CN221609253U - 中空夹层组合柱及承重平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种中空夹层组合柱及承重平台，中空夹层组合柱包括内管和外构件，所述内管为中空柱状结构；所述外构件套设于所述内管外并与所述内管同轴设置，所述外构件包括角部结构柱和连接板，所述角部结构柱的数量为至少三个并呈环形排布，所有的所述角部结构柱通过连接板依次连接并组成所述外构件，所述角部结构柱用于形成所述外构件的部分侧壁为曲面且所述曲面的长度方向与所述内管的轴线相平行；所述外构件和所述内管之间形成填充腔。本实用新型实施例提供的中空夹层组合柱具有防屈曲失稳能力强的优点。

Description

中空夹层组合柱及承重平台

技术领域

本实用新型涉及膜蒸馏技术领域，尤其是涉及一种中空夹层组合柱及承重平台。

背景技术

钢管混凝土结构作为高性能结构的典型形式，目前已在房屋建筑、桥梁及电力塔架等工程中得以成功应用。然而，面临现代建筑结构不断向大型化、复杂化及重承载方向的发展趋势，且日益严峻的工作服役环境，发展高性能钢管混凝土结构形式以满足工程结构全寿命高性能服役要求，十分必要且亟需。

中空夹层钢管混凝土柱作为钢管混凝土结构的典型竖向承重构件，因其轻质高强、抗撞击、抗震性能及耐火性能优良已在建筑结构中推广应用。然而，传统的中空夹层钢管混凝土柱，如方套圆中空夹层钢管混凝土柱，受材料限制，极易发生板材局部屈曲以及钢管角部撕裂等问题。在高轴压比及重承载服役状态下，承重柱失效风险增大。而圆套圆中空夹层钢管混凝土柱结构又存在占地面积大的问题，为了使其满足设计要求，往往需要加大其截面尺寸，导致加工成本变高，同时也会在一定程度上影响其抗震性能。

实用新型内容

本实用新型是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的实施例提出一种中空夹层组合柱及承重平台，该中空夹层组合柱具有防屈曲失稳能力强的优点。

根据本实用新型实施例提供的中空夹层组合柱包括内管和外构件，所述内管为中空柱状结构；所述外构件套设于所述内管外并与所述内管同轴设置，所述外构件包括角部结构柱和连接板，所述角部结构柱的数量为至少三个并呈环形排布，所有的所述角部结构柱通过连接板依次连接并组成所述外构件，所述角部结构柱用于形成所述外构件的部分侧壁为曲面且所述曲面的长度方向与所述内管的轴线相平行；所述外构件和所述内管之间形成填充腔。

本实用新型实施例提供的中空夹层组合柱，在不显著增大柱体的截面尺寸的前提下，通过具有曲面的角部结构柱改善了方形承重柱容易出现的角部撕裂和板材局部屈曲等问题，使其具有较好的防屈曲失稳能力，帮助提高了该组合柱的承载力。另外，形成于外构件和内管之间的填充腔也可以用于填充混凝土等结构，以进一步提高该中空夹层组合柱的承载力。

在一些实施例中，所述内管为中空圆柱结构，所述内管的内侧壁上涂覆有加固层，当所述内管套设于既有建筑构件外时，所述内管通过所述加固层与所述既有建筑构件固定连接。

在一些实施例中，所述内管为一体式结构，或者，所述内管由至少两个拼装件拼合而成。

在一些实施例中，所述连接板为波形板，所述波形板厚度方向上的两侧壁均为波纹形结构。

在一些实施例中，所述波形板的任意侧壁上形成有至少两个相互平行的波谷和/或波峰，当所述波形板与所述角部结构柱相连时，所述波谷和/或波峰所在直线与所述角部结构柱的轴线相平行。

在一些实施例中，相邻的所述波峰和所述波谷之间的垂直距离为50-100mm。

在一些实施例中，所述角部结构柱为中空结构，其内填充有加固件。

在一些实施例中，所述角部结构柱的数量为四个。

在一些实施例中，所述外构件的外侧壁上固定安装有连接构件，所述连接构件与所述外构件的轴线相垂直。

根据本实用新型实施例提供的承重平台包括上述任一项所述的中空夹层组合柱。

本实用新型实施例提供的承重平台，由于包括上述中空夹层组合柱，因此具有较好的承重能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型中空夹层组合柱某一实施例的结构示意图；

图2是图1的轴向剖视图；

图3是图1中的连接板的结构示意图；

图4是本实用新型中空夹层组合柱另一实施例的结构示意图；

图5是图4的轴向剖视图；

图6是本实用新型中空夹层组合柱再一实施例的结构示意图；

图7是图6的轴向剖视图。

图中：

1、内管；11、加固层；2、角部结构柱；21、加固件；3、连接板；31、波峰；32、波谷；4、填充腔；5、既有建筑构件；6、连接构件。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合图1-图6描述根据本实用新型实施例的中空夹层组合柱及承重平台。

