預制型鋼混凝土組合異形耗能柱制造技術

一種預制型鋼混凝土組合異形耗能柱，其結構表征為，該柱包括型鋼混凝土的主柱、型鋼混凝土的輔柱、鋼結構的耗能連梁，輔柱包裹在墻體中，所述耗能連梁通過焊接分別與主柱、輔柱中的型鋼等強連接，從而組成截面形狀為啞鈴形的預制型鋼混凝土組合異形耗能柱的鋼骨，所述鋼骨上架設縱筋和箍筋，三者形成內部鋼骨架，所述骨架外澆筑混凝土。應用于裝配式型鋼混凝土結構施工，將耗能減震原理應用于組合異形柱，結合了組合柱延性高的特點和聯肢剪力墻連梁屈服耗能的特點，能以較小的截面獲得很大的抗彎剛度。工廠預制構件，現場螺栓連接，施工速度快，精度高。

【技術實現步驟摘要】
預制型鋼混凝土組合異形耗能柱
本專利技術屬于裝配式型鋼混凝土結構施工
，涉及一種預制型鋼混凝土組合柱設計。
技術介紹
型鋼混凝土組合結構是把型鋼埋入鋼筋混凝土中的一種獨立的結構形式。由于在鋼筋混凝土中增加了型鋼，型鋼以其固有的強度和延性及型鋼、鋼筋、混凝土三位一體地工作使型鋼混凝土具備了比傳統的鋼筋混凝土承載力高、剛度大、抗震性能好的優點。與鋼結構相比，具有防火性能好，結構局部和整體穩定性好，節省鋼材的優點。綜上所述，型鋼混凝土用于結構柱具有極大的優勢。裝配式型鋼混凝土結構施工速度快、質量好、可大量節省模板和支撐，具有顯著的節能減排特點，是一種符合工業化建筑發展需求的結構形式。目前，在住宅和辦公建筑中，常常由于過大的柱子截面使得建筑角部出現凸角，影響房屋的使用面積和和家居布置。同時裝配式建筑通過現場拼裝施工，節點剛度弱于現澆和全焊接點，為滿足抗震要求，對結構抗側力體系提出了更高要求。
技術實現思路
本專利技術提出一種新型的預制組合異形耗能柱設計，應用于裝配式型鋼混凝土結構施工，將耗能減震原理應用于組合異形柱，結合了組合柱延性高的特點和聯肢剪力墻連梁屈服耗能的特點，能以較小的截面獲得很大的抗彎剛度。工廠預制構件，現場螺栓連接，施工速度快，精度高。本專利技術采用以下技術方案：一種預制型鋼混凝土組合異形耗能柱，其結構表征為，該柱包括型鋼混凝土的主柱、型鋼混凝土的輔柱、鋼結構的耗能連梁，輔柱包裹在墻體中，所述耗能連梁通過焊接分別與主柱、輔柱中的型鋼等強連接，從而組成截面形狀為啞鈴形的預制型鋼混凝土組合異形耗能柱的鋼骨，所述鋼骨上架設縱筋和箍筋，三者形成內部鋼骨架，所述骨架外澆筑混凝土。本專利技術適用于鋼結構住宅或辦公建筑，特別是裝配式減震建筑。設計原理：將主柱和輔柱中的型鋼通過耗能連梁焊接連接，再將組合鋼骨架放入模具內澆筑混凝土最終成型，現場裝配時輔柱埋入墻體。構件各部分功能明確，主柱作為框架柱承擔主要豎向荷載，輔柱作為協同構件與主柱協調變形，地震作用下形成耗能連梁屈服耗能機制，同時具有抗側能力；輔柱包裹在墻體中，避免了室內角部出現凸角；柱肢間距根據設計調整，采用小截面型鋼柱獲得較大的抗彎剛度。本專利技術采用型鋼混凝土柱，提高了延性，抗火性能，耐腐蝕性能，克服了鋼筋混凝土異形柱易開裂、抗震性能相對較差的缺點，克服了鋼材抗火性能差、耐腐蝕性能差的缺點。本專利技術輔柱柱子包裹在墻體中，避免了室內角部出現凸角，克服了普通矩形柱或圓形柱截面尺寸大的缺點。附圖說明：圖1為實施例預制型鋼混凝土組合異形耗能柱剖視和立面結構示意圖；圖2a，2b，2c為耗能連梁的三種可選形式；圖3為耗能連梁梁端局部構造；圖4為連梁與輔柱連接節點；圖5為連梁與主柱連接節點；圖6為組合柱端部拼接接頭；附圖標記1：主柱矩形型鋼，2：主柱核心混凝土，3：主柱縱筋，4：主柱箍筋，5：主柱外包混凝土，6：輔柱工字型鋼，7：輔柱約束區混凝土，8：輔柱縱筋，9：輔柱箍筋，10：輔柱外包混凝土，11：耗能連梁I，12：耗能連梁可選形式II，13：耗能連梁可選形式III，14：耗能連梁梁端可選構造I，15：耗能連梁梁端可選構造II，16：耗能連梁與輔柱節點，17：耗能連梁與主柱節點，18：主柱端板，19：主柱端板加勁肋，20：主柱端板拼接螺孔，21：輔柱端板，22：輔柱端板加勁肋，23：輔柱端板拼接螺孔。