CN213014997U - 一种罗马柱外形的金属管混凝土组合柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于建筑工程技术领域，特别涉及一种罗马柱外形的金属管混凝土组合柱，一种罗马柱外形的金属管混凝土组合柱，包括柱壁以及内填混凝土；所述柱壁间隔设置有内凹壁单元以及外凸壁单元，所述柱壁首尾相围接形成柱身，相围接的所述柱壁内形成腔体，将罗马柱的外形应用于金属管混凝土柱的柱壁，一方面外形优美，另一方面改变了柱壁与混凝土的受力关系。以圆管柱为例，通常混凝土会挤压外柱壁使其受到环向拉力，此环向力反过来会被动的约束混凝土达到环箍作用；而罗马柱外形柱壁存在拱形的内凸壁部分，混凝土挤压内凸壁产生环向压力主动约束混凝土，其次环向压力具有一定维持外形的特点。

Description

一种罗马柱外形的金属管混凝土组合柱

技术领域：

本实用新型属于建筑工程技术领域，特别涉及一种罗马柱外形的金属管混凝土组合柱。

背景技术

罗马柱，对于现在来说已不是一个陌生的词，无论是在大城市或是在乡镇农村自建房别墅，我们都会看到罗马柱装饰的欧式风格建筑，给人们一种新颖、大气、时尚、端庄和神秘感。

罗马柱由于柱身上各部分尺寸、比例、形状的不同，加上柱身处理和装饰花纹的各异，而形成各不相同的柱子样式。

现有技术中，罗马柱的材料往往为石材、水泥或者加强水泥等，但是以上材料的罗马柱具有以下缺点：

1、石材的罗马柱比较笨重，且造型简单、材料成本高；

2、水泥材料的罗马柱表面效果不好做，影响罗马柱的造型美观，且由于重量较大，水泥材料的罗马柱表面易呈块状掉落，影响罗马柱的使用寿命；

3、加强水泥材料的罗马柱的耐候性差，影响罗马柱的使用寿命。

因此，本申请针对上述问题提供一种组合柱。

随着组合结构柱的研究与发展，它将被应用到越来越多的结构形式当中；常用金属管外壁包括钢管外壁与铝合金管外壁等，钢材具有轻质高强、延性好的特点，而铝合金具有强度高、耐腐蚀、质量更轻等优点。我国高层建筑飞速发展，金属管混凝土组合柱也被应用到高层结构当中，随着建筑层数的不断增加，形式的变化，结构对延性及承载力的要求也在不断提高，如何更经济合理的满足抗震设计中延性及承载力的要求成为不可避免的问题。

罗马柱是一种外形优美的石柱，将其外形与金属管混凝土组合柱相结合，受力方式会受到很大的改变。

本实用新型的目的是为克服现有技术中的不足，满足建筑工程发展的需要，一定程度上改善金属管混凝土组合柱的受力性能。将罗马柱的外形应用于金属管混凝土组合柱的柱壁，一方面外形优美，另一方面改变了柱壁与混凝土的受力关系。以圆管柱为例，通常混凝土会挤压外柱壁使其受到环向拉力，此环向力反过来会被动的约束混凝土达到环箍作用；而罗马柱外形柱壁存在拱形的内凸壁部分，混凝土挤压内凸壁产生环向压力主动约束混凝土，其次环向压力具有一定维持外形的特点。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种罗马柱外形的金属管混凝土组合柱，金属管混凝土组合柱是由在金属管内填充混凝土形成的一种组合结构，金属管混凝土组合柱的金属管外壁和混凝土两者在受力过程中相互作用，即柱壁对其核心混凝土的约束作用，使混凝土处于三向受压状态，从而使混凝土的强度得以提高；反过来由于混凝土的存在，可以延缓或避免金属管过早发生局部屈曲或整体失稳，从而保证了两种材料性能的充分发挥，使得金属管混凝土组合柱具有承载力高，高塑性韧性好，耐火性能好及经济效益高等优点。

