CN207633643U - 一种方钢管组合异形柱及其结构体系 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种方钢管组合异形柱，包括3‑5根方钢管，其中1根方钢管位于中间，其它2‑4根方钢管的侧面与中间的方钢管通过连接构件连接，形成截面形式为L形、T形或十字形的方钢管组合异形柱；所述连接构件为钢板；所述方钢管内填充或用于填充混凝土；所述钢板可采用单钢板或双钢板；本实用新型还公开了一种含有上述方钢管组合异形柱的结构体系，该结构体系还包括腹板竖向设置的H型钢梁，所述H型钢梁与方钢管组合异形柱中非中间的方钢管焊接并通过竖向加劲肋板加强连接。本实用新型的方钢管组合异形柱具有截面尺寸小、截面形状布置灵活、延性性能和抗震性能好且加工简单的优点，适于推广应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及装配式建筑结构工程领域，尤其涉及钢结构领域。
背景技术
建筑中，角柱、边柱和中柱一般采用异形柱子，常见的有钢筋混凝土异形柱、型钢混凝土异形柱、异形钢管混凝土柱等几种形式，其中：
钢筋混凝土异形柱，其极限承载力与界面尺寸、混凝土强度、钢筋强度、配筋率、加载角度、偏心距离等密切相关，对由高强混凝土组成的L形钢筋混凝土异形柱进行偏压试验，试验结果发现其承载力提高，延性较差。
型钢混凝土异形柱，是在异形钢材外部浇筑混凝土所形成的异形柱形式，它是在传统型钢混凝土柱的形式上提出的，但是研究发现型钢与外围混凝土之间的粘结较弱。
异形钢管混凝土柱，是指在异形钢管内部浇筑混凝土从而形成异形柱。通过研究发现，在地震荷载作用下，异形钢管混凝土柱在发生破坏时，混凝土与钢管之间发生很大的相对滑移，与此同时钢管对内部混凝土的约束作用也很弱，为了改善其性能，在内部设置拉杆，加劲肋等构件，加强混凝土与钢管之间的相互作用，但效果并不明显。
由此可见，上述现有的异性柱子在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种截面尺寸小、截面形状布置灵活、延性性能和抗震性能好且加工简单的新的异性柱结构,成为当前业界急需改进的目标。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种截面尺寸小、截面形状布置灵活、延性性能和抗震性能好且加工简单的方钢管组合异形柱及其结构体系。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种方钢管组合异形柱，包括3-5根方钢管，其中1根方钢管位于中间，其它2-4根方钢管的侧面与中间的方钢管通过连接构件连接，形成截面形式为L形、T形或十字形的方钢管组合异形柱；所述连接构件为钢板；所述方钢管内填充或用于填充混凝土。
进一步地，所述连接构件的钢板为单钢板，所述单钢板侧面由上至下间隔设置横向加强肋板，所述横向加强肋板与方钢管连接。
进一步地，所述单钢板厚度不小于3mm，横向加强肋板间距不大于300mm。
进一步地，所述连接构件的钢板为平行设置的双钢板，所述双钢板之间填充或用于填充混凝土。
进一步地，所述方钢管采用冷弯薄壁型钢，所述混凝土采用细石混凝土。
进一步地，所述钢板与方钢管等长。
一种方钢管组合异形柱结构体系，包括上述的方钢管组合异形柱，还包括腹板竖向设置的H型钢梁，所述H型钢梁与方钢管组合异形柱中非中间的方钢管焊接并通过竖向加劲肋板加强连接。
进一步地，所述H型钢梁的翼缘同与其连接的方钢管等宽，每个H型钢梁的翼缘外侧通过4块竖向加劲肋板与方钢管的侧壁连接。
进一步地，所述方钢管组合异形柱采用外包式柱脚；在每个方钢管的柱脚下设置抗剪键，方钢管配有底板，底板开锚栓孔，与基础用锚栓连接。
进一步地，所述方钢管组合异形柱外包有蒸汽轻质加气混凝土板。
通过采用上述技术方案，本实用新型至少具有以下优点：
1)相比钢筋混凝土结构，减小了柱截面尺寸，相同柱截面时，提高了柱的抗震性能与抗裂性能。单肢方钢管采用的钢管混凝土柱，钢管强度高，因此同样设计条件下，与钢筋混凝土柱相比，可减小截面尺寸；钢管可对混凝土提供套箍作用，限制混凝土的开裂，因此具有良好的抗震性能和抗裂性能。
2)相比纯钢结构，极大降低了钢材用量。钢管内填充的混凝土可对钢管提供支撑作用，延缓钢管的屈曲，而纯钢结构为了避免局部屈曲需要保证较厚的钢管壁厚，因此同样设计条件下，与纯钢结构柱相比，可降低钢材用量30％～50％。
3)截面形状布置灵活，可采用不等边的异形柱。单肢方钢管之间采用钢板连接，单肢之间的距离可根据实际需要进行调整，使用灵活。
4)施工工艺传统，在现有设备条件下易于掌握。方钢管组合异形柱结构的构成不需要钢结构加工单位另外购置新型设备，所需材料市场供应充足，加工工艺简单并易于掌握。
5)L形、T形、十字形的异形柱，分别作为建筑的角柱、边柱和中柱，柱子可隐藏于墙体内部。
附图说明
上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
图1是本实用新型实施例1中的单钢板连接的方钢管组合异形柱结构示意图，其中，(a)为L形柱、(b)为T形柱、(c)为十字形柱。
图2为本实用新型实施例2中的双钢板连接的方钢管组合异形柱结构示意图，其中，(a)为L形柱、(b)为T形柱、(c)为十字形柱。
