CN205387786U - 内置并束螺旋箍筋型钢混凝土组合柱 - Google Patents

Abstract

内置并束螺旋箍筋型钢混凝土组合柱，包括角钢、钢缀件、螺旋箍筋、纵向钢筋、混凝土；组合柱截面为方形或矩形；螺旋箍筋并列排列与纵向钢筋绑扎形成钢筋笼，钢筋笼被包裹于混凝土内，混凝土外包型钢桁架；型钢桁架由角钢与钢缀件焊接而成。通过外部型钢的包裹，有效解决了混凝土过早开裂剥落致承载力降低；并列排列的螺旋箍筋分别对其内部混凝土产生约束作用，解决了螺旋箍筋混凝土柱在压弯作用下约束能力弱的问题；型钢桁架有效的提高了组合柱的抗弯刚度、抗弯承载力和抗震性能；还有利于框架节点区中梁的钢筋穿过柱截面，施工方便快捷。本实用新型特别适用于抗震性能要求高的结构柱或者承受竖向荷载较大的重载柱。

Description

内置并束螺旋箍筋型钢混凝土组合柱

技术领域

本实用新型涉及一种建筑结构构件，尤其涉及一种内置并束螺旋箍筋型钢混凝土组合柱。

背景技术

由于螺旋箍筋对混凝土的约束作用，螺旋箍筋混凝土柱在承压时核心混凝土处于三向受压状态，具有良好的承载性能和延性，同时由于连续横向钢筋的配置，使其具有优秀的抗震性能和耗能能力，被广泛应用于各种结构当中。但是该结构柱仍有一些不可避免的缺点，限制了其在抗震要求更高、竖向荷载较大的工程结构中的应用；例如：

1.由于螺旋箍筋混凝土柱是具有混凝土保护层的，包裹于箍筋外部的保护层混凝土不受箍筋约束，其在柱受力过程中过早地剥落而退出工作，使得核心约束混凝土的力学性能得不到充分发挥，很大程度上削弱了配置螺旋箍筋对柱力学性能的提高作用。

2.螺旋箍筋仅在其约束的混凝土处于受压时产生横向约束作用，从而提高柱的承载性能。而柱在压弯作用下，由于弯曲变形使得柱截面出现受拉区，从而导致核心混凝土部分受压、部分受拉，而使得螺旋箍筋不能起到有效的约束作用，其抗弯刚度和抗弯承载力较低；

3.由于矩形螺旋箍筋混凝土柱螺旋箍筋对混凝土的约束效果差，工程中螺旋箍筋混凝土柱截面多为圆形，而圆形截面柱梁柱节点施工复杂，并且建筑中由于结构布置需要很多柱子为正方形或矩形截面，这就使得该结构柱由于截面形式在工程应用中受到限制。基于以上问题，很有必要研究一种适用于抗震性能要求高或者承受竖向荷载较大的内置并束螺旋箍筋型钢混凝土组合柱。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种承载性高，延性、抗震性能好以及施工方便的内置并束螺旋箍筋型钢混凝土组合柱,以克服现有螺旋箍筋混凝土柱技术螺旋箍筋约束效果差、截面形式受限等不足之处。

本实用新型采用的技术方案是：

内置并束螺旋箍筋型钢混凝土组合柱，包括角钢，钢缀件，螺旋箍筋，纵向钢筋，混凝土；组合柱截面为方形或矩形；螺旋箍筋并列排列与纵向钢筋绑扎形成钢筋笼，钢筋笼被包裹于混凝土内，混凝土外包型钢桁架；型钢桁架由角钢与钢缀件焊接而成；最外层螺旋箍筋外边缘到钢缀件内边缘的距离为30mm-50mm。

