一種大長寬比鋼骨混凝土短柱及其安裝方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大長寬比鋼骨混凝土短柱及其安裝方法，包括鋼骨骨架和包裹在鋼骨骨架上的混凝土，鋼骨骨架包括窄長十字型鋼骨，窄長十字型鋼骨的外周兩側(cè)安裝有箍筋與縱筋垂直連接而成的柱狀架。本發(fā)明所述窄長十字型鋼骨提高了鋼骨及鋼骨混凝土的整體性能，且窄長十字型鋼骨能提高混凝土短柱的塑性變形能力，提高混凝土短柱的抗震性能。本申請所述鋼骨混凝土短柱安裝時，不需在窄長十字型鋼骨的鋼骨腹板上開孔，箍筋也不需穿過窄長十字型鋼骨腹板，無需焊接穿腹板箍筋，減少混凝土短柱的三道安裝工序，縮短了施工時間，簡化程序。
【專利說明】
一種大長寬比鋼骨混凝土短柱及其安裝方法
技術(shù)領域
[0001]本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)工程領域，具體涉及一種大長寬比鋼骨混凝土短柱及其安裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國城鎮(zhèn)化進程的加速，城市用地日趨緊張，城市建筑正逐步從高層向超高層快速發(fā)展;高層、超高層建筑對結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件有著更高的抗震要求，同時，為滿足承載能力、剛度等需求，通常只能加大柱的截面尺寸而形成“胖柱”，影響了建筑使用空間。鋼骨混凝土由于具有更高的強度、剛度、延性，并能夠減小柱截面面積、節(jié)約建筑空間，因此廣泛應用于高層、超高層建筑。
[0003]但實際工程中，受軸壓比控制要求、以及住宅空間使用要求的限制，鋼骨混凝土柱常在某一方向上受到尺寸限制，出現(xiàn)截面長寬比較大的鋼骨混凝土柱。鋼骨的布置形式、箍筋的構(gòu)造方式均對鋼骨混凝土短柱抗震性能影響較大，同時，現(xiàn)行規(guī)范中集中多為方形鋼骨混凝土柱的構(gòu)造方式，未有對截面長寬比較大的鋼骨混凝土短柱進行規(guī)定。
[0004]基于此，研究并開發(fā)設計了一種大長寬比鋼骨混凝土短柱及其安裝方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種大長寬比鋼骨混凝土短柱，以解決現(xiàn)有技術(shù)中混凝土柱受某一方向尺寸的限制，抗震性能低，且現(xiàn)有鋼骨混凝土短柱的箍筋、鋼骨的布局方式導致整體性能差，施工工序復雜等技術(shù)問題。
[0006]本發(fā)明的另一目的還在于提供一種施工簡單、施工難度低、施工工期短的大長寬比鋼骨的混凝土短柱的安裝方法。
[0007]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
一種大長寬比鋼骨混凝土短柱，包括鋼骨骨架和包裹在鋼骨骨架上的混凝土，鋼骨骨架包括窄長十字型鋼骨，窄長十字型鋼骨的外周兩側(cè)安裝有箍筋與縱筋垂直連接而成的柱狀架。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)中方形混凝土柱的構(gòu)造形式由于受軸壓比控制要求、住宅空間使用要求的限制，已經(jīng)無法滿足高層、超高層建筑對結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件的抗震要求。因此，考慮到混凝土柱在某一方向尺寸受限，故設計了一種截面長寬比較大的鋼骨混凝土短柱，將鋼骨結(jié)構(gòu)設計為窄長十字型鋼骨，窄長十字型鋼骨橫截面為由兩軸十字交叉形成，一軸呈較長工字型，另一軸呈較短工字型。該鋼骨結(jié)構(gòu)提高了鋼骨及鋼骨混凝土的整體性能，為混凝土短柱提供了更好的塑性變形能力，提高其抗震性能。