具體實施方式以下結合實施例和附圖對本專利技術技術方案做進一步介紹。本實施例，如圖1所示，該柱包括主柱矩形型鋼(1)、主柱核心混凝土(2)、主柱縱筋(3)、主柱箍筋(4)、主柱外包混凝土(5)、輔柱工字形型鋼(6)、輔柱約束區混凝土(7)、輔柱縱筋(8)、輔柱箍筋(9)、輔柱外包混凝土、連接端板(18，21)、端板加勁(19，22)。所述主柱內的型鋼為矩形，所述輔柱內的型鋼為工字型鋼，輔柱包裹在墻體中，所述耗能連梁通過焊接分別與主柱、輔柱中的型鋼等強連接，從而組成截面形狀為啞鈴形的預制型鋼混凝土組合異形耗能柱的鋼骨，再架設縱筋和箍筋，三者形成內部鋼骨架，然后支模澆筑混凝土。上述過程均為工廠流水線作業，可大規模量產。該組合柱是將主柱矩形型鋼和輔柱工字型鋼通過耗能連梁焊接連接，再將鋼骨架放入模具中澆筑混凝土構成的。柱柱連接方式采用如圖6所示的端板拼接。連梁構造可有圖2a,2b,2c三種可選形式。所述的組合柱的主柱和輔柱間距不應超過2m。所述的耗能連梁豎向間距不受樓層高度約束，以滿足組合柱受力為準。所述的耗能連梁為工字形鋼(11)或帶加勁肋的工字型鋼(12)或鋼板(13)；當型鋼骨架以及耗能連梁11剛度都很大時，所述耗能連梁11端區域(14)可采用(15)所示局部圓弧形削弱控制梁端屈服位置；所述耗能連梁與主柱的連接(17)采用全焊等強連接。所述耗能連梁與輔柱的連接(16)采用全焊等強連接。所述組合柱在前述骨架形成后架設縱筋(3、8)和箍筋(4、9)，支模澆筑振搗混凝土，批量生產。所述組合柱的豎向連接中主柱與主柱的拼接采用端板(18)、加勁肋(19)、高強螺栓(20)對接拼接。所述組合柱的豎向連接中輔柱柱與輔柱柱的拼接采用端板(21)、加勁肋(22)、高強螺栓(23)對接拼接。所述耗能柱是指，在小震時，組合柱保持彈性；大震和中震時，耗能連梁屈服耗能，主柱作為主要豎向承力構件承載力不出現明顯降低。施工方法：步驟一、在工廠中預制構件：制作耗能連梁：本實施例的連梁梁端可選構造I(14)采用工字型鋼(11)或者帶加勁肋工字鋼(12)或者鋼板(13)，連梁與主柱、輔柱型鋼采用全焊等強連接。耗能連梁(14)優選地可采用(15)所示構造措施進行梁端圓弧形削弱，控制屈服發生區域。步驟二、現場拼接型鋼混凝土組合異形柱：預制耗能柱根據運輸要求長度不宜超過12m，耗能柱在結構中豎向拼接形式可采用端板(18)、(21)，加勁肋(19)、(22)，高強螺栓(20)、(23)所示對接拼接形式。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種預制型鋼混凝土組合異形耗能柱，其特征在于，該柱包括型鋼混凝土的主柱、型鋼混凝土的輔柱、鋼結構的耗能連梁，輔柱包裹在墻體中，所述耗能連梁通過焊接分別與主柱、輔柱中的型鋼等強連接，從而組成截面形狀為啞鈴形的預制型鋼混凝土組合異形耗能柱的鋼骨，所述鋼骨上架設縱筋和箍筋，三者形成內部鋼骨架，所述骨架外澆筑混凝土。

【技術特征摘要】
1.一種預制型鋼混凝土組合異形耗能柱，其特征在于，該柱包括型鋼混凝土的主柱、型鋼混凝土的輔柱、鋼結構的耗能連梁，輔柱包裹在墻體中，所述耗能連梁通過焊接分別與主柱、輔柱中的型鋼等強連接，從而組成截面形狀為啞鈴形的預制型鋼混凝土組合異形耗能柱的鋼骨，所述鋼骨上架設縱筋和箍筋，三者形成內部鋼...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李國強，侯兆新，黎燕文，孫飛飛，
申請(專利權)人：同濟大學，
類型：發明
國別省市：上海;31