CN209408886U - 一种装配式多腔钢管混凝土构件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种装配式多腔钢管混凝土构件，包括内钢管和混凝土，在所述内钢管的外壁上绕其轴心固接有若干加劲肋钢板，在各加劲肋钢板上均固接有沿内钢管径向布置的连接钢板，相邻连接钢板通过其外端固接的槽钢连接，各槽钢的侧腿与连接钢板的侧面平行对接，所述加劲肋钢板、连接钢板和槽钢均沿内钢管的轴线通长布置，所述混凝土浇筑在内钢管、连接钢板和槽钢合围成的空腔内。本实用新型由于截面开展，在同样自重情况下其抗弯刚度较大，因而在弯矩较大的情况下可以更好地发挥材料的力学性能；承载力高，具有较好的塑性、韧性和耐火性能，制作较容易，运输方便，施工工序少，加快了施工速度，提高经济效益。

Description

一种装配式多腔钢管混凝土构件

技术领域

本实用新型涉及建筑结构构件技术领域，尤其涉及一种装配式多腔钢管混凝土构件。

背景技术

钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成、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。众所周知，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。而钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高.同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。钢管混凝土作为一种新兴的组合结构，主要以轴心受压和作用力偏心较小的受压构件为主，被广泛使用于框架结构中(如厂房和高层)。

然而，在长期的使用实践中，我们发现其仍存在以下问题：

1、钢筋混凝土柱或钢筋混凝土桥墩，自重大，导致抗震性能差，基础造价高，而且其抗剪能力较差，导致剪切破坏先于延性的弯曲破坏，致使柱或桥墩发生脆性破坏。

2、传统的钢管混凝土自重大，基础造价高，抗弯承载能力不足，在轴向荷载作用下，钢管与核心混凝土同时承担纵向荷载，钢管对核心混凝土的约束效果未能得到充分发挥，核心混凝土在受力过程中易产生剪切压溃破坏。

3、普通的中空夹层钢管混凝土，虽克服了一般钢管混凝土自重大和抗弯承载能力不足的缺点，但是由于核心混凝土膨胀对内钢管产生的环向拉力作用，内钢管容易发生局部屈曲，从而导致与核心混凝土之间产生脱空现象。

4、普通的中空夹层钢管混凝土，对核心混凝土的约束能力较弱，其核心混凝土大部分不能处于三向受压的状态下，混凝土常发生脆性破坏，导致了其构件不能充分发挥两者的组合效应，进一步导致了其承载能力、延性和塑性变形能力降低，且普通中空夹层钢管混凝土自身耗能能力较差，这就导致了普通中空夹层钢管混凝土构件的抗震能力较差。

5、现有的钢管混凝土，其钢管对核心混凝土的约束能力较弱，不能充分发挥混凝土自身的性能，同时其钢管也较容易发生局部屈曲，不能充分发挥钢管自身的性能，且一般的装配式钢管混凝土运输困难，施工难度大，导致施工速度缓慢，影响经济效益。

6、现有钢管混凝土的截面都比规则固定，不适用于某些大跨度空间结构、超高层建筑、特大桥梁等大型复杂结构，从而限制了此类构件的使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种能够增强钢管对核心混凝土的约束作用，降低脱开现象，提高抗弯承载力和抗震性能，施工难度小，适用范围更广的装配式多腔钢管混凝土构件。

本实用新型提供的这种装配式多腔钢管混凝土构件，包括内钢管和混凝土，在所述内钢管的外壁上绕其轴心固接有若干加劲肋钢板，在各加劲肋钢板上均固接有沿内钢管径向布置的连接钢板，相邻连接钢板通过其外端固接的槽钢连接，各槽钢的侧腿与连接钢板的侧面平行对接，所述加劲肋钢板、连接钢板和槽钢均沿内钢管的轴线通长布置，所述混凝土浇筑在内钢管、连接钢板和槽钢合围成的空腔内。

所述加劲肋钢板与连接钢板、连接钢板与槽钢均通过摩擦型高强螺栓连接，通过摩擦力将内钢管和连接钢板以及槽钢连接成一体，不仅使这三者之间不会发生相对滑移，又使这三者按整体弹性受力，提高了整体的承载能力。