[0009]對于大長寬比鋼骨混凝土短柱中所述的大長寬比鋼骨是依據(jù)窄長十字型鋼骨的長寬比。基于應用于高層建筑的混凝土柱其受力的影響，其窄長十字型鋼骨的橫截面長軸長度大于短軸長度，且長軸長度與短軸長度的比值一般大于1.5。
[0010]另外，本發(fā)明技術(shù)方案在窄長十字型鋼骨的外周兩側(cè)安裝箍筋與縱筋垂直連接而成的柱狀架。柱狀架為在窄長十字型鋼骨的鋼骨腹板兩側(cè)安裝矩形箍筋，箍筋不需穿過窄長十字型鋼骨的鋼骨腹板，箍筋與同樣設置在窄長十字型鋼骨的鋼骨腹板兩側(cè)的縱筋綁扎，約束了混凝土短柱中的混凝土與窄長十字型鋼骨的腹板之間產(chǎn)生的滑移，提高混凝土短柱的受力性能。
[0011]以上采用窄長十字型鋼骨、在窄長十字型鋼骨的腹板兩側(cè)設置柱狀架，可提高窄長型鋼骨柱的整體性能，進而保證鋼骨混凝土柱的抗震性能。
[0012]進一步地，所述窄長十字型鋼骨包括至少四個T字型鋼骨焊接而成，窄長十字型鋼骨的橫截面長軸長度設為h，短軸長度為b，h/b多1.5，這里是對窄長十字型的具體結(jié)構(gòu)進行限定，其橫截面結(jié)構(gòu)呈十字型，且兩個軸的長度相差較大，長軸長度、短軸長度相差倍數(shù)至少為1.5倍。
[0013]窄長十字型鋼骨的具體結(jié)構(gòu)可以為四個或四個以上T字型鋼骨的端部焊接而成，沿混凝土短柱截面較長的一側(cè)，窄長十字型鋼骨的截面呈較長工字型，沿混凝土短柱截面較短的一側(cè)，窄長十字型鋼骨的截面呈較短工字型，設置窄長十字型鋼骨的橫截面的長軸長度設為h，短軸長度設為b，h/b>l.5，優(yōu)選h/b為1.5-4。窄長十字型鋼骨每個方向均有一側(cè)翼緣位于受拉區(qū)，且工字型對稱。
[0014]進一步地，所述窄長十字型鋼骨由四個T字型鋼骨焊接而成，四個T字鋼骨分別為第一 T字型鋼骨、第二 T字型鋼骨、第三T字型鋼骨、第四T字型鋼骨，第一 T字型鋼骨與第二 T字型鋼骨的結(jié)構(gòu)相同且第一 T字型鋼骨的端部與第二 T字型鋼骨的端部呈180°焊接，第三T字型鋼骨與第四T字型鋼骨結(jié)構(gòu)相同且第三T字型鋼骨的端部與第四T字型鋼骨的端部呈180°焊接的連接部位為第一 T字型鋼骨與第二 T字型鋼骨的連接部位。其中第一 T字型鋼骨的鋼骨腹板的長度大于第三T字型鋼骨的鋼骨腹板的長度，第一 T字型鋼骨的鋼骨腹板的長度大于第一 T字型鋼骨的鋼骨翼緣的長度，而第三T字型鋼骨的鋼骨腹板的長度小于第三T字型鋼骨的鋼骨翼緣的長度。具體為T字型鋼骨兩兩相對焊接而成，具體T字型鋼的個數(shù)可以根據(jù)實際實施需要設定，優(yōu)選采用四個T字型鋼骨焊接而成，形成的窄長十字型鋼骨穩(wěn)定性更好，受力對稱。
