CN219604682U - 一种带波形板的全装配式钢异形边柱以及角柱 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种带波形板的全装配式钢异形边柱以及角柱，属于结构工程技术领域，本申请的钢异形边柱由第一工字型钢柱、第二工字型钢柱、第三工字型钢柱、波形板、角钢连接件和螺栓螺母组件组成。钢构件的制作和焊接部分在工厂内完成，焊接质量容易控制，施工现场仅需将预制好的构件吊装并通过高强螺栓连接，施工效率高。本申请的异形柱同时具备力学性能和实用性能上的优点：在力学性能方面，本申请的异形柱具有良好的承载能力和抗震性能；在实用性能方面，本申请着重实现快速装配理念和解决房屋中“凸柱”问题。

Description

一种带波形板的全装配式钢异形边柱以及角柱

技术领域

本申请涉及建筑结构设计领域，具体而言，涉及一种带波形板的全装配式钢异形边柱以及角柱。

背景技术

装配式钢结构不仅具有传统钢结构自重轻、强度高、抗震性能好等特点，其工业化程度高且节能环保、建筑寿命长、回收率高，完美契合“碳达峰，碳中和”目标。

目前在钢结构住宅设计中，一般采用H型截面、箱型截面钢柱作为主要承载构件，且柱的截面尺寸会大于墙体厚度，这会使框架柱的柱脚在室内突出墙体，占用一部分的室内空间，不利于家具摆放，影响建筑美观。

异形柱结构的概念是为改变室内“凸柱”问题、满足建筑需要等提出的，最早出现于钢筋混凝土结构的住宅中。

异形柱分为钢筋混凝土异形柱和钢结构异形柱两种，相较于钢筋混凝土异形柱，钢异形柱的抗震性能好，更适用于高层、超高层建筑，而且施工便利，具有更大的推广空间和使用价值。然而目前在高层钢结构工业与民用建筑中经常采用的传统钢异形柱需要大量现场焊接作业，施工速度慢，装配率低，极大限制了装配式高层钢结构体系的发展，因此亟需提出一种既可以解决钢结构住宅建筑室内柱角凸出问题又减少现场焊接的钢异形柱。

现有研究表明，带有波形板的钢异形柱(例如：CN112160503A、CN112160418A)具有自重轻、延性大、承载效率高、抗震性能好等优点，可以作为高层钢结构体系中的主要受力构件。此外，采用装配式波形板钢异形柱，在保证柱子的抗震性能和承载能力的前提下，可以减少焊接残余应力的影响，防止柱子过早发生脆性破坏，还可以保证较高的装配效率。

