CN208633384U - 表面安装alc板的钢管混凝土组合柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种表面安装ALC板的钢管混凝土组合柱，属于建筑技术领域。包括相互连接的方钢管柱、方钢管柱内腹板、混凝土结构、方钢管柱螺栓杆、ALC板、ALC板螺栓杆和Z形连接件；方钢管柱截面呈正方形，内部为中空，方钢管柱内腹板位于方钢管柱内部，方钢管柱内腹板截面呈十字形，与方钢管柱内表面的四个直角楞通过螺栓机械连接，连接完成后浇筑混凝土，形成内部混凝土结构，方钢管柱螺栓杆沿方钢管柱的竖向等间距均匀布置两列；所述ALC板通过ALC板螺栓杆、Z形连接件吊挂在方钢管柱的表面。本实用新型结合了钢结构与混凝土结构的优点，表面吊挂ALC板，提高了柱体的耐火性能，内部布置方钢管柱内腹板，提高了柱体的受力性能和稳定性。

Description

表面安装ALC板的钢管混凝土组合柱

技术领域

本实用新型属于建筑技术领域，特别是涉及一种表面安装ALC板的钢管混凝土组合柱。

背景技术

钢结构住宅作为绿色环保节能型建筑逐渐走进人们的视野，并且近些年由刚开始走进人们的视野萌芽状态迅速发展壮大起来。国外对于钢结构住宅的研究相对较早，在澳大利亚、美国、日本、加拿大等国家已经兴建了许多的钢结构作为主要建筑材料的住宅。设计师根据当地居民的生活习惯，建造的钢结构房屋的形式多以低层住宅和高层公寓为主。近年来，我国的钢结构发展十分的迅猛，钢生产量2002年达到1.9亿吨，2013年达到7亿吨，国家不断发布用钢优惠政策，我国发展钢结构的环境愈来愈好。

我国高层、超高层建筑近几年出现逐渐开始发展的态势，国家陆续兴建了许多大型钢结构建筑，在桥梁、博物馆、飞机场、体育场以及铁路等方面的发展有显著的成就。建筑钢管混凝土结构可分为钢管混凝土的框架结构、框架-支撑结构、框架-剪力墙结构、框架-核心筒结构和筒中筒结构这些多样的形式，多样的形式为建筑结构提供更多的选择。建筑体系是对空间体系的把控，中国海洋博物馆、北京新机场、天津极地海洋世界极地馆及天津理工大学体育馆都是通过设计者对建筑体系的深度认知，才能结合建材的优势与地域的特点，使得建筑物与环境相得益彰。并且这些举世瞩目的大型建筑都是从无到有，在建造过程中都要克服前所未有的困难，无论是前期设计或是建筑体系的选用，包括节点的选择，施工建造的每一步都是对钢结构建筑发展的推动。

2001年开始国家建立了“钢结构住宅建筑体系与关键技术”的相关科研攻关课题，致力于发展钢结构体系住宅的建设，国家陆续颁布了《钢结构住宅建筑产业化导则》、《钢结构住宅设计规程》等相关规则。我国第一部关于钢结构住宅的规范《轻型钢结构住宅技术规程》JGJ209于2010年 4月17日由住房和城乡建设部颁布。该规程是在总结和分析了我国多年来钢结构住宅工程实践、并做了许多的科学试验和调查研究的基础上，提出的一种符合中国国情的、与国家现行标准保持一致的“轻型钢结构住宅”新体系。规定了轻型钢结构住宅建筑的功能和性能，给出了轻型钢结构住宅的材料标准、设计施工和验收技术要求以及使用和维护的规范管理原则。

钢管混凝土柱包括矩形钢管混凝土柱、圆钢管混凝土柱、方钢管混凝土柱等形式。矩形钢管混凝土柱与圆钢管混凝土柱相比，矩形钢管柱对混凝土的约束能力不是特别强，约束效应稍显复杂，并且对于矩形钢管混凝土柱，矩形钢管对混凝土的约束能力与柱子截面大小和长宽比相关，因此使得矩形钢管混凝土的约束问题不能一概而论。