解决了现有技术中存在的罗马柱的造型简单、成本高、重量大、寿命短的技术问题。

本实用新型采用如下技术方案：

一种罗马柱外形的金属管混凝土组合柱，包括柱壁以及内填混凝土；所述柱壁间隔设置有内凹壁单元以及外凸壁单元，所述柱壁首尾相围接形成柱身，相围接的所述柱壁内形成腔体。此结构有利于搬运过程中的拆分搬运，混凝土可以后期浇筑，从而提高建筑速度。

具体的，所述内凹壁单元数量为2个以上，且每个内凹壁单元凹槽最低点到腔体中轴线的距离相等；所述外凸壁单元数量为2个以上，且每个外凸壁单元凸缘最高点到腔体中轴线的距离相等，此处设计可以使柱体的外形更加美观，对称协调，受力均匀。

具体的，所述柱壁为罗马柱外形，内凹壁单元宽度大于外凸壁单元，内凹宽度大可以更改地收紧柱体，使混凝土约束更加紧密，所述宽度为内凹壁和外凸壁外侧弧形的两端点间的距离。

具体的，所述柱壁首尾相围接的方式为焊接，便于密封，且保证柱体的稳定性，同时此处可进行螺栓连接，连接处紧密接合。

具体的，内凹壁单元凹槽部分最低点的连线为直线，且平行于腔体中轴线；所述外凸壁单元的凸缘部分最高点的连线为直线，且平行于腔体中轴线，可以保证在柱体承压状态下，受力更加均匀，增加承压效果及柱体稳定性。

具体的，所述内凹壁单元与所述外凸壁单元内、外表面经过防锈和电镀处理。电镀处理能够提高金属管壁的耐磨性、和抗腐蚀性等，以及增进金属管壁100的美观性，能够令柱身表面更美观、多样，满足多种建筑风格的使用。

具体的，所述内凹壁单元在腔体外侧表面内凹，在腔体内侧为内凸，所述内凹壁单元沿柱身周向均匀设置，保证受力均匀的同时，增加美观。

具体的，所述外凸壁单元在腔体外侧外凸，在腔体内侧内凹，所述外凸壁单元沿柱身周向均匀设置，保证受力均匀的同时，增加美观。

具体的，所述柱身上下端分别设置有封口端盖，所述封口端盖与所述内凹壁单元、外凸壁单元活动连接，此处端盖用于在在浇筑混凝土过程中防漏。

具体的，所述柱壁为金属材质，材料为7075铝合金，质量更轻，厚度为20mm以上，强度更高。

本实用新型有益效果

与现有技术相比，本实用新型具有的优点及积极效果是:

1、罗马柱外形优美，具有建筑设计的价值；

2、罗马柱外边缘凹凸有致便于运输过程中固定和抓握；

3、柱壁和混凝土分离后，可以减轻运输过程和安装过程的总重量，混凝土可以在组合柱立起后进行浇筑，因此减小了组合柱的柱身的重量；

4、柱身表面进行表面处理，例如防锈处理，电镀或者表面喷漆处理，能够令柱身表面更美观、多样，满足多种建筑风格的使用；

5、组合柱的成本低，因此，相对于石材的罗马柱来说，降低了柱身的材料成本；

6、组合柱的强度比较高，令金属的柱身的抗风、抗震能力提高，因此，提高了罗马柱的耐候性，延长了罗马柱的使用寿命；

7、金属柱壁的塑性好，便于将柱身锻造、冲压呈不同的形状，进一步提高了罗马柱的造型美观性；

8、混凝土挤压拱形内凸单元使得外壁产生环向压力，该压力反向作用于混凝土增大环箍作用，提高结构强度，一定程度上能维持外形，这种效果在受到如地震作用等强作用时更加明显；

9、常规金属管混凝土中的混凝土与金属管相互作用使得金属管产生环向拉力，而本结构先产生环向压力，相当于为整个金属外壁施加了预应力。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明；

