內(nèi)桁架式鋼管混凝土l形柱及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及異形柱，尤其是一種鋼管混凝土異形柱。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的發(fā)展和居民生活水平的逐步提高，住戶普遍希望住宅內(nèi)部四角能平整光滑、整齊美觀。這就形成了異形柱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想。但是，隨著高層和超高層建筑逐漸增多，上部荷載的增大，傳統(tǒng)的鋼筋混凝土異形柱的承載力已不能滿足工程上對(duì)承載力的要求。
[0003]相比較于傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼管混凝土柱由于外圍鋼管對(duì)核心區(qū)混凝土的套箍作用，柱的受壓承載力得到了顯著地提高。但是，現(xiàn)有鋼管混凝土柱仍存在不少問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]如圖1所示，申請(qǐng)人經(jīng)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn):現(xiàn)有鋼管混凝土異形柱由于截面幾何不穩(wěn)定性以及鋼板在受壓時(shí)會(huì)向外鼓曲，套箍作用僅在外凸角點(diǎn)之間的對(duì)角線方向存在，導(dǎo)致其性能達(dá)不到預(yù)期。
[0005]發(fā)明目的:一個(gè)目的是提供一種內(nèi)桁架式鋼管混凝土 L形柱，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題。進(jìn)一步的目的是提供一種上述內(nèi)桁架式鋼管混凝土 L形柱的施工方法。
[0006]技術(shù)方案:一種內(nèi)桁架式鋼管混凝土 L形柱，包括外包鋼管、內(nèi)填充混凝土和內(nèi)桁架；其中，所述內(nèi)桁架包括T形鋼、由T形鋼焊接而成的內(nèi)桁架子單元，以及沿T形鋼縱向交疊焊接于T形鋼腹板和內(nèi)桁架子單元中T形鋼腹板的綴條；所述T形鋼及內(nèi)桁架子單元位于四邊形的邊角處，所述外包鋼管的橫截面呈Γ形或Π形，與T形鋼的翼緣板焊接固定。
[0007]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述內(nèi)填充混凝土采用C45以上的混凝土。所述綴條成Z字形沿T形鋼縱向均勻設(shè)置。所述T形鋼有H型鋼沿中軸線切割而成。
[0008]進(jìn)一步的，本發(fā)明還提供了一種制造上述內(nèi)桁架式鋼管混凝土 L形柱的方法，包括如下步驟:
步驟1.預(yù)制或預(yù)備T形鋼、綴條和外包鋼管，T形鋼由H型鋼沿中軸線切割而成；步驟2.將綴條焊接于T形鋼的腹板上，焊接方式為角焊縫，在平行的綴條之間焊接搭接綴條，形成Z形縱向的綴條結(jié)構(gòu)；將一對(duì)T形鋼的翼緣板垂直焊接，形成內(nèi)桁架子單元；外包鋼管與T形鋼或內(nèi)桁架子單元的翼緣板，焊接方式為坡口焊或角焊縫；形成橫截面為L(zhǎng)形的柱體；
步驟3.將柱體吊裝至預(yù)定的位置，將鋼管底部與柱腳底板焊接固定，打磨外包鋼管表面的銹跡，刷涂防銹漆；
步驟4.澆筑內(nèi)填充混凝土，養(yǎng)護(hù)到規(guī)定的齡期。
[0009]有益效果:本發(fā)明中，內(nèi)桁架在異形鋼管的轉(zhuǎn)角處進(jìn)行拉結(jié)，從而減小鋼板的有效寬度，為鋼板平面外變形提供支點(diǎn)，能夠提高鋼板的抗失穩(wěn)能力并且提高柱的套箍效應(yīng)，使鋼管混凝土異形柱的承載力顯著提高。另在，內(nèi)桁架不會(huì)將柱截面分割，澆筑混凝土方便；最后，本發(fā)明可以在工廠中預(yù)制，在現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需支模和配置鋼筋，施工快速方便。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為現(xiàn)有L形柱的套管效應(yīng)示意圖。
[0011]圖2是內(nèi)桁架式鋼管混凝土 L形柱的套箍作用示意圖。
[0012]圖3為內(nèi)桁架式鋼管混凝土 L形柱的橫截面圖。