组合柱截面为正方形时，组合柱内设置有4个螺旋箍筋，4个螺旋箍筋呈四方形并列排列。

组合柱截面为长方形时，组合柱内设置6个螺旋箍筋，6个螺旋箍筋呈长方形并列排列。

每个螺旋箍筋和与其并列的其余螺旋箍筋交叉重叠空间中用纵向钢筋固定连接。

每个螺旋箍筋配置至少4根纵向钢筋，纵向钢筋绑扎于螺旋箍的内壁形成钢筋笼。

螺旋箍筋的直径为6mm-10mm，螺旋间距为40mm-80mm；纵向钢筋的直径为10mm-18mm。

型钢桁架由4根竖向角钢通过钢缀件相互连接形成格构式空间骨架，4根角钢设置于组合柱的四个角部。

型钢桁架是由多个钢缀件以横向和斜向交叉焊接于角钢翼缘内侧，上下斜向钢缀件和横向钢缀件首尾相连。

角钢为等边或不等边角钢，钢缀件为扁钢或钢板制作，钢缀件宽度≥40mm，角钢翼缘厚度与钢缀件厚度相等。

由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的有益效果是：

通过外部型钢的包裹，使得保护层混凝土亦处于约束状态，有效解决了普通箍筋约束混凝土柱中混凝土过早开裂剥落所造成的承载力降低；并且螺旋箍筋与型钢对混凝土形成复合约束，使组合柱具有更高的承载力和延性；通过对各螺旋箍筋的并列布置，每个螺旋箍筋单独对其内部混凝土产生约束作用，在压弯作用下柱截面部分受拉时，位于压区部分的螺旋箍筋仍能对其核心混凝土产生约束，使该部分混凝土处于三向受压状态，解决普通箍筋约束混凝土柱压弯作用下约束能力弱的问题；位于外部的型钢桁架有效的提高了组合柱的抗弯刚度、抗弯承载力和抗震性能；型钢桁架由角钢和钢缀件焊接而成，便于调整截面形式及尺寸；还有利于框架节点区中梁的钢筋穿过柱截面，施工方便快捷。

附图说明

图1是本实用新型内置并束螺旋箍筋型钢混凝土组合柱实施例1的结构横截面示意图；

图2是本实用新型内置并束螺旋箍筋型钢混凝土组合柱实施例2的结构横截面示意图；

图3是本实用新型内置并束螺旋箍筋型钢混凝土组合柱实施例1的型钢桁架空间结构示意图；

图4是本实用新型内置并束螺旋箍筋型钢混凝土组合柱实施例1的箍筋和纵筋空间结构示意图；

图5是本实用新型内置并束螺旋箍筋型钢混凝土组合柱实施例2的型钢桁架空间结构示意图；

图6是实用新型内置并束螺旋箍筋型钢混凝土组合柱实施例2的箍筋和纵筋空间结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。

实施例1：

如图1、图3和图4所示，内置并束螺旋箍筋型钢混凝土组合柱包括实施例1的角钢1，钢缀件2，螺旋箍筋3，纵向钢筋4，混凝土5。螺旋箍筋3与纵向钢筋4绑扎形成钢筋笼，包裹于混凝土5内，混凝土5外包型钢桁架；型钢桁架由角钢1与钢缀件2焊接而成。最外层螺旋箍筋外边缘到钢缀件内边缘的距离为30mm-50mm，这样便于钢筋笼与型钢桁架的安装，以及混凝土的浇筑。

本实施例的内置并束螺旋箍筋型钢混凝土组合柱的截面为正方形，角钢为等边角钢，设置于柱的四个角部，柱内设置4个螺旋箍筋3，4个螺旋箍筋呈四方形并列排列，每个螺旋箍筋单独对其内部混凝土产生约束作用，在压弯作用下，压区混凝土仍能受到螺旋箍筋的有效约束，提高组合柱的压弯力学性能。每个螺旋箍筋和与其并列的其余螺旋箍筋重叠的空间中用纵向钢筋固定连接，每个螺旋箍筋至少配置4根纵向钢筋4，纵向钢筋绑扎于螺旋筋箍的内壁，便于两者的相互固定。

螺旋箍筋的直径为6mm-10mm，纵向钢筋的直径为10mm-18mm；若螺旋箍筋直径大于10mm、纵向钢筋直径大于18mm时，组合柱的承载力不能相应有效提高，因此控制钢筋直径可在保证一定承载力下节约钢材用量。当螺旋箍筋间距为40mm-80mm时，最好是40mm、50mm、60mm、70mm或80mm，这是因为螺旋箍筋间距小于30mm时不便于混凝土的浇筑，螺旋间距大于80mm时不能起到有效的约束作用。

钢缀件以水平横向和斜向焊接于竖向角钢翼缘内侧，横向钢缀件沿竖向隔一定间距设置，在间距内焊接斜向钢缀件，上下斜向钢缀件和横向钢缀件首尾相连。通过竖向角钢的设置，有效的提高了组合柱的抗弯刚度，减小弯曲变形，提高压弯承载力。通过横向及斜向钢缀件的配置以及该连接方式，利于该组合柱的抗震性能的提高。

表1为相同配箍率下螺旋箍筋混凝土柱和内置并束螺旋箍筋型钢混凝土组合柱轴心受压承载力的试验结果。由表可见，由于型钢和螺旋箍筋复合约束的作用，内置并束螺旋箍筋型钢混凝土组合柱的极限承载力比螺旋箍筋混凝土柱提高了90％。