图3为本实用新型实施例3中的方钢管组合异形柱结构体系示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种方钢管组合异形柱，如图1所示，包括3-5根方钢管1，其中1根方钢管位于中间，其它2-4根方钢管的侧面与中间的方钢管通过单钢板2连接；如图1(a)所示，3根方钢管连接形成截面形式为L形的方钢管组合异形柱；如图1(b)所示，4根方钢管连接形成截面形式为T形的方钢管组合异形柱；如图1(c)所示，5根方钢管连接形成截面形式为十字形的方钢管组合异形柱。
在采用单钢板2连接时，优选单钢板侧面由上至下间隔设置横向加强肋板3，横向加强肋板3与方钢管1连接。单钢板连接刚性更强，构件简单，施工更便捷，降低施工差错。
在施工现场，将方钢管1内填充混凝土，组成方钢管混凝土组合异形柱，用于建筑的角柱(L形)、边柱(T形)或中柱(十字形)。或者，作为工厂预制件时，也可在工厂即完成混凝土灌注，形成灌注有混凝土的方钢管组合异形柱，直接运送至施工现场使用即可。优选作为工厂预制件。
上述实施例中，优选地，方钢管采用冷弯薄壁型钢，混凝土采用细石混凝土。
上述实施例中，优选地，所述单钢板厚度不小于3mm，横向加强肋板间距不大于300mm。
上述实施例中，优选地，所述钢板与方钢管等长。
上述实施例中，优选地，所述不同方钢管之间的钢板可等宽或不等宽设置。
实施例2
配合图2(a)、(b)、(c)所示，与实施例1的不同之处在于，作为连接构件的钢板2替换成平行设置的双钢板2’。双钢板2’之间填充或用于填充混凝土。双钢板的连接方式进一步加强了混凝土柱的优势，延伸了混凝土柱的作用范围。
实施例3
本实施例提供了一种基于上述实施例1、2中的方钢管组合异形柱的结构体系，现以实施例1(a)中的截面形式为L形的方钢管组合异形柱为例进行说明。
该结构体系包括实施例1(a)中的截面形式为L形的方钢管组合异形柱，还包括腹板竖向设置的H型钢梁4，H型钢梁4与方钢管组合异形柱中非中间的方钢管通过竖向加劲肋板5连接。其中，H型钢梁4的翼缘同与其连接的方钢管1等宽，每个H型钢梁4的翼缘外侧通过4块竖向加劲肋板5与方钢管1的侧壁连接，将梁端翼缘的拉应力分别传递给竖向加劲肋板5和柱壁。
优选地，所述方钢管组合异形柱采用外包式柱脚；在每个方钢管的柱脚下设置抗剪键，方钢管配有底板，底板开锚栓孔，与基础用锚栓连接。
优选地，所述方钢管组合异形柱用防火板作为方钢管组合异形柱的防火保护技术措施，宜在方钢管组合异形柱外包有与方钢管组合异形柱的L、T或十字形外形匹配蒸汽轻质加气混凝土板，进行防火保护。
优选地，还可增加钢支撑或剪力墙来增加抗侧力能力。
综上所述，本实用新型中，方钢管可对混凝土提供套箍作用，限制混凝土的开裂，因此具有良好的抗震性能和抗裂性能。方钢管内填充的混凝土可对钢管提供支撑作用，延缓钢管的屈曲。截面形状布置灵活，可采用不等边的异形柱。施工工艺传统，在现有设备条件下易于掌握。用钢量少，易于施工。L形、T形、十字形的异形柱，分别作为建筑的角柱、边柱和中柱，柱子可隐藏于墙体内部。
方钢管混凝土组合异形柱结构具有良好的建筑效果，适合工业化生产，具有良好的抗震性能，在全国大力推广钢结构住宅背景下，具有广阔的应用前景。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种方钢管组合异形柱，其特征在于，包括3-5根方钢管，其中1根方钢管位于中间，其它2-4根方钢管的侧面与中间的方钢管通过连接构件连接，形成截面形式为L形、T形或十字形的方钢管组合异形柱；所述连接构件为钢板；所述方钢管内填充或用于填充混凝土。
2.根据权利要求1所述的方钢管组合异形柱，其特征在于，所述连接构件的钢板为单钢板，所述单钢板侧面由上至下间隔设置横向加强肋板，所述横向加强肋板与方钢管连接。
3.根据权利要求2所述的方钢管组合异形柱，其特征在于，所述单钢板厚度不小于3mm，横向加强肋板间距不大于300mm。
4.根据权利要求1所述的方钢管组合异形柱，其特征在于，所述连接构件的钢板为平行设置的双钢板，所述双钢板之间填充或用于填充混凝土。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方钢管组合异形柱，其特征在于，所述方钢管采用冷弯薄壁型钢。
6.根据权利要求1-4任一项所述的方钢管组合异形柱，其特征在于，所述钢板与方钢管等长。
7.一种方钢管组合异形柱结构体系，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的方钢管组合异形柱，还包括腹板竖向设置的H型钢梁，所述H型钢梁与方钢管组合异形柱中非中间的方钢管焊接并通过竖向加劲肋板加强连接。
8.根据权利要求7所述的方钢管组合异形柱结构体系，其特征在于，所述H型钢梁的翼缘同与其连接的方钢管等宽，每个H型钢梁的翼缘外侧通过4块竖向加劲肋板与方钢管的侧壁连接。
9.根据权利要求7所述的方钢管组合异形柱结构体系，其特征在于，所述方钢管组合异形柱采用外包式柱脚；
在每个方钢管的柱脚下设置抗剪键，方钢管配有底板，底板开锚栓孔，与基础用锚栓连接。
10.根据权利要求8所述的方钢管组合异形柱结构体系，其特征在于，所述方钢管组合异形柱外包有蒸汽轻质加气混凝土板。
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