[0013]圖4a和圖4b為內(nèi)桁架式鋼管混凝土 L形柱的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖5是內(nèi)桁架式鋼管混凝土 L形柱受壓后各部分的變形示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]如圖3、圖4a和圖4b所示，本發(fā)明的內(nèi)桁架式鋼管混凝土 L形柱主要包括外包鋼管1、內(nèi)填充混凝土 4和內(nèi)桁架。其中，內(nèi)桁架的基本組成構(gòu)件為T(mén)形鋼2和綴條3。在該實(shí)施例中，有一組T形鋼的翼緣板垂直焊接，形成一個(gè)內(nèi)桁架子單元。另外有2個(gè)T形鋼，這兩個(gè)T形鋼的腹板上焊接有綴條，綴條的另一端焊接于內(nèi)桁架子單元中的T形鋼腹板上。
[0016]如圖4b所示，焊接后形成L形的框架?；蛘哒f(shuō)T形鋼和內(nèi)桁架子單元2a位于四邊形的三個(gè)邊角處，或者說(shuō)位于一個(gè)四邊形柱體的三個(gè)邊角處。從圖4a和圖4b中可知，Π形鋼管有2個(gè)，Γ形鋼管有I個(gè)，其端部分別與T形鋼的翼緣板焊接固定，形成橫截面成L形的柱體結(jié)構(gòu)，其與翼緣板連接處形成焊接部21。從圖4a或圖4b中可見(jiàn)，綴條中有部分是平行設(shè)置的，或者說(shuō)是與T形板的縱向垂直，相鄰的平行綴條之間焊接有搭接綴條，形成之字形或Z形的綴條結(jié)構(gòu)。或者說(shuō)，綴條的端板相互搭接，沿T形板的縱向延伸。
[0017]需要注意的是，圖4a和圖4b為僅截取了部分結(jié)構(gòu)，用于描述L形柱體的各組成構(gòu)件的形狀和位置，以及連接關(guān)系。
[0018]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述內(nèi)填充混凝土采用C45以上的混凝土。所述綴條成Z字形沿T形鋼縱向均勻設(shè)置。所述T形鋼有H型鋼沿中軸線切割而成。
[0019]進(jìn)一步的，描述本發(fā)明制造上述內(nèi)桁架式鋼管混凝土 L形柱的方法，該方法主要包括如下步驟:
步驟1.預(yù)制或預(yù)備T形鋼、綴條和外包鋼管，T形鋼由H型鋼沿中軸線切割而成；步驟2.將綴條焊接于T形鋼的腹板上，焊接方式為角焊縫，在平行的綴條之間焊接搭接綴條，形成Z形縱向的綴條結(jié)構(gòu)；將一對(duì)T形鋼的翼緣板垂直焊接，形成內(nèi)桁架子單元；外包鋼管與T形鋼或內(nèi)桁架子單元的翼緣板，焊接方式為坡口焊或角焊縫；形成橫截面為L(zhǎng)形的柱體；
步驟3.將柱體吊裝至預(yù)定的位置，將鋼管底部與柱腳底板焊接固定，打磨外包鋼管表面的銹跡，刷涂防銹漆；
步驟4.澆筑內(nèi)填充混凝土，養(yǎng)護(hù)到規(guī)定的齡期。
[0020]如圖2至圖4b所示，本發(fā)明采用適當(dāng)?shù)倪B接方式將異性截面進(jìn)行分割，轉(zhuǎn)化成若干矩形區(qū)域，則套箍效應(yīng)會(huì)得到顯著地提高。
[0021]在上述實(shí)施例中，內(nèi)桁架在異形鋼管的轉(zhuǎn)角處進(jìn)行拉結(jié)，從而減小鋼板的有效寬度，為鋼板平面外變形提供支點(diǎn)，提高鋼板的抗失穩(wěn)能力并且提高柱的套箍效應(yīng)(參加圖5的示意圖)，使鋼管混凝土異形柱的承載力顯著提高。并且與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼管混凝土異形柱無(wú)需配置箍筋和縱筋，無(wú)需支模，施工方便快捷。
[0022]施工案例一
在該實(shí)施例中，內(nèi)桁架式鋼管混凝土 L形柱主要由外包鋼管、T形鋼、綴條和內(nèi)填充混凝土組成。外包鋼管采用3?5_鋼板，與T形鋼焊接。T形鋼與綴條連接形成內(nèi)桁架體系。綴條傾斜連續(xù)焊接在T形鋼腹板上。T形鋼為HfflOO X 100 X 5 X 3型鋼沿中軸線切割而成，綴條為3mm厚、50mm寬鋼條。綴條沿T形鋼豎向布置間距為300mm。內(nèi)填充混凝土采用C45以上高強(qiáng)混凝土。
[0023]在制作過(guò)程中，先將綴條與T形鋼連接，形成內(nèi)桁架，依靠?jī)?nèi)桁架對(duì)外包鋼管的連接進(jìn)行定位和支撐。外包鋼管、綴條以及T形鋼在工廠內(nèi)預(yù)制成一整體的L形鋼管。施工時(shí)，將預(yù)制好的L形鋼管運(yùn)輸?shù)跹b到預(yù)定安裝位置，柱底進(jìn)行焊接固定后向內(nèi)澆筑內(nèi)填充混凝土。
[0024]如圖5所示，在承受豎向壓力時(shí)，內(nèi)填充混凝土向外膨脹。由于內(nèi)桁架拉結(jié)，外包鋼管對(duì)內(nèi)填充混凝土形成橫向向內(nèi)的約束，使內(nèi)填充混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而達(dá)到提尚承載力的效果。