图1是本实用新型的俯视结构图

图2是本实用新型的正视或侧视结构图

其中：

1-内凹壁单元、2-外凸壁单元、3-腔体。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型进行进一步详细的叙述。

实施例1

如图1、2所示，一种罗马柱外形的金属管混凝土组合柱，高度为3m，包括柱壁以及内填混凝土；所述柱壁间隔设置有内凹壁单元1以及外凸壁单元2，所述柱壁首尾相围接形成柱身，相围接的所述柱壁内形成腔体。此结构有利于搬运过程中的拆分搬运，混凝土可以后期浇筑，从而提高建筑速度。

具体的，所述内凹壁单元1数量为16个，且每个内凹壁单元1凹槽最低点到腔体中轴线的距离相等；所述外凸壁单元2数量为16个，且每个外凸壁单元2凸缘最高点到腔体中轴线的距离相等，此处设计可以使柱体的外形更加美观，对称协调，受力均匀。

具体的，所述柱壁为罗马柱外形，内凹壁单元1宽度为外凸壁单元2的两倍，内凹宽度大可以更改地收紧柱体，使混凝土约束更加紧密。

具体的，所述柱壁首尾相围接的方式为焊接，便于密封，且保证柱体的稳定性，同时此处可进行螺栓连接，连接处紧密接合。

具体的，内凹壁单元1凹槽部分最低点的连线为直线，且平行于腔体中轴线；所述外凸壁单元2的凸缘部分最高点的连线为直线，且平行于腔体中轴线，可以保证在柱体承压状态下，受力更加均匀，增加承压效果及柱体稳定性。

具体的，所述内凹壁单元1与所述外凸壁单元2内、外表面经过防锈和电镀处理。电镀处理能够提高金属管壁的耐磨性、和抗腐蚀性等，以及增进金属管壁100的美观性，能够令柱身表面更美观、多样，满足多种建筑风格的使用。

具体的，所述内凹壁单元1在腔体外侧表面内凹，在腔体内侧为内凸，所述内凹壁单元1沿柱身周向均匀设置，保证受力均匀的同时，增加美观。

具体的，所述外凸壁单元2在腔体外侧外凸，在腔体内侧内凹，所述外凸壁单元2沿柱身周向均匀设置，保证受力均匀的同时，增加美观。

具体的，所述柱身上下端分别设置有封口端盖，所述封口端盖与所述内凹壁单元1、外凸壁单元2活动连接，此处端盖用于在在浇筑混凝土过程中防漏。

具体的，所述柱壁为金属材质，材料为7075铝合金，厚度为30mm，强度更高。

本实用新型的具体实施过程：

按设计方案在工厂内生产所需模板，包括16个内凹壁单元以及16个外凸壁单元并预制所需端盖，模板长3米，平行于柱壁的高，模板宽度为外凸壁外缘距柱体中轴线的距离为半径的圆的周长，垂直于柱壁的高，模板厚度为30mm,材质为7075铝合金，模板做好后，可以对模板进行矫正，以长边为连接部，用卷板机进行矫形，做成圆柱形外壁形状，对连接部进行焊接，焊接时利用圆柱形模具撑起，保证柱壁的形状为圆柱形；焊接完成后，可将柱壁进行固定后，运输至建筑所在地，安装在罗马柱的基座上，将搅拌好的沙、石、水泥、水按一定比例混合并搅拌好的混凝土，浇筑在组合柱内腔3中，等待数日，混凝土凝固后，将上端盖安装后，可进行罗马柱上基座的安装，并进行建筑的下一步施工。此处罗马柱上、下基座为水泥或大理石基座，为成型产品，可在建材市场采购。

