混凝土就起到了保护钢材的作用，降低了钢材的破坏程度或延缓了钢材的破坏时间，为救援赢得了宝贵时间。

Claims (5)

1.一种钢骨—钢管混凝土芯柱，其特征在于：包括钢管(1)、钢板(2)及混凝土(6)，在混凝土芯柱内设有多个钢管(1)，各钢管之间通过钢板(2)相连接；在钢管(1)外围设有多个纵筋(3)，各纵筋通过箍筋(4)绑定；各钢管(1)内部及钢管(1)与纵筋(3)之间的间隙中均浇注有混凝土(6)，纵筋(3)外设有混凝土保护层(5)。

2.按权利要求1所述的钢骨—钢管混凝土芯柱，其特征在于：在混凝土芯柱纵肢与横肢的交叉点处及各肢的端部内分别设有钢管(1)。

3.按权利要求1或2所述的钢骨—钢管混凝土芯柱，其特征在于：所述位于混凝土芯柱纵肢内的钢管的轴线与连接芯柱纵肢内各钢管的钢板共面、且该平面位于纵肢的中心，位于混凝土芯柱横肢内的钢管的轴线与连接芯柱横肢内各钢管的钢板共面、且该平面位于横肢的中心；芯柱纵肢内的钢板垂直于芯柱横肢内的钢板。

4.按权利要求1或2所述的钢骨—钢管混凝土芯柱，其特征在于：所述混凝土芯柱的径向截面为“十”字形、“T”形或“L”形。

5.按权利要求1所述的钢骨—钢管混凝土芯柱，其特征在于：所述纵筋(3)位于混凝土芯柱各拐角处的内部。

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