本实用新型实施例提供了一种中空夹层组合柱，该中空夹层组合柱包括内管1和外构件，其中内管1为中空柱状结构；外构件套设于内管1外并与内管1同轴设置，外构件包括角部结构柱2和连接板3，角部结构柱2的数量为至少三个并呈环形排布，所有的角部结构柱2通过连接板3依次固定连接并组成上述外构件，角部结构柱2用于形成外构件的部分侧壁为曲面且曲面的长度方向与内管1的轴线相平行；外构件和内管1之间形成填充腔4。

在不显著增大柱体的截面尺寸的前提下，通过具有曲面的角部结构柱2能够有效改善方形承重柱容易出现的角部撕裂和板材局部屈曲等问题，使其具有较好的防屈曲失稳能力，帮助提高了该组合柱的承载力。另外，通过在外构件内设置内管1以及形成于外构件和内管1之间的填充腔4，可以用于填充混凝土等，从而形成具有较好承载力的柱状结构，以进一步提高该中空夹层组合柱的承载力。

填充腔4被混凝土注满后时，上述混凝土凝固后所形成的结构能将角部结构柱2、连接板3和内管1固定连接起来后，并增强对连接板3的边界约束，同时角部结构柱2和位于填充腔4内的加强结构(即混凝土结构件)之间的约束效应和协同工作性能可以得到有效提高，从而提高该中空夹层组合柱的抗失稳能力和局部屈曲性能，使其具有较高的强度和较好的承载性能。

在一些实施例中，上述角部结构柱2为圆柱形，连接板3通过焊接的方式与角部结构柱2相连。

需要注意的是，上述连接板3的数量是角部结构柱2的整数倍。

为了进一步提高上述角部结构柱2的强度，在一些实施例中，角部结构柱2为中空结构，其内填充有加固件21。

上述加固件21可以由高强度混凝土等材料制成，一般而言，使用混凝土制备加固件21时，混凝土的强度不低于C60。

在制备时，处于流动状态的混凝土按加工要求灌注于角部结构柱2内并在角部结构柱2内凝固，实现加固件21和角部结构柱2的牢固连接。在混凝土灌注期间，可以通过振捣管壁的方式提高加固件21的密实性，确保加固件21在凝固并养护完成后，能够形成符合要求的实心柱状结构。

在一些实施例中，角部结构柱2的数量为四个，此时该中空夹层组合柱在轴线方向上的截面形状近似于圆角正方形结构。

为了使连接板3与位于填充腔4内的加强结构之间的连接更加牢固，避免该中空夹层组合柱在外部荷载作用下出现局部屈曲的情况，在一些实施例中，上述连接板3为波形板，波形板厚度方向上的两侧壁均为波纹形结构。

上波形板可以与加强结构相连，从而更好的约束混凝土，通过特殊结构与混凝土凝固而成的加强结构之间形成机械咬合，以减少因混凝土凝固收缩而带来的不利影响，同时还可以有效提高该中空夹层组合柱整体的抗压和抗屈曲能力，使其具有较高的稳定性。

在一些实施例中，波形板的任意侧壁上形成有至少两个相互平行的波谷32和/或波峰31，当波形板与角部结构柱2相连时，波谷32和/或波峰31所在直线与角部结构柱2的轴线相平行，如图1和图2所示。

上述波形板上的波纹可以是类似水波纹的平滑曲面，也可以是类似瓦楞纸的、由凸起和凹陷正反拼合而成的结构，如图2和图3所示。定义该波形板上的波矩长度为L，上述波矩长度L可以根据工程的实际要求进行调节。

在一些实施例中，波形板上相邻的波峰31和波谷32间的垂直距离(即波高)H为50～100mm。

另外，定义上述波峰31和波谷32与波形板所在平面之间存在夹角，如图3所示，上述夹角的角度为30-60°。

在本实施例中，上述夹角为45°。

在一些实施例中，内管1为中空圆柱结构，内管1的内侧壁上涂覆有加固层11，当内管1套设于既有建筑构件5外时，内管1通过加固层11与既有建筑构件5固定连接，如图4和图5所示。

在安装内管1时，可以先将内管1套设于既有建筑构件5外，再通过灌注的方式将上述加固层11设置于内管1和既有建筑构件5之间；或者，通过预先测量的方式确定加固层11的厚度，随后通过粘结等方式将带有加固层11的内管1与既有建筑构件5固定连接起来。

具体的，上述既有建筑构件5是指建筑的承重柱等竖向承重结构。

通过上述加固层11可以将内管1与既有建筑构件5牢固结合，从而对既有建筑构件5提供较好的加固补强效果。在上述加固层11的作用下，既有建筑构件5与内管1牢固结合并形成实心柱状结构，如图4和图5所示。同时，上述内管1还可以配合整个中空夹层组合柱对上述被包裹的既有建筑构件5起到较好的约束作用，以提高该建筑的竖向承载性能。

具体的，上述加固层11可以由高强度混凝土制成，也可以由其它具有粘结和加固功能的材料加工而成。

在本实施例中，上述既有建筑构件5和中空夹层组合柱结合后的整体抗压强度不低于60MPa。

为了方便将该中空夹层组合柱安装在既有建筑构件5外，在一些实施例中，内管1为一体式结构，或者，内管1由至少两个拼装件拼合而成。

当内管1为一体式结构时，上述中空夹层组合柱需要通过套装的方式套设在既有建筑构件5外；当中空夹层组合柱由至少两个拼装件拼合而成时，此时上述拼装件沿内管1的周向分布并依次拼合，其安装难度相对较低，可以通过在既有建筑构件5外周侧拼接的方式实现内管1与既有建筑构件5的固定连接。