与现有技术相比，本实用新型具有的优点及积极效果是: 罗马柱外形优美，具有建筑设计的价值；罗马柱外边缘凹凸有致便于运输；与圆形截面金属管混凝土组合柱相比略微节省了混凝土，并提高了少量金属材料用量；同等造价下本结构能显著提高结构强度，具有经济效益；混凝土挤压拱形内凸单元使得外壁产生环向压力，该压力反向作用于混凝土增大环箍作用，提高结构强度，一定程度上能维持外形，这种效果在受到如地震作用等强作用时更加明显；常规金属管混凝土中的混凝土与金属管相互作用使得金属管产生环向拉力，而本结构先产生环向压力，相当于为整个金属外壁施加了预应力。

实施例2

如图1、2所示，一种罗马柱外形的金属管混凝土组合柱，高度为3m，包括柱壁以及内填混凝土；所述柱壁间隔设置有内凹壁单元1以及外凸壁单元2，所述柱壁首尾相围接形成柱身，相围接的所述柱壁内形成腔体。此结构有利于搬运过程中的拆分搬运，混凝土可以后期浇筑，从而提高建筑速度。

具体的，所述内凹壁单元1数量为8个，且每个内凹壁单元1凹槽最低点到腔体中轴线的距离相等；所述外凸壁单元2数量为8个，且每个外凸壁单元凸缘最高点到腔体中轴线的距离相等，数量的减少，有助于提高制造过程的效率，此处设计可以使柱体的外形更加美观，对称协调，受力均匀。

具体的，所述柱壁为罗马柱外形，内凹壁单元1宽度为外凸壁单元2的1.5倍，内凹宽度大可以更改地收紧柱体，使混凝土约束更加紧密。

具体的，所述柱壁首尾相围接的方式为焊接，便于密封，且保证柱体的稳定性，同时此处可进行螺栓连接，连接处紧密接合。

具体的，内凹壁单元1凹槽部分最低点的连线为直线，且平行于腔体中轴线；所述外凸壁单元2的凸缘部分最高点的连线为直线，且平行于腔体中轴线，可以保证在柱体承压状态下，受力更加均匀，增加承压效果及柱体稳定性。

具体的，所述内凹壁单元1与所述外凸壁单元2内、外表面经过防锈和电镀处理。电镀处理能够提高金属管壁的耐磨性、和抗腐蚀性等，以及增进金属管壁100的美观性，能够令柱身表面更美观、多样，满足多种建筑风格的使用。

具体的，所述内凹壁单元1在腔体外侧表面内凹，在腔体内侧为内凸，所述内凹壁单元1沿柱身周向均匀设置，保证受力均匀的同时，增加美观。

具体的，所述外凸壁单元2在腔体外侧外凸，在腔体内侧内凹，所述外凸壁单元2沿柱身周向均匀设置，保证受力均匀的同时，增加美观。

具体的，所述柱身上下端分别设置有封口端盖，所述封口端盖与所述内凹壁单元1、外凸壁单元2活动连接，此处端盖用于在在浇筑混凝土过程中防漏。

具体的，所述柱壁为金属材质，材料为不锈钢，质量更轻，厚度为20mm强度更高。

本实用新型的具体实施过程：

按设计方案在工厂内生产所需模板，包括8个内凹壁单元以及8个外凸壁单元并预制所需端盖，模板长3米，平行于柱壁的高，模板宽度为外凸壁外缘距柱体中轴线的距离为半径的圆的周长，垂直于柱壁的高，模板厚度为20mm,材质为不锈钢，模板做好后，可以对模板进行矫正，以长边为连接部，用卷板机进行矫形，做成圆柱形外壁形状，对连接部进行焊接，焊接时利用圆柱形模具撑起，保证柱壁的形状为圆柱形；焊接完成后，可将柱壁进行固定后，运输至建筑所在地，安装在罗马柱的基座上，将搅拌好的沙、石、水泥、水按一定比例混合并搅拌好的混凝土，浇筑在组合柱内腔3中，等待数日，混凝土凝固后，将上端盖安装后，可进行罗马柱上基座的安装，并进行建筑的下一步施工。此处罗马柱上、下基座为水泥或大理石基座，为成型产品，可在建材市场采购。