方钢管混凝土柱属于组合构件，就是在钢管内部填入混凝土，但是截面形式因实际工程而不同。方钢管混凝土柱与普通钢构件比较有很多优势。

（1）截面受力合理，在方钢管混凝土结构体系应用的住宅中，当进行钢构件内力分析时，计算结果显示建筑结构两个跨度上承受的弯矩差别不大。因此较难区分强轴和弱轴的截面，设计截面在两坐标轴方向上应当具有相近的承载能力。

（2）耐火性能比较好，在设计一个住宅项目结构体系的时候，首先要考虑建材的耐火性能，如果耐火性能不好，后果不可想象，根据资料显示，在温度达到300～400ºC的时候，钢结构材料处在这样的温度环境下，强度和弹性模量都会有所降低，温度达到到600ºC时钢材失去所有的承载力。实验证明钢管混凝土柱在高温下具有良好的工作性能，当钢管混凝土柱处于1000ºC以上的温度环境时，对设计荷载仍有70%的承受力。当对住宅的耐火要求比较高的时候，可以在钢管外面包混凝土、外包防火板材、在构件表面喷涂防火涂料等保护措施。

（3）良好的塑性和韧性，通过空钢管柱与钢管混凝土柱在轴心受压的情况下产生的屈曲模态图上看出，二者的表现非常不同，空钢管柱一般是在柱中截面处发生局部屈曲，而对于钢管混凝土柱则具有良好的抗压性能，表现出一定的稳定性，在轴压下钢管混凝土柱仍具有良好的耗能性能。

ALC板即蒸压轻质加气混凝土板，质量轻，可以作为防火材料，保温隔声的效果非常好，适用于内墙板、外墙板，建筑的屋面及楼板，作为建筑物的围护结构，ALC板材可以满足多方面的工程需求，在实际项目中也得以迅速推广。

钢管混凝土结构能够适应我国现代工程结构的发展需求，无论是符合现代施工技术的工业化要求。但钢结构本身的防火问题是钢材自身不燃，耐高温却不耐火，不做任何防火保护措施的钢构件只能承受15分钟。因此钢材的防火保护问题应该受到重视。我国钢构件现有的防火措施主要有防火板、防火涂料、防火钢筋、轻质混凝土及石膏板等防火材料，防火保护的方法各有优劣。

火灾作用下，钢管和核心混凝土之间互相协作，共同作用，使得钢管混凝土具有良好的抗火性能。方钢管混凝土由于钢管和混凝土两种材料组成，内填混凝土的吸热作用以及良好的力学性能，钢管混凝土柱的耐火性能比纯钢管要好。实际所需的防火层保护层厚度，依据截面大小、长细比等不同因素而不同程度的有所减少。当钢构件处在600摄氏度以上的温度时，在没有任何防火保护措施的前提下，钢材的强度会迅速减小，不再拥有承载能力，并且耐火极限只有15分钟。根据规范中对于纯钢结构的防火设计方法，欲达到3h的耐火极限，需要采用厚涂型防火涂料多达50mm。因此如果按照纯钢管结构的标准进行防火，会造成很大程度上的成本大量浪费。

在规范中虽有适用于本工程的钢管混凝土结构的防火涂料的设计方法，但只是对截面长度为200mm以上的方钢管混凝土柱进行了介绍，本工程中为方钢管混凝土组合异形柱，各单肢柱截面长度仅为150mm，属于小截面钢管混凝土柱，因此不能按照此规范要求进行防火措施，而且我国目前尚无研究及规范介绍如此小截面的方钢管混凝土柱防火涂料的设计方法及所需的防火涂料厚度。另外各单肢之间的竖向缀板以及横向肋板，如果采用防火涂料进行防火设计，由于格构式组合异形柱截面多，防火涂料用量巨大，造成工人现场的工程量增多，施工相对繁琐，并且柱子肋板之间的防火涂料厚度不易检测。采用防火板作为方钢管混凝土组合柱的防火保护技术措施，可与柱子及墙体有效连接，避免在受火时出现裂缝，外观光滑平整，板材可完全由工厂预制成件，而且防火板也适用于结构体积大、形状较为简单的钢结构。

