一種內(nèi)置預加工半連續(xù)鋼筋籠的鋼管混凝土柱及施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋼管混凝土柱及其施工方法，特別是一種內(nèi)置預加工半連續(xù)鋼筋籠的鋼管混凝土柱及施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市建筑物規(guī)模不斷的增加和抗震技術(shù)的要求，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)應用越多，常用的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)為外包鋼管，內(nèi)澆筑混凝土的方式，但是此構(gòu)造形式存在一些問題，比如混凝土存在收縮和徐變的問題，尤其對大尺寸鋼管混凝土，內(nèi)部體積較大的混凝土在收縮之后，與鋼管存在微裂縫，這樣可能導致混凝土和鋼管無法同時受力，達到預定的受力效果。
[0003]為解決上述問題，也出現(xiàn)一種大截面鋼管混凝土柱如圖1所示，其構(gòu)造形式包括外包鋼管I圍合成的鋼筒，核心區(qū)放置連續(xù)的鋼筋籠，連續(xù)的鋼筋籠由通長的縱向鋼筋4和小箍筋3焊接形成，連續(xù)的鋼筋籠和鋼筒之間的分散放置豎向的連續(xù)鋼筋11，內(nèi)澆筑鋼筋混凝土的方式，此結(jié)構(gòu)形式在一定程度上增強了限制了混凝土的收縮，增加了外鋼管和內(nèi)混凝土的整體性，由于鋼筋的設置增加了鋼管混凝土柱的韌性在一定程度上提高了其抗震性能，此結(jié)構(gòu)形式適用于柱截面尺寸較大的情況。
[0004]上述結(jié)構(gòu)在具體實施過程中，存在如下問題:從結(jié)構(gòu)受力角度，上述結(jié)構(gòu)形式由于只有核心區(qū)有橫向約束的箍筋，大面積的混凝土無約束的橫向箍筋，在外部荷載作用下，其中部首先破壞，如圖2所示，從圖中可以看到在外荷載F作用下，變形曲線一 12中部的曲率非常大，出現(xiàn)凸肚現(xiàn)象。那為何不給大面積的混凝土也增加橫向約束，提高其抗壓強度呢，其根源在于，大截面鋼管混凝土柱鋼筋部分的施工需要進入鋼管內(nèi)，工人進入鋼管內(nèi)施工空間狹小，作業(yè)時間長，而且施工現(xiàn)場往往為多工種交叉作業(yè)很容易發(fā)生事故。因此，在現(xiàn)有的大截面鋼管混凝土柱的離散分布的連續(xù)鋼筋施加橫向約束在現(xiàn)場無法實施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種內(nèi)置預加工半連續(xù)鋼筋籠的鋼管混凝土柱及施工方法，要解決的技術(shù)問題是增強現(xiàn)有的大截面鋼管混凝土柱的抗壓強度，提高其承載力并降低其施工難度，提高施工效率和施工安全性的技術(shù)問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種內(nèi)置預加工半連續(xù)鋼筋籠的鋼管混凝土柱，包括混凝土、內(nèi)部預制有斷續(xù)鋼筋籠的鋼筒和連續(xù)鋼筋籠；所述內(nèi)部預制有斷續(xù)鋼筋籠的鋼筒由斷續(xù)鋼筋籠、巨型鋼筒和拉結(jié)件組成的整體；所述巨型鋼筒內(nèi)部被縱向豎隔板和橫向豎隔板分隔成若干個腔體，每個腔體內(nèi)沿高度方向間隔設置有橫向分隔板，所述斷續(xù)鋼筋籠位于相鄰橫向分隔板之間，其通過拉結(jié)件與巨型鋼筒內(nèi)壁連接成整體；所述連續(xù)鋼筋籠沿腔體長度通長設置，所述橫向分隔板中部有供連續(xù)鋼筋籠穿過的孔洞。
[0007]進一步地，所述橫向分隔板中心孔洞的整體件或以鋼筒中心為中心放射狀分布的多個獨立件。
[0008]進一步地，所述外包鋼板、縱向豎隔板或橫向豎隔板表面焊接有栓釘。
[0009]進一步地，所述橫向分隔板在同一位置設置至少一層。
[0010]進一步地，所述橫向分隔板沿所述腔體高度方向的設置間距為0.2m?30m。
[0011]進一步地，所述拉結(jié)件為直的短鋼筋、端部帶彎頭的短鋼筋、鋼墊塊或者卡子。
[0012]優(yōu)選地，所述巨型鋼筒和/或所述腔體的橫斷面為圓形、多邊形或十字形。
[0013]一種上述內(nèi)置預加工半連續(xù)鋼筋籠的鋼管混凝土柱的施工方法，其步驟如下: 步驟一，將外包鋼板、縱向豎隔板和橫向豎隔板、橫向分隔板焊接形成多個巨型鋼筒模塊；
步驟二，將大箍筋、非通長的縱向鋼筋焊接形成斷續(xù)鋼筋籠；同時將通長的縱向鋼筋和小箍筋焊接形成連續(xù)鋼筋籠；
步驟三，將斷續(xù)鋼筋籠放入巨型鋼筒模塊，并與巨型鋼筒模塊內(nèi)壁焊接形成整體； 步驟四，形成不同長度規(guī)格的多個巨型鋼筒模塊標準節(jié)；
步驟五，將多個巨型鋼筒模塊標準節(jié)及連續(xù)鋼筋籠運送至施工現(xiàn)場，并在現(xiàn)場將巨型鋼筒模塊標準節(jié)拼合成多腔鋼筒標準節(jié)，然后多腔鋼筒標準節(jié)續(xù)接成整根柱子；