在内管1安装到位后，可以在其外部安装上述外构件。

该中空夹层组合柱的加工方式如下：

可以根据需要，对上述由外构件和内管1组合而成的结构在工厂内进行预制，也可以仅对上述外构件进行预制。

具体的，在工厂内将上述由角部结构柱2和连接板3焊接而成的外构件加工好并运输至工程现场后进行吊装。在安装时，可以根据施工需要将内管1放置于上述外部预制件内的合适位置上并向形成于内管1和外构件之间的填充腔4内注入混凝土等浆料以制备加强结构，同时向上述角部结构柱2内注入高强度混凝土等材料以制备加固件21。

或者，也可以根据需要在工厂内将上述高强度混凝土等材料注入角部结构柱2内进行预制养护，随后在施工现场仅对上述填充腔4进行灌注处理。

上述两种不同的加工方式均可以用于加工该中空夹层组合柱。

在一些实施例中，外构件的外侧壁上固定安装有连接构件6，连接构件6与外构件的轴线相垂直。

上述连接构件6可以连接并排布置的不同外构件，并实现多个外构件之间的相互固定和配合。随着连接构件6数量和分布位置的调整，由上述连接构件6和多个中空夹层组合柱组合而成的结构能呈现条形、方形等不同的截面结构，并最终构建形成格构式组合柱，如图6-图7所示。

为了提高连接强度，在一些实施例中，连接构件6经角部结构柱2与该中空夹层组合柱相连。

连接构件6可以通过焊接的方式与角部结构柱2的外侧壁相连。

可以理解的是，本实施例所提供的中空夹层组合柱适用于重型承载结构，也可用于既有建筑加固改造。上述由连接板3和角部结构柱2组成而成的外构件可以有效提高该结构的约束效应及承载力，规避了传统的方形截面钢柱角部的应力集中现象及钢板潜在的撕裂风险；而位于其内部的容纳腔和内管1可以进一步提高该中空夹层组合柱的承载力。该中空夹层组合柱具有较好的抗震能力，其耐火性较好，可以实现装配式施工。

本实用新型实施例提供了一种承重平台，包括上述任一项所述的中空夹层组合柱。

具体的，上述承重平台可以是指桥梁桥墩、桥塔、高层建筑支撑柱、基坑支护、地下空间工程、海面平台以及海上风电设置支撑结构等。

可以理解的是，本实用新型实施例所提供的承重平台可以应用于多种不同的领域内，用于提高相关建筑的支撑性。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种中空夹层组合柱，其特征在于，包括：

内管(1)，所述内管(1)为中空柱状结构；

外构件，所述外构件套设于所述内管(1)外并与所述内管(1)同轴设置，所述外构件包括角部结构柱(2)和连接板(3)，所述角部结构柱(2)的数量为至少三个并呈环形排布，所有的所述角部结构柱(2)通过连接板(3)依次连接并组成所述外构件，所述角部结构柱(2)用于形成所述外构件的部分侧壁为曲面且所述曲面的长度方向与所述内管(1)的轴线相平行；

所述外构件和所述内管(1)之间形成填充腔(4)。

2.根据权利要求1所述的中空夹层组合柱，其特征在于，所述内管(1)为中空圆柱结构，所述内管(1)的内侧壁上涂覆有加固层(11)，当所述内管(1)套设于既有建筑构件(5)外时，所述内管(1)通过所述加固层(11)与所述既有建筑构件(5)固定连接。

3.根据权利要求2所述的中空夹层组合柱，其特征在于，所述内管(1)为一体式结构，或者，所述内管(1)由至少两个拼装件拼合而成。

4.根据权利要求1所述的中空夹层组合柱，其特征在于，所述连接板(3)为波形板，所述波形板厚度方向上的两侧壁均为波纹形结构。

5.根据权利要求4所述的中空夹层组合柱，其特征在于，所述波形板的任意侧壁上形成有至少两个相互平行的波谷(32)和/或波峰(31)，当所述波形板与所述角部结构柱(2)相连时，所述波谷(32)和/或波峰(31)所在直线与所述角部结构柱(2)的轴线相平行。

6.根据权利要求5所述的中空夹层组合柱，其特征在于，相邻的所述波峰(31)和所述波谷(32)之间的垂直距离为50-100mm。

7.根据权利要求1所述的中空夹层组合柱，其特征在于，所述角部结构柱(2)为中空结构，其内填充有加固件(21)。

8.根据权利要求1所述的中空夹层组合柱，其特征在于，所述角部结构柱(2)的数量为四个。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的中空夹层组合柱，其特征在于，所述外构件的外侧壁上固定安装有连接构件(6)，所述连接构件(6)与所述外构件的轴线相垂直。

10.一种承重平台，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的中空夹层组合柱。