因此，有必要实用新型一种表面安装ALC板的钢管混凝土组合柱，增加钢管混凝土柱的耐火等级。

实用新型内容

为了解决上述存在的技术问题，本实用新型提供一种表面安装ALC板的钢管混凝土组合柱，主要开发一种防火性能好，结构简单，承载力高，受拉抗压性能好，塑性韧性好的钢管混凝土柱，方钢管柱截面呈正方形，内部为中空，方钢管柱内腹板位于方钢管柱内部，方钢管柱内腹板截面呈十字形，与方钢管柱内表面的四个直角楞通过螺栓机械连接，连接完成后浇筑混凝土，形成内部混凝土结构，方钢管柱螺栓杆沿方钢管柱的竖向等间距均匀布置两列；所述ALC板通过ALC板螺栓杆、Z形连接件吊挂在方钢管柱的表面。能够有效避免钢管混凝土柱外表面钢结构在火灾高温的情况下易损伤，柱体结构易失稳的问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

表面安装ALC板的钢管混凝土组合柱及安装方法，包括相互连接的方钢管柱、方钢管柱内腹板、混凝土结构、方钢管柱螺栓杆、ALC板、ALC板螺栓杆、Z形连接件、螺栓、螺栓孔、密封胶和边角固定件；方钢管柱截面呈正方形，内部为中空，方钢管柱内腹板位于方钢管柱内部，截面呈十字形，在四角处设有边角固定件，与方钢管柱内表面的四个直角通过螺栓机械连接，连接完成后浇筑混凝土，形成内部混凝土结构；方钢管柱螺栓杆沿方钢管柱的竖向等间距均匀布置两列，方钢管柱螺栓杆沿竖向的间距与ALC板的长度相互对应；所述两根ALC板螺栓杆分布预埋在ALC板的上部两侧，与ALC板的水平面垂直布置；Z形连接件的两个翼缘处设有螺栓孔，分别连接ALC螺栓杆与方钢管柱螺栓杆，未吊挂在方钢管柱的两个Z形连接件在ALC板螺栓杆可通过转动调动角度，在方钢管柱完成吊挂的两Z形连接件呈八字形；方钢管柱与ALC板之间为空气层，且ALC板之间的缝隙采用密封胶密封。

进一步地，方钢管柱与方钢管柱内腹板均为一体式构件，通过机械连接相互连接。

进一步地，混凝土结构外包在方钢管柱内腹板的外侧，方钢管柱外包在混凝土结构的外侧。

进一步地，密封胶采用弹性防火密封胶，方钢管柱螺栓杆和ALC板螺栓杆采用耐高温金属制成。

进一步地，安装步骤为：

1）在工厂中预制方钢管柱和方钢管柱内腹板，并通过螺栓连接；

2）在安装好方钢管柱内腹板和方钢管柱内部浇筑混凝土，养护成形；

3）Z形连接件的一侧翼缘安装在ALC板的ALC板螺栓杆上并调整角度，将另一侧翼缘安装在方钢管柱螺栓杆上；

4）将ALC板安装完成后，将其之间的缝隙采用密封胶密封。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的效果和优点是结合了钢结构与混凝土结构的优点，防火性能好，结构简单，安装方便，承载力高，受拉抗压性能好，塑性韧性好，解决钢管混凝土柱外表面钢结构在火灾高温的情况下易损伤，柱体结构易失稳的问题。

附图说明

图1为未安装ALC板的钢管混凝土组合柱的剖面结构示意图。

图2为安装ALC板的钢管混凝土组合柱的剖面结构示意图。

图3为安装ALC板的钢管混凝土组合柱的立面结构示意图。

图4为本实用新型中Z形连接件连接ALC板与方钢管柱的连接详图。

图中，1为方钢管柱；2为方钢管柱内腹板；3为混凝土结构；4为方钢管柱螺栓杆；5为ALC板；6为ALC板螺栓杆；7为Z形连接件；8为螺栓；9为螺栓孔；10为密封胶；11为边角固定件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细描述：