与现有技术相比，本实用新型具有的优点及积极效果是: 罗马柱外形优美，具有建筑设计的价值；罗马柱外边缘凹凸有致便于运输；与圆形截面金属管混凝土组合柱相比略微节省了混凝土，并提高了少量金属材料用量；同等造价下本结构能显著提高结构强度，具有经济效益；混凝土挤压拱形内凸单元使得外壁产生环向压力，该压力反向作用于混凝土增大环箍作用，提高结构强度，一定程度上能维持外形，这种效果在受到如地震作用等强作用时更加明显；常规金属管混凝土中的混凝土与金属管相互作用使得金属管产生环向拉力，而本结构先产生环向压力，相当于为整个金属外壁施加了预应力。

实施例3

如图1、2所示，一种罗马柱外形的金属管混凝土组合柱，高度为3m，包括柱壁以及内填混凝土；所述柱壁间隔设置有内凹壁单元1以及外凸壁单元2，所述柱壁首尾相围接形成柱身，相围接的所述柱壁内形成腔体。此结构有利于搬运过程中的拆分搬运，混凝土可以后期浇筑，从而提高建筑速度。

具体的，所述内凹壁单元1数量为8个，且每个内凹壁单元1凹槽最低点到腔体中轴线的距离相等；所述外凸壁单元2数量为8个，且每个外凸壁单元2凸缘最高点到腔体中轴线的距离相等，此处设计可以使柱体的外形更加美观，对称协调，受力均匀。

具体的，所述柱壁为罗马柱外形，内凹壁单元1宽度为外凸壁单元2的两倍，内凹宽度大可以更改地收紧柱体，使混凝土约束更加紧密。

具体的，所述柱壁首尾相围接的方式为焊接，便于密封，且保证柱体的稳定性，同时此处可进行螺栓连接，连接处紧密接合。

具体的，内凹壁单元1凹槽部分最低点的连线为直线，且平行于腔体中轴线；所述外凸壁单元2的凸缘部分最高点的连线为直线，且平行于腔体中轴线，可以保证在柱体承压状态下，受力更加均匀，增加承压效果及柱体稳定性。

具体的，所述内凹壁单元1与所述外凸壁单元2内、外表面经过防锈和电镀处理。电镀处理能够提高金属管壁的耐磨性、和抗腐蚀性等，以及增进金属管壁100的美观性，能够令柱身表面更美观、多样，满足多种建筑风格的使用。

具体的，所述内凹壁单元1在腔体外侧表面内凹，在腔体内侧为内凸，所述内凹壁单元1沿柱身周向均匀设置，保证受力均匀的同时，增加美观。

具体的，所述外凸壁单元2在腔体外侧外凸，在腔体内侧内凹，所述外凸壁单元2沿柱身周向均匀设置，保证受力均匀的同时，增加美观。

具体的，所述柱身上下端分别设置有封口端盖，所述封口端盖与所述内凹壁单元1、外凸壁单元2活动连接，此处端盖用于在在浇筑混凝土过程中防漏。

具体的，所述柱壁为金属材质，材料为7075铝合金，厚度为30mm，强度更高。

本实用新型的具体实施过程：

按设计方案在工厂内生产所需模板，包括8个内凹壁单元以及8个外凸壁单元并预制所需端盖，模板长3米，平行于柱壁的高，模板宽度为外凸壁外缘距柱体中轴线的距离为半径的圆的周长，垂直于柱壁的高，模板厚度为30mm,材质为7075铝合金，模板做好后，可以对模板进行矫正，以长边为连接部，用卷板机进行矫形，做成圆柱形外壁形状，对连接部进行焊接，焊接时利用圆柱形模具撑起，保证柱壁的形状为圆柱形；焊接完成后，可将柱壁进行固定后，运输至建筑所在地，安装在罗马柱的基座上，将搅拌好的沙、石、水泥、水按一定比例混合并搅拌好的混凝土，浇筑在组合柱内腔3中，等待数日，混凝土凝固后，将上端盖安装后，可进行罗马柱上基座的安装，并进行建筑的下一步施工。此处罗马柱上、下基座为水泥或大理石基座，为成型产品，可在建材市场采购。