为使本实用新型可与基础更好的连接并防止整体失稳，在内钢管、连接钢板和槽钢底部固接有底座板。

为防止上部结构失稳，有利于提高整体稳定性，在所述连接钢板下端外侧设有与底座板连接的加劲支脚。

所述底座板呈方形，所述连接钢板上的加劲支脚沿底座板的对角线及中心线布置。

所述加劲肋钢板沿绕内钢管轴心均匀布置。

为防止槽钢局部屈曲，加强整体纵向稳定性，提高对核心混凝土的约束作用，所述槽钢的开口背向内钢管布置，在槽钢内侧沿其横截面固接有若干槽钢加劲肋。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)通过连接钢板和槽钢将将中空夹层钢管混凝土分割成多个相对独立的腔体，既可以满足施工方便的需要，又可以对核心混凝土形成有效约束，使混凝土处于三向受压状态，不仅提高了核心混凝土强度，又使混凝土的破坏由脆性转为塑性，腔体内部的连接钢板对外部槽钢起到加劲肋的作用，这样可以有效防止槽钢发生局部屈曲，从而提高了整体受力性能，提高了构件的承载能力、延性、塑性变形能力以及抗震性能。

(2)通过采用多腔钢管的方法，提高了对核心混凝土的约束，防止核心混凝土与内钢管脱空，其承载力可得到进一步提高。

(3)通过多腔的设计，在受同样荷载作用下，各腔体能够分担上部结构传下来的力，使受力更加均匀，提高了整体的抗压、抗弯和抗剪能力，同时多腔的耗能能力也优于普通的钢管混凝土，这大大提高了多腔钢管混凝土的延性、塑性变形能力，从而其抗震性能也也大大优于普通钢管混凝土和中空钢管混凝土；在相同用钢量的情况下，多腔钢管混凝土的承载能力和延性明显优于普通的钢管混凝土和中空钢管混凝土。

(4)通过连接钢板的数量布置槽钢，使槽钢连接成的不同的多边形，可以根据不同的工艺要求和实际工程需求，制作不同截面形式的构件，适用范围广。

(5)用连接钢板隔离形成多腔，降低了内钢管及槽钢间混凝土的填充量，节约了混凝土的用量，降低了构件的自重，提高了施工速度，有利于缩短施工。

本实用新型由于截面开展，在同样自重情况下其抗弯刚度较大，因而在弯矩较大的情况下可以更好地发挥材料的力学性能；承载力高，具有较好的塑性、韧性和耐火性能，制作较容易，运输方便，施工工序少，加快了施工速度，且可在工厂加工完成，有助于实现工厂化，提高经济效益。

本实用新型核心混凝土与钢管的力学性能得到更有效的发挥，受力明确合理，承载力可得到显著提高。

附图说明

图1为本实用新型的轴侧结构示意图。

图2为图1中A-A处剖视放大结构示意图。

图3为图1中B-B处剖视放大结构示意图。

图中示出的标记及所对应的构件名称为：

1、内钢管；2、加劲肋钢板；3、连接钢板；4、槽钢；5、混凝土；6、空腔；7、摩擦型高强螺栓；8、底座板；31、加劲支脚；41、侧腿；42、腰身；43、槽钢加劲肋。