[0015]進一步地，所述箍筋為矩形箍筋，安裝在窄長十字型鋼骨的鋼骨腹板的兩側(cè)。本發(fā)明技術(shù)方案中設置的箍筋不需穿過窄長十字型鋼骨的鋼骨腹板，只需安裝在窄長十字型鋼骨的鋼骨腹板的兩側(cè)，具體安裝方式可以在鋼骨腹板兩側(cè)設置縱筋，箍筋與所述縱筋綁扎。其中箍筋形狀的選擇，主要便于將縱筋與箍筋進行綁扎，從而實現(xiàn)對混凝土與窄長十字型鋼骨的緊密固定。
[0016]進一步地，所述縱筋設置于窄長十字型鋼骨的鋼骨腹板外周，與箍筋采用扎絲綁扎連接。這里對縱筋與窄長十字型鋼骨的位置關系進行固定，具體可以為縱筋設置在窄長十字型鋼骨的鋼骨腹板的兩側(cè)且靠近鋼骨腹板的位置，便于與箍筋進行綁扎，提高整體柱狀架的穩(wěn)定性。
[0017]進一步地，所述縱筋設置于窄長十字型鋼骨的鋼骨腹板的兩側(cè)。
[0018]進一步地，所述柱狀架的內(nèi)部澆筑有將窄長十字型鋼骨包裹的混凝土。栓釘作為混凝土與窄長十字型鋼骨的緊固連接結(jié)構(gòu)，栓釘通常設置在窄長十字型鋼骨的鋼骨腹板兩偵U，防止混凝土與窄長十字型鋼骨腹板間產(chǎn)生滑移。
[0019]進一步地，所述栓釘焊接在窄長十字型鋼骨的鋼骨腹板上，并與柱狀架內(nèi)的混凝土連接。
[0020]進一步地，所述箍筋與栓釘在豎向上呈交錯排布，相鄰栓釘之間間距為1-2倍箍筋間距，這里對箍筋與栓釘位置關系進行進一步限定，采用在豎向上交錯布置的方式，利于栓釘或其他等效結(jié)構(gòu)對位于柱狀架內(nèi)部的混凝土與鋼骨腹板的連接，防止兩者之間產(chǎn)生位移;且對栓釘?shù)牟贾梅绞降脑O定，可不必大量布置栓釘，同樣可以保證栓釘對鋼骨、混凝土之間的緊固效果。
[0021]本申請還提供一種大長寬比鋼骨混凝土短柱的安裝方法，包括以下步驟:
I)將至少四個T字型鋼骨的端部焊接，形成窄長十字型鋼骨；
將兩個橫截面呈較長T字型的鋼骨相對焊接后形成較長工字型鋼骨，兩個橫截面呈較短T字型的鋼骨的端部呈180°焊接在較長工字型鋼骨的上，形成窄長十字型鋼骨；
2)在窄長十字型鋼骨的鋼骨腹板上焊接栓釘，相鄰栓釘豎向間距為1-2倍箍筋間距；
3)制備矩形箍筋；
在窄長十字型鋼骨的腹板的兩側(cè)分別設置兩個封閉的矩形箍筋；
4)在窄長十字型鋼骨的鋼骨腹板的兩側(cè)設置縱筋；
5)將步驟3)制備獲得的矩形箍筋安裝在窄長十字型鋼骨的兩側(cè)并與步驟4)設置的縱筋綁扎；
具體綁扎方式可以采用扎絲將縱筋與箍筋綁扎。
[0022]6)支模，澆筑混凝土。
[0023]將鋼骨腹板兩側(cè)的箍筋與縱筋綁扎完畢后，支模，在箍筋、縱筋、栓釘圍成的框架內(nèi)饒筑混凝土。
[0024]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果:
1、本申請?zhí)峁┝艘环N大長寬比鋼骨混凝土短柱，采用窄長十字型鋼骨，并在窄長十字型鋼骨的外周兩側(cè)安裝由箍筋與縱筋垂直交叉連接而成的柱狀架，提高鋼骨及鋼骨混凝土的整體性能，且窄長十字型鋼骨能提高混凝土短柱的塑性變形能力，提高混凝土短柱的抗震性能。
[0025]2、本申請所述箍筋安裝時，不需在窄長十字型鋼骨上開孔，箍筋也不需穿過窄長十字型鋼骨腹板，無需焊接穿腹板箍筋，減少混凝土短柱的三道安裝工序，縮短了施工時間，簡化安裝程序。