与现有技术相比，本实用新型具有的优点及积极效果是: 罗马柱外形优美，具有建筑设计的价值；罗马柱外边缘凹凸有致便于运输；与圆形截面金属管混凝土组合柱相比略微节省了混凝土，并提高了少量金属材料用量；同等造价下本结构能显著提高结构强度，具有经济效益；混凝土挤压拱形内凸单元使得外壁产生环向压力，该压力反向作用于混凝土增大环箍作用，提高结构强度，一定程度上能维持外形，这种效果在受到如地震作用等强作用时更加明显；常规金属管混凝土中的混凝土与金属管相互作用使得金属管产生环向拉力，而本结构先产生环向压力，相当于为整个金属外壁施加了预应力。

针对以上实施例中，实施例1中柱壁为铝合金材质，16个凹凸单元，厚度为30mm，稳定性居中，承压能力中等；实施例2柱壁为不锈钢材质，8个凹凸单元，厚度为20mm，由于不锈钢材质比较硬，厚度相对可以薄一些，从而节省材料，稳定性较高，承压能力强；实施例3柱壁为铝合金材质，8个凹凸单元厚度为30mm，稳定性最高，承压能力最强。

尽管上面结合附图对本实用新型的功能及工作过程进行了描述,但本实用新型并不局限于上述的具体功能和工作过程,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下,在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可以做出很多形式, 例如变换金属外壁的基础形状、材质等，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (10)

1.一种罗马柱外形的金属管混凝土组合柱，其特征在于，包括柱壁以及内填混凝土；所述柱壁间隔设置有内凹壁单元（1）以及外凸壁单元（2），所述柱壁首尾相围接形成柱身，相围接的所述柱壁内形成腔体（3）。

2.根据权利要求1所述一种罗马柱外形的金属管混凝土组合柱，其特征在于，所述内凹壁单元（1）数量为2个以上，且每个内凹壁单元（1）凹槽最低点到腔体中轴线的距离相等；所述外凸壁单元（2）数量为2个以上，且每个外凸壁单元（2）凸缘最高点到腔体中轴线的距离相等。

3.根据权利要求1所述一种罗马柱外形的金属管混凝土组合柱，其特征在于，所述柱壁为罗马柱外形，内凹壁单元（1）宽度大于外凸壁单元（2）。

4.根据权利要求1所述一种罗马柱外形的金属管混凝土组合柱，其特征在于，所述柱壁首尾相围接的方式为焊接。

5.根据权利要求1所述一种罗马柱外形的金属管混凝土组合柱，其特征在于，内凹壁单元（1）凹槽部分最低点的连线为直线，且平行于腔体中轴线；所述外凸壁单元（2）的凸缘部分最高点的连线为直线，且平行于腔体中轴线。

6.根据权利要求1所述一种罗马柱外形的金属管混凝土组合柱，其特征在于，所述内凹壁单元（1）与所述外凸壁单元（2）内、外表面经过防锈和电镀处理。

7.根据权利要求1所述一种罗马柱外形的金属管混凝土组合柱，其特征在于，所述内凹壁单元（1）在腔体外侧表面内凹，在腔体内侧为内凸，所述内凹壁单元（1）沿柱身周向均匀设置。

8.根据权利要求1所述一种罗马柱外形的金属管混凝土组合柱，其特征在于，所述外凸壁单元（2）在腔体外侧外凸，在腔体内侧内凹，所述外凸壁单元（2）沿柱身周向均匀设置。

9.根据权利要求1所述一种罗马柱外形的金属管混凝土组合柱，其特征在于，所述柱身上下端分别设置有封口端盖，所述封口端盖与所述内凹壁单元（1）、外凸壁单元（2）活动连接。

10.根据权利要求1所述一种罗马柱外形的金属管混凝土组合柱，其特征在于，所述柱壁为金属材质，厚度为10mm以上。

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