具体实施方式

从图1至图3可以看出，本实用新型这种装配式多腔钢管混凝土构件，包括内钢管1、加劲肋钢板2、连接钢板3、槽钢4、混凝土5和摩擦型高强螺栓7，

各加劲肋钢板2沿内钢管1的轴线垂直焊接在内钢管1的外壁上，各加劲肋钢板2绕内钢管1的轴心均匀通长布置，在各加劲肋钢板2上沿轴向均匀开有若干螺栓孔，

连接钢板3的内侧端通过摩擦型高强螺栓7紧固连接在各加劲肋钢板2上，连接钢板3的横向沿内钢管1径向布置，连接钢板3的纵向沿内钢管1的轴线通长布置，

通过摩擦型高强螺栓7穿过槽钢4的侧腿41将槽钢4安装在各相邻的连接钢板3的外侧端，各槽钢4沿内钢管1的轴线通长布置，各侧腿41与相应连接钢板3的侧面平行对接，

混凝土2浇筑在由内钢管1与连接钢板3和槽钢4合围成的空腔6内，并与连接钢板3和槽钢4无缝连接成钢筋混凝土。

从图1至图3还可以看出，本实用新型还包括固接内钢管1、连接钢板3和槽钢4底部的呈方形的底座板8，该底座板8可使整个构件能够与基础更好的相连，其作用是把本实用新型固定于基础，并把本实用新型承受的内力传给基础，提高整个构件的承载能力，有效抑制底部钢管鼓曲；为使底座板8与上端构件更好的相连，防止上部结构失稳，在连接钢板3下端外侧设有与底座板8连接的加劲支脚31，连接钢板3上的加劲支脚31沿底座板8的对角线及中心线布置并与对角线及中线长度相对应，当加劲肋钢板2即连接钢板3的个数小于等于8时，加劲支脚31的长度只有与对角线及中线长度相对应的两种规格；当加劲肋钢板2即连接钢板3的个数大于8时，加劲支脚31的长度除与对角线及中线长度相对应外，还包括0，就存在没有加劲支脚31的连接钢板3。

从图1至图3还可以看出，本实用新型的槽钢4的开口背向内钢管1布置，在槽钢1的内侧沿其横截面焊接有若干槽钢加劲肋43，槽钢加劲肋43的高度与槽钢4的侧腿41同高，每个槽钢加劲肋43布置的位置均在摩擦型高强螺栓7正下方。

本实用新型这种装配式多腔钢管混凝土构件的制备方法，包括如下步骤：

a、在内钢管1的外壁上绕其轴心均匀焊接上n个加劲肋钢板2，各加劲肋钢板2沿内钢管的轴线通长布置，n≥3；

b、在各加劲肋钢板2上通过摩擦型高强螺栓7固接连接钢板3，连接钢板3的横向沿内钢管1径向布置，连接钢板3的纵向沿内钢管1的轴线通长布置；

c、在每个相邻连接钢板3的外端段之间通过摩擦型高强螺栓7固接上若干槽钢4，沿各槽钢的侧腿41与槽钢的腰身42呈[180°-(180°-360°/n)/2]的夹角布置，各槽钢41的高度根据相邻连接钢板3外端段的距离确定，各槽钢4沿内钢管的轴线通长布置；

d、将混凝土5浇筑在由内钢管1、连接钢板3和槽钢4合围成的独立的空腔6内，混凝土5与连接钢板3和槽钢4胶结形成钢筋混凝土。

Claims (7)

1.一种装配式多腔钢管混凝土构件，包括内钢管(1)和混凝土(5)，其特征在于：在所述内钢管的外壁上绕其轴心固接有若干加劲肋钢板(2)，在各加劲肋钢板上均固接有沿内钢管径向布置的连接钢板(3)，相邻连接钢板通过其外端固接的槽钢(4)连接，各槽钢的侧腿(41)与连接钢板的侧面平行对接，所述加劲肋钢板、连接钢板和槽钢均沿内钢管的轴线通长布置，所述混凝土浇筑在内钢管、连接钢板和槽钢合围成的空腔(6)内。

2.根据权利要求1所述的装配式多腔钢管混凝土构件，其特征在于：所述加劲肋钢板与连接钢板、连接钢板与槽钢均通过摩擦型高强螺栓(7)连接。

3.根据权利要求1所述的装配式多腔钢管混凝土构件，其特征在于：在内钢管、连接钢板和槽钢底部固接有底座板(8)。

4.根据权利要求3所述的装配式多腔钢管混凝土构件，其特征在于：在所述连接钢板下端外侧设有与底座板连接的加劲支脚(31)。

5.根据权利要求4所述的装配式多腔钢管混凝土构件，其特征在于：所述底座板呈方形，所述连接钢板上的加劲支脚沿底座板的对角线及中心线布置。

6.根据权利要求1所述的装配式多腔钢管混凝土构件，其特征在于：所述加劲肋钢板沿绕内钢管轴心均匀布置。

7.根据权利要求1所述的装配式多腔钢管混凝土构件，其特征在于：所述槽钢的开口背向内钢管布置，在槽钢内侧沿其横截面固接有若干槽钢加劲肋(43)。