[0026]3、本申請所述混凝土短柱安裝時，采用栓釘將位于柱狀架內(nèi)部的混凝土與窄長十字型鋼骨連接，柱狀架約束混凝土體，從而增強混凝土短柱的整體穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0027]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。在附圖中:
圖1為本發(fā)明大長寬比鋼骨混凝土短柱的鋼骨剖面圖；
圖2為本發(fā)明大長寬比鋼骨混凝土短柱的鋼骨正視圖；
圖3為本發(fā)明大長寬比鋼骨混凝土短柱立面圖圖4為本發(fā)明圖3的剖面圖；
附圖中標記及對應的零部件名稱: 1-窄長十字型鋼骨，2-栓釘，3-鋼骨腹板，4-縱筋，5-箍筋。
【具體實施方式】
[0028]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施例和附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。
[0029]實施例1:
如圖1-4所示，本發(fā)明一種大長寬比鋼骨混凝土短柱，包括鋼骨骨架和包裹在鋼骨骨架上的混凝土，鋼骨骨架包括窄長十字型鋼骨I，窄長十字型鋼骨I的外周兩側(cè)安裝有箍筋5與縱筋4垂直連接而成的柱狀架。
[0030]所述窄長十字型鋼骨I包括至少四個T字型鋼骨焊接而成，窄長十字型鋼骨I的橫截面長軸長度設為h，短軸長度為b，h/b>l.5。具體結(jié)構(gòu)為:窄長十字型鋼骨由四個T字型鋼骨焊接而成，四個T字鋼骨分別為第一T字型鋼骨、第二T字型鋼骨、第三T字型鋼骨、第四T字型鋼骨，第一 T字型鋼骨與第二 T字型鋼骨的結(jié)構(gòu)相同且第一 T字型鋼骨的端部與第二 T字型鋼骨的端部呈180°焊接，第三T字型鋼骨與第四T字型鋼骨結(jié)構(gòu)相同且第三T字型鋼骨的端部與第四T字型鋼骨的端部呈180°焊接的連接部位為第一 T字型鋼骨與第二 T字型鋼骨的連接部位。
[0031]所述窄長十字型鋼骨I的結(jié)構(gòu)也可以為一個工字型鋼骨與兩個T字型鋼骨焊接而成。
[0032]其中，所述箍筋5為矩形箍筋，安裝在窄長十字型鋼骨I的鋼骨腹板兩側(cè)。
[0033]所述縱筋4設置于窄長十字型鋼骨I的鋼骨腹板外周，與箍筋5采用扎絲綁扎連接。
[0034]可以理解，為了便于縱筋4與箍筋5的綁扎可以將所述縱筋4設置于窄長十字型鋼骨I的鋼骨腹板3的兩側(cè)。
[0035]所述柱狀架的內(nèi)部澆筑有將窄長十字型鋼骨I包裹的混凝土。
[0036]所述栓釘2焊接在窄長十字型鋼骨I的鋼骨腹板3上，并與柱狀架內(nèi)的混凝土連接。
[0037]其中，所述箍筋5與栓釘2在豎直方向上呈交錯排布，相鄰栓釘2之間的間距為1-2倍箍筋間距?；炷潦艿街鶢罴艿募s束，栓釘2的設置將柱狀架內(nèi)的混凝土與窄長十字型鋼骨I的鋼骨腹板3連接，進而混凝土及柱狀架緊密固定在窄長十字型鋼骨I上。
[0038]實施例2:
本申請還公開一種大長寬比鋼骨混凝土短柱的安裝方法，該大長寬比的鋼骨混凝土短柱結(jié)構(gòu)已在實施例1中詳細描述，在此不再一一贅述。該大長寬比的鋼骨混凝土短柱結(jié)構(gòu)的安裝方法，包括以下步驟:
步驟一:將至少四個T字型鋼骨的端部焊接，形成窄長十字型鋼骨I;
將兩個橫截面呈較長T字型的鋼骨相對焊接后形成較長工字型鋼骨，兩個橫截面呈較短T字型的鋼骨的端部呈180°焊接在較長工字型鋼骨的上，形成窄長十字型鋼骨；
步驟二、在窄長十字型鋼骨I的鋼骨腹板上焊接栓釘2，相鄰栓釘豎向間距為1-2倍箍筋間距；