[0025]L形鋼管的工廠預(yù)制:T形鋼與綴條連接形成內(nèi)桁架。其中，綴條的端部應(yīng)超出T形鋼腹板中線10_。二者采用角焊縫進(jìn)行連接。當(dāng)外包鋼管較厚時(shí)，外包鋼管與T形鋼翼緣采用坡口焊焊接，如果外包鋼管較薄，可將其采用角焊縫焊接在T形鋼上。
[0026]施工安裝過(guò)程:
吊裝前，應(yīng)計(jì)算L形鋼管的受彎和受剪能力，并選擇合理的吊裝方案。L形鋼管在吊裝時(shí)假設(shè)剪力全部由內(nèi)桁架承擔(dān)，每榀桁架承擔(dān)的剪力應(yīng)平均分配?？刂畦旒茏冃卧趶椥苑秶鷥?nèi)，并乘以0.8的可靠度系數(shù)。L形鋼管吊裝到預(yù)定安裝位置后，將鋼管底部與柱腳底板焊接。然后，打磨表面銹跡，刷涂防銹漆。L形鋼管安裝完畢后，向內(nèi)部澆筑內(nèi)填充混凝土。養(yǎng)護(hù)到規(guī)定齡期。
[0027]以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種等同變換，這些等同變換均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種內(nèi)桁架式鋼管混凝土 L形柱，其特征在于，包括外包鋼管(I )、內(nèi)填充混凝土(4)和內(nèi)桁架；其中， 所述內(nèi)桁架包括T形鋼(2)、由T形鋼焊接而成的內(nèi)桁架子單元(2a)，以及沿T形鋼縱向交疊焊接于T形鋼腹板和內(nèi)桁架子單元中T形鋼腹板的綴條(3);所述T形鋼及內(nèi)桁架子單元位于四邊形的邊角處，所述外包鋼管的橫截面呈Γ形或Π形，與T形鋼的翼緣板焊接固定。2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)桁架式鋼管混凝土L形柱，其特征在于，所述內(nèi)填充混凝土采用C45以上的混凝土。3.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)桁架式鋼管混凝土L形柱，其特征在于，所述綴條成Z字形沿T形鋼縱向均勻設(shè)置。4.如權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的內(nèi)桁架式鋼管混凝土L形柱，其特征在于，所述T形鋼有H型鋼沿中軸線切割而成。5.制造權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的內(nèi)桁架式鋼管混凝土L形柱的方法，其特征在于，包括如下步驟:步驟1.預(yù)制或預(yù)備T形鋼、綴條和外包鋼管，T形鋼由H型鋼沿中軸線切割而成；步驟2.將綴條焊接于T形鋼的腹板上，焊接方式為角焊縫，在平行的綴條之間焊接搭接綴條，形成Z形縱向的綴條結(jié)構(gòu)；將一對(duì)T形鋼的翼緣板垂直焊接，形成內(nèi)桁架子單元；外包鋼管與T形鋼或內(nèi)桁架子單元的翼緣板，焊接方式為坡口焊或角焊縫；形成橫截面為L(zhǎng)形的柱體； 步驟3.將柱體吊裝至預(yù)定的位置，將鋼管底部與柱腳底板焊接固定，打磨外包鋼管表面的銹跡，刷涂防銹漆； 步驟4.澆筑內(nèi)填充混凝土，養(yǎng)護(hù)到規(guī)定的齡期。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種內(nèi)桁架式鋼管混凝土L形柱及其施工方法，其中所述內(nèi)桁架式鋼管混凝土L形柱包括外包鋼管、內(nèi)填充混凝土和內(nèi)桁架；所述內(nèi)桁架包括T形鋼、由T形鋼焊接而成的內(nèi)桁架子單元，以及沿T形鋼縱向交疊焊接于T形鋼腹板和內(nèi)桁架子單元中T形鋼腹板的綴條；所述T形鋼及內(nèi)桁架子單元位于四邊形的邊角處，所述外包鋼管的橫截面呈Γ形或∏形，與T形鋼的翼緣板焊接固定。本發(fā)明中，內(nèi)桁架在異形鋼管的轉(zhuǎn)角處進(jìn)行拉結(jié)，從而減小鋼板的有效寬度，為鋼板平面外變形提供支點(diǎn)，能夠提高鋼板的抗失穩(wěn)能力并且提高柱的套箍效應(yīng)，使鋼管混凝土異形柱的承載力顯著提高。
【IPC分類】E04G21/00, E04C3/36
【公開(kāi)號(hào)】CN105113717
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510525070
【發(fā)明人】伍凱, 曹平周, 張賀, 徐方媛, 南洋
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年8月24日