然而，已有的波形板的钢异形柱均使用了钢管这一结构(例如：CN212129683U、CN209760599U)，即其异形柱往往是针对中柱来设计的，并不适用于边柱。

实用新型内容

本申请提供了一种带波形板的全装配式钢异形边柱以及角柱，旨在解决现有技术的问题。

一种带波形板的全装配式钢异形边柱，包括：第一工字型钢柱、第二工字型钢柱、第三工字型钢柱；

第二工字型钢柱、第三工字型钢柱分别设置在第一工字型钢柱的左右两侧，使得全装配式钢异形边柱成为一个T字型结构；

第一工字型钢柱的第一侧翼缘分别与第二工字型钢柱的右翼缘、第三工字型钢柱的左翼缘垂直连接；

第一工字型钢柱的第一侧翼缘连接在第二工字型钢柱的右翼缘的中部、第三工字型钢柱的左翼缘的中部；

第二工字型钢柱、第三工字型钢柱的腹板采用波形板，所述波形板的波纹方向为竖向。

进一步，所述第二工字型钢柱、所述第三工字型钢柱的结构相同；第二工字型钢柱、第三工字型钢柱对称设置在第一工字型钢柱的左右两侧。

进一步，所述第二工字型钢柱的左翼缘的长度等于右翼缘的长度、第三工字型钢柱的右翼缘的长度等于左翼缘的长度。

进一步，还包括：角钢连接件、螺栓螺母组件；所述角钢连接件、第一工字型钢柱的第一侧翼缘、第二工字型钢柱的右翼缘、第三工字型钢柱的左翼缘均预留螺栓孔洞；

在第一工字型钢柱的第一侧翼缘、第二工字型钢柱的右翼缘之间通过螺栓螺母组件连接有角钢连接件；

第一工字型钢柱的第一侧翼缘、第三工字型钢柱的左翼缘之间通过螺栓螺母组件连接有角钢连接件。

一种带波形板的全装配式钢异形角柱，包括：第一工字型钢柱、第二工字型钢柱、钢板；

第二工字型钢柱设置在第一工字型钢柱的左侧；

第一工字型钢柱的第一侧翼缘分别与第二工字型钢柱的右翼缘、钢板垂直连接；

钢板与第二工字型钢柱的右翼缘平行；

第一工字型钢柱的第一侧翼缘连接在第二工字型钢柱的右翼缘的中部、第三工字型钢柱的左翼缘的中部；

第二工字型钢柱的腹板采用波形板，所述波形板的波纹方向为竖向。

进一步，所述波形板的波纹形状采用正弦波浪形式或三角形波折形式或梯形波折形式或直角波折形式。

进一步，波形板的构造形式采用单层波形板或双层波形板。

本申请的有益效果在于：

第一，本专利的力流传递合理，受力明确，构造简单，施工方便。在承受水平荷载时，工字型钢柱和波形板的截面得以结合形成一个完整的抗侧截面，极大地提高了异形柱的抗侧刚度，可以有效减小结构的层间侧移。在承受竖向荷载时，由竖向荷载引起的内力由型钢柱承担，波形板提供的承载力可以忽略；本申请专利所述异形柱在保证竖向承载力的同时具有足够的抗侧刚度，是一种介于框架柱和剪力墙的异形柱构件，其与常见的钢框架中的结构柱相比，本申请专利所述异形柱具有更高的抗侧刚度和竖向、水平承载力和更好的抗震性能，能够有效减小结构的侧向变形，并减少非结构性构件的破坏，可应用于高层建筑；与剪力墙结构中的剪力墙相比，本申请专利所述异形柱在具有良好的抗震性能同时，具有质量轻、装配简单的优势，建筑使用空间布置灵活，可应用于各类民用与工业建筑。

第二，本申请专利所述异形柱中波形板可在自身厚度较小的情况下仍保持良好的面外稳定性，同时提高异形柱整体的面外稳定性，能够以较低的用钢量保证合理的异形柱截面高度，极大地提高了钢材的使用效率，具有良好的经济性。同时，本申请专利的钢异形柱具有良好的抗震性能和承载能力，同时施工方便，具有较高的装配效率。在工厂预制好后再运到现场安装，适合钢结构产业化生产。

第三，本申请专利所述异形柱在施工现场采用装配式的方法，安装快速，避免了因施工现场焊接环境差而出现的焊缝质量问题。

第四，本申请专利所述异形柱中构件的截面宽度不大于建筑中墙体的厚度，有效的解决了“凸柱”的问题，节约了建筑空间，具有良好的美观性。

附图说明

图1是实施例1的一种带波形板的全装配式钢异形边柱的平面图。

图2是本申请的波形板的多种设计示意图。

图3是实施例2的一种带波形板的全装配式钢异形角柱的平面图。

图4是实施例2的一种带波形板的全装配式钢异形角柱的三维图。

图5是实施例2的一种带波形板的全装配式钢异形角柱的三维爆炸示意图。

图1-图5中的附图说明如下：

1——第一工字型钢柱；

2——第二字型钢柱；

3——第三工字型钢柱；

4——角钢连接件；

5——螺栓螺母组件；

6——波形板；

7——钢板。

具体实施方式

以下结合附图由具体实例对本申请的具体实施方式进一步说明。

实施例1：一种带波形板的全装配式钢异形边柱

结合附图1-2所述，一种钢异形柱，包括：第一工字型钢柱1、第二工字型钢柱2、第三工字型钢柱3、角钢连接件4、螺栓螺母组件5。

第二工字型钢柱2、第三工字型钢柱3分别设置在第一工字型钢柱1的左右两侧；

第一工字型钢柱1的第一侧翼缘分别与第二工字型钢柱2的右翼缘、第三工字型钢柱3的左翼缘垂直焊接连接。

所述第二工字型钢柱2、所述第三工字型钢柱3的腹板采用波形板6。

第一工字型钢柱1的第一侧翼缘连接在第二工字型钢柱2的右翼缘的中部、第三工字型钢柱3的左翼缘的中部。

第二工字型钢柱2、第三工字型钢柱3的结构相同；第二工字型钢柱2、第三工字型钢柱3对称设置在第一工字型钢柱1的两侧。

第一工字型钢柱1的第一侧翼缘分别与第二工字型钢柱2的右翼缘的连接处、第三工字型钢柱3的左翼缘的连接处均设置有角钢连接件4以及螺栓螺母组件5。

如图2所示，波形板6采用正弦波浪形式、三角形波折形式、梯形波折形式、直角波折形式或拼接的双层梯形波折式。双层梯形波折式波形板由两个梯形波折形式的波形板在板边接触处焊接连接组成。