步驟六，將連續(xù)鋼筋籠吊入柱子的中空部分；
步驟七，澆筑混凝土，使混凝土、連續(xù)鋼筋籠、斷續(xù)鋼筋籠及腔體形成整體。
[0014]進一步地，所述斷續(xù)或連續(xù)鋼筋籠的焊接也可在多腔鋼筒標準節(jié)運送至現(xiàn)場后焊接，此時相應省略連續(xù)鋼筋籠運送環(huán)節(jié)。
[0015]進一步地，所述步驟三中，將斷續(xù)鋼筋籠與腔體內(nèi)壁焊接時，預先在腔體內(nèi)壁間隔焊接連接件。
[0016]優(yōu)選地，所述步驟一中，將外包鋼板、縱向豎隔板和橫向豎隔板、橫向分隔板焊接形成多個巨型鋼筒模塊時，預先在鋼板表面焊接栓釘。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下特點和有益效果:
本發(fā)明提出了一種新型的鋼管混凝土柱結(jié)構(gòu)形式，此結(jié)構(gòu)由于將巨型鋼筒和斷續(xù)的鋼筋籠設置為一體，既滿足了給斷續(xù)縱向鋼筋施加橫向約束，提高鋼管混凝土巨柱抗壓強度，同時，無需或減少鋼筒內(nèi)施工，提高的施工效率，降低了施工難度，減少的事故的發(fā)生率。
[0018]通過給斷續(xù)縱向鋼筋施加橫向約束使鋼管和混凝土在施工和正常使用階段能夠緊密接觸，充分發(fā)揮鋼管對混凝土的約束作用，充分減少混凝土收縮對承載力帶來的不利影響。
[0019]本發(fā)明提出了一種新型的鋼管混凝土柱結(jié)構(gòu)形式具有良好的抗震性能。首先，多腔鋼管對混凝土形成多腔空間約束，同時，傳統(tǒng)鋼管混凝土柱破壞主要是發(fā)生在柱的中部區(qū)域，本新型柱通過非連通縱筋在中部設置的箍筋，起到加強中部混凝土約束的作用，能夠進一步提尚鋼管混凝土柱的抗震的承載力和延性。
[0020]本發(fā)明提出了一種新型的鋼管混凝土柱其內(nèi)部的鋼筋籠包括連續(xù)鋼筋籠和斷續(xù)的鋼筋籠，斷續(xù)的鋼筋籠與混凝土一起構(gòu)成內(nèi)置的鋼筋半連通的鋼筋混凝土部分，在火災中，外包鋼板首先失效，但是內(nèi)置的鋼筋混凝土部分構(gòu)成鋼筋混凝土柱，能夠繼續(xù)承擔火災中的荷載，從而有效提尚結(jié)構(gòu)的防火能力。
[0021]在施工過程中，本發(fā)明提供的施工方法非連通縱筋和箍筋可以預加工成鋼筋籠，通過連接件與鋼管焊接到一起，直接運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，連通鋼筋和箍筋也可以預加工為鋼筋籠，鋼板也是預加工，可以有效提高施工質(zhì)量，縮短施工時間。
[0022]本發(fā)明可廣泛應用于超高層大跨度結(jié)構(gòu)中。
【附圖說明】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明。
[0024]圖1現(xiàn)有的大截面鋼管混凝土柱的斷面圖。
[0025]圖2是現(xiàn)有的大截面鋼管混凝土柱在外荷載作用下的變形示意圖。
[0026]圖3是是單腔鋼管混凝土柱縱向剖視圖。
[0027]圖4是圖1的A-A —種橫剖視圖。
[0028]圖5是圖1的A-A另一種橫剖視圖。
[0029]圖6是圖1的B-B —種橫剖視圖。圖7是圖1的B-B另一種橫剖視圖。圖8為施工方法流程圖。
[0030]圖9是第二種多腔鋼管混凝土柱縱向剖視圖。
[0031]圖10是圖9的E-E —種橫剖視圖。
[0032]圖11是圖9的E-E第二種橫剖視圖。
[0033]圖12是圖9的E-E第三種橫剖視圖。
[0034]圖13是圖9的F-F橫剖視圖。
[0035]圖14是內(nèi)置預加工半連續(xù)鋼筋籠的鋼管混凝土柱的受力變形示意圖。
[0036]附圖標記:I 一外包鋼板、2 —橫向隔板、3 —小箍筋、4 一通長的縱向鋼筋、5 —大箍筋、6 —非通長的縱向鋼筋、7 —混凝土、8 —拉結(jié)件、9 一橫向豎隔板、10 —縱向豎隔板、
11一連續(xù)縱向鋼筋、12 —變形曲線一、13 —變形曲線二。
【具體實施方式】
[0037]為詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖給出具體的實施例。
[0038]實施例一參見圖3、圖4、圖6和圖7，是一種內(nèi)置預加工半連續(xù)鋼筋籠的鋼管混凝土柱，包括內(nèi)部預制有斷續(xù)鋼筋籠的鋼筒和連續(xù)鋼筋籠；所述內(nèi)部預制有斷續(xù)鋼筋籠的鋼筒由斷續(xù)鋼筋籠、巨型鋼筒和拉結(jié)件8組成的整體；所述巨型鋼筒內(nèi)部被縱向豎隔板10和橫向豎隔板9分隔成若干個腔體，每個腔體內(nèi)沿高度方向間隔設置有橫向分隔板2，所述斷續(xù)鋼筋籠位于相鄰橫向分隔板2之間，其通過拉結(jié)件8與巨型鋼筒內(nèi)壁連接成整體；所述連續(xù)鋼筋籠沿腔體長度通長設置，所述橫向分隔板2中部有供連續(xù)鋼筋籠穿過的孔洞。所述核心鋼筋籠和斷續(xù)鋼筋籠中心軸相同，所述混