內置圓管帶拉筋的方形及異形鋼管混凝土柱及其施工方法技術

本發明專利技術公開了內置圓管帶拉筋的方形及異形鋼管混凝土柱，包括由若干直鋼板組裝焊接而成的方形或異形鋼管柱，鋼管柱內澆筑有混凝土，還包括內置于鋼管柱內的若干圓管及拉筋，拉筋沿鋼管柱長度方向布置若干組，拉筋的端部與鋼管柱的各個邊的直鋼板螺栓連接或焊接。本發明專利技術將圓鋼管混凝土柱的承載力優勢和方鋼管混凝土柱節點處理簡易方便的優勢相結合，使得柱的結構性能得到進一步的優化。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及建筑
，具體為一種方形及異形鋼管混凝土柱及其施工方法。
技術介紹
鋼管混凝土是指在鋼管中填充混凝土而形成的構件。鋼管混凝土按截面形式不同，分為方鋼管混凝土、圓鋼管混凝土和異性鋼管混凝土等。鋼管可采用軋制鋼管(圓形)或者通過焊接鋼板成形的鋼管(方形、矩形等)。鋼管混凝土構件的內部混凝土與外包鋼管形成整體，在受力過程中相互作用，充分發揮兩種材料的優點，其受力性能大大高于組成鋼管混凝土的鋼管和核心混凝土單獨承載力之和。在軸向壓力作用下，鋼管對混凝土的橫向變形產生約束作用，使混凝土處于三向受壓應力狀態，提高了混凝土的抗壓強度，更有利地發揮混凝土的抗壓性能。鋼管由于內填充混凝土的存在，大大提高了鋼管壁的側向剛度，避免和延遲了鋼管發生屈曲，保證了鋼管材料的受力性能的發揮。此外，與鋼筋混凝土柱相比，采用鋼管混凝土柱沒有綁扎鋼筋、支模和拆模等工序，施工簡便，因管內無鋼筋，澆灌容易，振搗密實。與鋼結構構件相比，鋼管混凝土的構造通常比鋼結構構件簡單，焊縫少，易于制作。鋼管混凝土是在高層建筑和大跨度橋梁中應用高強混凝土的一種最有效和最經濟的結構形式。現有的圓形鋼管混凝土柱與梁板連接比方形與矩形的施工難度更大，在節點處理方面是施工的難點；而方鋼管混凝土雖然節點連接處理方式簡單，但是其受壓承載力與圓鋼管混凝土相比具有明顯差距；帶拉筋的鋼管混凝土柱雖然能夠明顯提升結構的延性，但是對于承載力的提高有限。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種鋼管混凝土柱，其內置圓管帶拉筋，使得柱的結構性能得到進一步的優化。為實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案：內置圓管帶拉筋的方形及異形鋼管混凝土柱，包括由若干直鋼板組裝焊接而成的方形或異形鋼管柱，所述的鋼管柱內澆筑有混凝土，還包括內置于鋼管柱內的若干圓管及拉筋，所述的拉筋沿鋼管柱長度方向布置若干組，拉筋的端部與鋼管柱的各個邊的直鋼板螺栓連接或焊接。所述的拉筋為直桿拉筋或環箍式拉筋。所述的拉筋為直桿拉筋時，若干直桿拉筋為內置圓管定位，所述的圓管位于直桿拉筋之間；所述的拉筋為環箍式拉筋時，其包括環箍筋及位于外圍的若干焊接在環箍筋上的連接筋，所述的連接筋與鋼管柱的各個邊的直鋼板螺栓連接或焊接，所述的圓管安裝在環箍筋內部。進一步地，所述的環箍式拉筋的環箍筋與圓管之間的間距為3～10mm。優選地，異形鋼管柱的形狀為“L形”或“T形”。優選地，所述的混凝土為微膨脹混凝土。本專利技術還公開了上述鋼管混凝土柱的施工方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）、確定采用拉筋的形式，根據實際的需要確定鋼管柱的尺寸和形狀及內置圓管的直徑，，然后按照以下情況進行拉筋形式的選擇：對于方形鋼管柱，當長寬比大于2時，選用直桿拉筋；當長寬比小于2時，內置圓管的直徑小于鋼管柱短邊寬度的一半時，選用直桿拉筋，否則選用環箍式拉筋。對于異形鋼管柱，當內置圓管的直徑小于鋼管柱短邊寬度的一半時，選用直桿拉筋，否則選用環箍式拉筋。（2）、若選用直桿拉筋，按以下流程施工：S1、將組裝成鋼管柱的各直鋼板拼接組裝，并焊接固定；S2.在直鋼板上對稱打通對穿小孔，各對穿小孔連接形成的內部空間剛好容置圓管；S3.預制好直桿拉筋，并將直桿拉筋穿入小孔，直桿拉筋兩端與鋼板焊接固定或者螺栓固定；S4.消除鋼管柱上的焊縫的殘余應力；S5.將圓管插入各直桿拉筋形成的內部空間內；S6.往鋼管柱和圓管內澆筑混凝土。（3）、若選用環箍式拉筋，按以下流程施工：S1.根據鋼管柱及內置圓管的尺寸預制環箍筋及連接筋，將連接筋焊接在環箍筋上；S2.將預制的可組裝成鋼管柱的各直鋼板分別按照預設打孔；S3.將環箍式拉筋的一端先與一邊鋼板螺栓連接或焊接，然后再與另一邊鋼板螺栓連接或焊接；S4.將各鋼板拼接處焊接形成鋼管柱；S5.消除鋼管柱上的焊縫的殘余應力；S6.將圓管插入環箍筋內；S7.往鋼管柱和圓管內澆筑混凝土。優選地，步驟（2）（3）中消除鋼管柱上的焊縫的殘余應力時采用振動時效法，即將制備得到的方形及異形鋼管混凝土柱放置在振動時效設備上，施加附加交變應力或變形。采用上述技術方案后，本專利技術具有如下優點：1、本專利技術將圓鋼管混凝土柱的承載力優勢和方鋼管混凝土柱節點處理簡易方便以及約束拉筋對結構延性增強的優點集于一身。內置圓管在核心混凝土中形成第一層強約束，對混凝土承載力的提高比較明顯，而外部方鋼管的作用是為混凝土整體提供約束，與內置圓管的約束疊加，繼續增強柱體承載力以及提供與梁連接的便利性。同時通過拉筋的布設使內置圓管得到較為精確的定位，克服了圓管位置誤差過大影響結構性能，造成工程隱患的缺陷。2、將拉筋的形式根據不同的情況分為兩種，當內置圓管的直徑大于鋼管柱短邊寬度的一半時，直桿拉筋沿鋼管柱的短邊間距過大，拉筋對結構的作用明顯弱化，選用環箍式拉筋。環箍式拉筋滿足了直桿拉筋無法滿足的內置圓管增大核心混凝土約束面積比例的要求，在此基礎上，拉筋間距得到了縮小，方鋼管的抗屈曲約束增強，提升柱子的延性；沿長度方向一定間距放置的環箍式拉筋能夠對內置圓管起到增強約束的作用，進一步提高了柱子的承載力。環箍筋對內置圓管也起到很好的精確定位固定作用。附圖說明圖1為實施例一的方形鋼管混凝土柱的結構示意圖。圖2為圖1的A-A剖面示意圖。圖3為實施例一的“L形”鋼管混凝土柱的結構示意圖。圖4為實施例二的方形鋼管混凝土柱的結構示意圖。圖5為實施例三的方形鋼管混凝土柱的結構示意圖。圖6為圖5的B-B剖面示意圖。圖7為實施例三的“T形”鋼管混凝土柱的結構示意圖。圖8為實施例三的“L形”鋼管混凝土柱的結構示意圖。主要組件符號說明：1：鋼管柱，2：圓管，3：直桿拉筋，4：混凝土，5：環箍式拉筋，51：環箍筋，52：連接筋。具體實施方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。實施例一本實施例公開了內置圓管帶拉筋的方形及異形鋼管混凝土柱的結構，適用于長寬比小于2,內置圓管的直徑小于鋼管柱短邊寬度的一半的方形鋼管混凝土柱結構；或內置圓管的直徑小于鋼管柱短邊寬度的一半的異形鋼管混凝土柱結構。如圖1，圖2所示為一方形鋼管混凝土柱，包括由四塊直鋼板組裝焊接而成的方形鋼管柱1，鋼管柱1的長寬比小于2，內置于鋼管柱1內的一圓管2及若干直桿拉筋3，直桿拉筋3沿鋼管柱1長度方向布置幾組，每一組由四根直桿拉筋3組成。直桿拉筋3與鋼管柱1的各個邊的直鋼板螺栓連接或焊接。直桿拉筋3為內置圓管2定位，圓管2位于直桿拉筋3之間；鋼管柱1及圓管2內澆筑有混凝土4。混凝土4為微膨脹混凝土效果更佳。該結構也適用于異形鋼管混凝土柱，如圖3所示為一“L形”鋼管混凝土柱，包括由六塊直鋼板組裝焊接而成的方形鋼管柱1，內置于鋼管柱1內的三個圓管2及若干直桿拉筋3，直桿拉筋3沿鋼管柱長度方面布置若干組，每一組由八根直桿拉筋3組成。本實施例的方形及異形鋼管混凝土柱的施工方本文檔來自技高網...