表1螺旋箍筋混凝土柱和内置并束螺旋箍筋型钢混凝土组合柱轴心受压承载力试验结果

实施例2：

本实施例技术方案与实施例1基本相同，所不同之处在于：其结构如图2、图5和图6所示，内置并束螺旋箍筋型钢混凝土组合柱截面为长方形，柱内设置6个螺旋箍筋9，6个螺旋箍筋呈长方形并列排列，可提高组合柱的压弯力学性能。角钢6为不等边角钢，设置于组合柱的四个角部，角钢长肢位于组合柱截面长边一侧，角钢短肢位于组合柱截面短边一侧，以利于提高组合柱的抗弯力学性能和抗震性能。本实施例2还有与实施例1相对应的钢缀件7、纵向钢筋8和混凝土10。实施例2适用于由于设计要求组合柱截面形状为长方形的内置并束螺旋箍筋型钢混凝土组合柱。

内置并束螺旋箍筋型钢混凝土组合柱通过并束螺旋箍筋与外包型钢桁架的组合，对其内部的混凝土形成复合约束，具有承载力高、延性好、抗震性能优和施工方便等优点。

通过外部型钢的包裹，使得保护层混凝土亦处于约束状态，有效解决了普通箍筋混凝土柱受力过程中保护层混凝土过早开裂剥落的问题，提高组合柱的承载能力；螺旋箍筋与型钢对混凝土形成复合约束，使组合柱的具有更高的承载力和延性；通过对各螺旋箍筋的并列布置，每个螺旋箍筋单独对其内部混凝土产生约束作用，有效的提高了压弯作用下组合柱的承载性能。位于外部的型钢桁架有效的提高了组合柱的抗弯刚度、抗弯承载力和抗震性能；型钢桁架由角钢和钢缀件焊接而成，便于调整截面形式及尺寸；还有利于框架节点区中梁的钢筋穿过柱截面，使施工方便快捷。

Claims (9)

1.内置并束螺旋箍筋型钢混凝土组合柱，其特征在于包括角钢，钢缀件，螺旋箍筋，纵向钢筋，混凝土；组合柱截面为方形或矩形；螺旋箍筋并列排列与纵向钢筋绑扎形成钢筋笼，钢筋笼被包裹于混凝土内，混凝土外包型钢桁架；型钢桁架由角钢与钢缀件焊接而成；最外层螺旋箍筋外边缘到钢缀件内边缘的距离为30mm-50mm。

2.如权利要求1所述的内置并束螺旋箍筋型钢混凝土组合柱，其特征是组合柱截面为正方形，组合柱内设置有4个螺旋箍筋，4个螺旋箍筋呈四方形并列排列。

3.如权利要求1所述的内置并束螺旋箍筋型钢混凝土组合柱，其特征是组合柱截面为长方形，组合柱内设置6个螺旋箍筋，6个螺旋箍筋呈长方形并列排列。

4.如权利要求2或3所述的内置并束螺旋箍筋型钢混凝土组合柱，其特征是每个螺旋箍筋和与其并列的其余螺旋箍筋交叉重叠空间中用纵向钢筋固定连接。

5.如权利要求1所述的内置并束螺旋箍筋型钢混凝土组合柱，其特征是每个螺旋箍筋配置至少4根纵向钢筋，纵向钢筋绑扎于螺旋箍的内壁形成钢筋笼。

6.如权利要求1所述的内置并束螺旋箍筋型钢混凝土组合柱，其特征是螺旋箍筋的直径为6mm-10mm，螺旋间距为40mm-80mm；纵向钢筋的直径为10mm-18mm。

7.如权利要求1所述的内置并束螺旋箍筋型钢混凝土组合柱，其特征是型钢桁架由4根竖向角钢通过钢缀件相互连接形成格构式空间骨架，4根角钢设置于组合柱的四个角部。

8.如权利要求7所述的内置并束螺旋箍筋型钢混凝土组合柱，其特征是型钢桁架是由多个钢缀件以横向和斜向交叉焊接于角钢翼缘内侧，上下斜向钢缀件和横向钢缀件首尾相连。

9.如权利要求7或8所述的内置并束螺旋箍筋型钢混凝土组合柱，其特征是角钢为等边或不等边角钢，钢缀件为扁钢或钢板制作，钢缀件宽度≥40mm，角钢翼缘厚度与钢缀件厚度相等。