步驟三、制備矩形箍筋；
在窄長十字型鋼骨I的鋼骨腹板3的兩側(cè)分別設置兩個封閉的矩形箍筋；步驟四:在窄長十字型鋼骨I的鋼骨腹板3兩側(cè)設置豎向縱筋4;
步驟五:將步驟三制備獲得的矩形箍筋安裝在窄長十字型鋼骨I的兩側(cè)并與步四設置的縱筋4綁扎；
具體綁扎方式可以采用扎絲將縱筋與箍筋綁扎；
步驟六:綁扎其余箍筋5，支模，澆筑混凝土。
[0039]其中步驟六是將設置在鋼骨腹板兩側(cè)的箍筋5與縱筋4全部綁扎后，支模，并在縱筋4、箍筋5、栓釘2圍成的框架內(nèi)部及外周澆筑混凝土。
[0040]實施例3:
本實施例以某超高層住宅建筑為例，該工程采用鋼筋混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)。設計的混凝土柱為該項目低層的框架柱，剪跨比小于2。受軸壓比控制要求、以及住宅空間使用要求的限制，鋼骨混凝土柱常在某一方向上的尺寸受到限制。
[0041]采用本發(fā)明的箍筋構(gòu)造和大長寬比鋼骨混凝土短柱施工方法，將鋼骨設計為窄長十字型鋼骨I，窄長十字型鋼骨I截面為一端呈較長工字形、另一端呈較短工字形。
[0042]按照規(guī)范要求，該鋼骨混凝土柱箍筋間距為100mm，此時箍筋需要穿過鋼骨腹板3，采用本發(fā)明方法，將此箍筋制作成2個箍筋5，箍筋5為矩形箍筋或U型箍筋，然后在鋼骨腹板3兩側(cè)布置栓釘2，相鄰栓釘豎向間距為100mm，在鋼骨腹板3兩側(cè)，靠近鋼骨腹板的位置增加豎向縱筋4，并與前述封閉矩形箍筋5綁扎，在鋼骨腹板3四周形成四個柱狀架，并通過栓釘2將柱狀架內(nèi)部的混凝土與鋼骨腹板3連接，限制混凝土與鋼骨腹板3間的滑移。
[0043]綜上，本申請所述的一種大長寬比鋼骨混凝土短柱具有以下優(yōu)點:
(I)本申請?zhí)峁┝艘环N大長寬比鋼骨混凝土短柱，采用窄長十字型鋼骨，并在窄長十字型鋼骨的外周兩側(cè)安裝由箍筋與縱筋垂直交叉連接而成的柱狀架，提高鋼骨及鋼骨混凝土的整體性能，且窄長十字型鋼骨能提高混凝土短柱的塑性變形能力，提高混凝土短柱的抗震性能。
[0044](2)本申請所述箍筋安裝時，不需在窄長十字型鋼骨上打孔，箍筋也不需穿過窄長十字型鋼骨腹板，無需焊接穿腹板箍筋，減少三道混凝土短柱的安裝工序，縮短了施工過程，降低施工難度，縮短了施工工期，降低了建造成本。
[0045](3)本申請所述混凝土短柱安裝時，采用栓釘將澆筑于柱狀架內(nèi)部的混凝土與窄長十字型鋼骨連接，限制了混凝土與鋼骨之間的滑移。
[0046]以上所述的【具體實施方式】，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實施方式】而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種大長寬比鋼骨混凝土短柱，包括鋼骨骨架和包裹在鋼骨骨架上的混凝土，其特征在于，鋼骨骨架包括窄長十字型鋼骨(1)，窄長十字型鋼骨(I)的外周兩側(cè)安裝有箍筋(5)與縱筋(4 )垂直連接而成的柱狀架。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大長寬比鋼骨混凝土短柱，其特征在于，所述窄長十字型鋼骨(I)包括至少四個T字型鋼骨焊接而成，窄長十字型鋼骨(I)的橫截面長軸長度設為h，短軸長度設為b，h/b^l.5。