实施例：如图1-图4所示，表面安装ALC板的钢管混凝土组合柱及安装方法，包括相互连接的方钢管柱1、方钢管柱内腹板2、混凝土结构3、方钢管柱螺栓杆4、ALC板5、ALC板螺栓杆6、Z形连接件7、螺栓8、螺栓孔9、密封胶10和边角固定件11；方钢管柱1截面呈正方形，内部为中空，方钢管柱内腹板2位于方钢管柱1内部，截面呈十字形，在四角处设有边角固定件11，与方钢管柱1内表面的四个直角通过螺栓8机械连接，连接完成后浇筑混凝土，形成内部混凝土结构3；方钢管柱螺栓杆4沿方钢管柱1的竖向等间距均匀布置两列，方钢管柱螺栓杆4沿竖向的间距与ALC板5的长度相互对应；所述两根ALC板螺栓杆6分布预埋在ALC板5的上部两侧，与ALC板5的水平面垂直布置；Z形连接件7的两个翼缘处设有螺栓孔9，分别连接ALC螺栓杆6与方钢管柱螺栓杆4，未吊挂在方钢管柱1的两个Z形连接件7在ALC板螺栓杆6可通过转动调动角度，在方钢管柱1完成吊挂的两Z形连接件7呈八字形；方钢管柱1与ALC板5之间为空气层，且ALC板5之间的缝隙采用密封胶10密封；方钢管柱1与方钢管柱内腹板2均为一体式构件，通过机械连接相互连接；混凝土结构3外包在方钢管柱内腹板2的外侧，方钢管柱1外包在混凝土结构3的外侧；密封胶10采用弹性防火密封胶，方钢管柱螺栓杆4和ALC板螺栓杆6采用耐高温金属制成；安装步骤为：在工厂中预制方钢管柱1和方钢管柱内腹板2，并通过螺栓8连接；在安装好方钢管柱内腹板2和方钢管柱1内部浇筑混凝土，养护成形；Z形连接件7的一侧翼缘安装在ALC板5的ALC板螺栓杆6上并调整角度，将另一侧翼缘安装在方钢管柱螺栓杆4上；将ALC板5安装完成后，将其之间的缝隙采用密封胶10密封。

本实用新型的工作原理：

方钢管柱内腹板2通过螺栓8固定在方钢管柱1内部，在方钢管柱内腹板2于方钢管柱1之间的空隙中浇筑混凝土，形成混凝土结构3，增加了钢管混凝土组合柱的受拉抗压性能以及塑性韧性；在柱体的外部安装ALC板5进而增加了钢管混凝土组合柱的耐火性能，ALC板5通过方钢管柱螺栓杆4、ALC板螺栓杆6、Z形连接件7之间的连接吊挂在柱体的外部，固定ALC板5的两个Z形连接件7呈八字形，且可调动角度，安装更加方便，受力效果更佳，相邻的ALC板5之间采用密封胶10固定，防止ALC板5在震动下的脱落以及火灾高温下的脱落变形爆裂等情况的发生。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.表面安装ALC板的钢管混凝土组合柱，其特征在于：包括相互连接的方钢管柱（1）、方钢管柱内腹板（2）、混凝土结构（3）、方钢管柱螺栓杆（4）、ALC板（5）、ALC板螺栓杆（6）、Z形连接件（7）、螺栓（8）、螺栓孔（9）、密封胶（10）和边角固定件（11）；方钢管柱（1）截面呈正方形，内部为中空，方钢管柱内腹板（2）位于方钢管柱（1）内部，截面呈十字形，在四角处设有边角固定件（11），与方钢管柱（1）内表面的四个直角通过螺栓（8）机械连接，连接完成后浇筑混凝土，形成内部混凝土结构（3）；方钢管柱螺栓杆（4）沿方钢管柱（1）的竖向等间距均匀布置两列，方钢管柱螺栓杆（4）沿竖向的间距与ALC板（5）的长度相互对应；所述ALC板螺栓杆（6）分布预埋在ALC板（5）的上部两侧，与ALC板（5）的水平面垂直布置；Z形连接件（7）的两个翼缘处设有螺栓孔（9），分别连接ALC板螺栓杆（6）与方钢管柱螺栓杆（4），未吊挂在方钢管柱（1）的两个Z形连接件（7）在ALC板螺栓杆（6）可通过转动调动角度，在方钢管柱（1）完成吊挂的两Z形连接件（7）呈八字形；方钢管柱（1）与ALC板（5）之间为空气层，且ALC板（5）之间的缝隙采用密封胶（10）密封。

2.根据权利要求1所述的表面安装ALC板的钢管混凝土组合柱，其特征在于：所述方钢管柱（1）与方钢管柱内腹板（2）均为一体式构件，通过机械连接相互连接。

3.根据权利要求1所述的表面安装ALC板的钢管混凝土组合柱，其特征在于：所述混凝土结构（3）外包在方钢管柱内腹板（2）的外侧，方钢管柱（1）外包在混凝土结构（3）的外侧。