需要说明的是：所述角钢连接件4、第一工字型钢柱1的第一侧翼缘、第二工字型钢柱2的右翼缘、第三工字型钢柱3的左翼缘均预留螺栓孔洞，通过螺栓螺母组件5将角钢连接件4连接在第一工字型钢柱1的第一侧翼缘、第二工字型钢柱2的右翼缘之间；通过螺栓螺母组件5将角钢连接件4连接在第一工字型钢柱1的第一侧翼缘、第三工字型钢柱3的左翼缘之间，形成一个带波形板的全装配式钢异形边柱。

一种钢异形柱的装配方法，组装时，先将角钢连接件4通过螺栓螺母组件5将第一工字型钢柱1的第一侧翼缘与第二工字型钢柱2的右翼缘连接；然后，再将角钢连接件4通过螺栓螺母组件5将第一工字型钢柱1的第一侧翼缘与第三工字型钢柱3的左翼缘连接。

实施例2：一种带波形板的全装配式钢异形角柱

如图3～5所示，与实施例1的不同之处在于：将实施例1中的第三工字型钢柱3换成了钢板7。

钢板7可直接与第一工字型钢柱1的第一侧翼缘焊接；当然，在钢板7上设置螺栓孔，也可以采用角钢4、螺栓螺母组件5连接钢板7与第一工字型钢柱1的第一侧翼缘。

以上所举实施例为本申请的较佳实施方式，仅用来方便说明本申请，并非对本申请作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本申请所提技术特征的范围内，利用本申请所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本申请的技术特征内容，均仍属于本申请技术特征的范围内。

Claims (7)

1.一种带波形板的全装配式钢异形边柱，其特征在于，包括：第一工字型钢柱、第二工字型钢柱、第三工字型钢柱；

第二工字型钢柱、第三工字型钢柱分别设置在第一工字型钢柱的左右两侧，使得全装配式钢异形边柱成为一个T字型结构；

第一工字型钢柱的第一侧翼缘分别与第二工字型钢柱的右翼缘、第三工字型钢柱的左翼缘垂直连接；

第一工字型钢柱的第一侧翼缘连接在第二工字型钢柱的右翼缘的中部、第三工字型钢柱的左翼缘的中部；

第二工字型钢柱、第三工字型钢柱的腹板采用波形板，所述波形板的波纹方向为竖向。

2.根据权利要求1所述的一种带波形板的全装配式钢异形边柱，其特征在于，所述第二工字型钢柱、所述第三工字型钢柱的结构相同；第二工字型钢柱、第三工字型钢柱对称设置在第一工字型钢柱的左右两侧。

3.根据权利要求2所述的一种带波形板的全装配式钢异形边柱，其特征在于，所述第二工字型钢柱的左翼缘的长度等于右翼缘的长度、第三工字型钢柱的右翼缘的长度等于左翼缘的长度。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种带波形板的全装配式钢异形边柱，其特征在于，还包括：角钢连接件、螺栓螺母组件；所述角钢连接件、第一工字型钢柱的第一侧翼缘、第二工字型钢柱的右翼缘、第三工字型钢柱的左翼缘均预留螺栓孔洞；

在第一工字型钢柱的第一侧翼缘、第二工字型钢柱的右翼缘之间通过螺栓螺母组件连接有角钢连接件；

第一工字型钢柱的第一侧翼缘、第三工字型钢柱的左翼缘之间通过螺栓螺母组件连接有角钢连接件。

5.一种带波形板的全装配式钢异形角柱，其特征在于，包括：第一工字型钢柱、第二工字型钢柱、钢板；

第二工字型钢柱设置在第一工字型钢柱的左侧；

第一工字型钢柱的第一侧翼缘分别与第二工字型钢柱的右翼缘、钢板垂直连接；

钢板与第二工字型钢柱的右翼缘平行；

第一工字型钢柱的第一侧翼缘连接在第二工字型钢柱的右翼缘的中部、第三工字型钢柱的左翼缘的中部；

第二工字型钢柱的腹板采用波形板，所述波形板的波纹方向为竖向。

6.根据权利要求1或5所述的一种带波形板的全装配式钢异形角柱，其特征在于，其特征在于：所述波形板的波纹形状采用正弦波浪形式或三角形波折形式或梯形波折形式或直角波折形式。

7.根据权利要求6所述的一种带波形板的全装配式钢异形角柱，其特征在于，其特征在于：波形板的构造形式采用单层波形板或双层波形板。