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種大長寬比鋼骨混凝土短柱，其特征在于，所述窄長十字型鋼骨由四個T字型鋼骨焊接而成，四個T字鋼骨分別為第一T字型鋼骨、第二 T字型鋼骨、第三T字型鋼骨、第四T字型鋼骨;第一 T字型鋼骨與第二 T字型鋼骨的結(jié)構(gòu)相同且第一 T字型鋼骨的端部與第二 T字型鋼骨的端部呈180°焊接，第三T字型鋼骨與第四T字型鋼骨結(jié)構(gòu)相同且第三T字型鋼骨的端部與第四T字型鋼骨的端部呈180°焊接的連接部位為第一 T字型鋼骨與第二 T字型鋼骨的連接部位。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大長寬比鋼骨混凝土短柱，其特征在于，所述箍筋(5)為矩形箍筋，安裝在窄長十字型鋼骨(I)的鋼骨腹板(3)的兩側(cè)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大長寬比鋼骨混凝土短柱，其特征在于，所述縱筋(4)設置于窄長十字型鋼骨(I)的鋼骨腹板(3)的外周，縱筋(4)與箍筋(5)綁扎連接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種大長寬比鋼骨混凝土短柱，其特征在于，所述縱筋(4)設置于窄長十字型鋼骨(I)的鋼骨腹板(3)的兩側(cè)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大長寬比鋼骨混凝土短柱，其特征在于，所述柱狀架的內(nèi)部澆筑有將窄長十字型鋼骨(I)包裹的混凝土。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種大長寬比鋼骨混凝土短柱，其特征在于，所述栓釘(2)焊接在窄長十字型鋼骨(I)的鋼骨腹板(3)上，并與柱狀架內(nèi)的混凝土連接。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種大長寬比鋼骨混凝土短柱，其特征在于，所述箍筋(5)與栓釘(2)在豎直方向上呈交錯排布，相鄰栓釘(2)之間的間距為1-2倍箍筋間距。10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項權(quán)利要求所述的一種大長寬比鋼骨混凝土短柱的安裝方法，其特征在于，包括以下步驟: . 1)將至少四個T字型鋼骨的端部焊接，形成窄長十字型鋼骨(I);. 2)在窄長十字型鋼骨(I)的鋼骨腹板(3)上焊接栓釘(2)，相鄰栓釘(2)豎向間距為1-2倍箍筋間距； . 3)制備矩形箍筋(5); .4)在窄長十字型鋼骨(I)的鋼骨腹板(3)的兩側(cè)設置縱筋(4); . 5)將步驟3)制備獲得的矩形箍筋(5)安裝在窄長十字型鋼骨(I)的鋼骨腹板(3)的兩側(cè)并與步驟4)設置的縱筋(4)綁扎； .6 )支模，饒筑混凝土。
【文檔編號】E04G21/14GK105937289SQ201610444515
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年6月21日
【發(fā)明人】章萍, 章一萍, 張春雷, 隗萍, 周練, 唐麗娜
【申請人】四川省建筑設計研究院