【技術保護點】
內置圓管帶拉筋的方形及異形鋼管混凝土柱，包括由若干直鋼板組裝焊接而成的方形或異形鋼管柱，所述的鋼管柱內澆筑有混凝土，其特征在于：還包括內置于鋼管柱內的若干圓管及拉筋，所述的拉筋沿鋼管柱長度方向布置若干組，拉筋的端部與鋼管柱的各個邊的直鋼板螺栓連接或焊接；所述的拉筋為直桿拉筋或環箍式拉筋；所述的拉筋為直桿拉筋時，若干直桿拉筋為內置圓管定位，所述的圓管位于直桿拉筋之間；所述的拉筋為環箍式拉筋時，其包括環箍筋及位于外圍的若干焊接在環箍筋上的連接筋，所述的連接筋與鋼管柱的各個邊的直鋼板螺栓連接或焊接，所述的圓管安裝在環箍筋內部。

【技術特征摘要】
1.內置圓管帶拉筋的方形及異形鋼管混凝土柱，包括由若干直鋼板組裝焊接而成的方形或異形鋼管柱，所述的鋼管柱內澆筑有混凝土，其特征在于：還包括內置于鋼管柱內的若干圓管及拉筋，所述的拉筋沿鋼管柱長度方向布置若干組，拉筋的端部與鋼管柱的各個邊的直鋼板螺栓連接或焊接；
所述的拉筋為直桿拉筋或環箍式拉筋；所述的拉筋為直桿拉筋時，若干直桿拉筋為內置圓管定位，所述的圓管位于直桿拉筋之間；所述的拉筋為環箍式拉筋時，其包括環箍筋及位于外圍的若干焊接在環箍筋上的連接筋，所述的連接筋與鋼管柱的各個邊的直鋼板螺栓連接或焊接，所述的圓管安裝在環箍筋內部。
2.如權利要求1所述的內置圓管帶拉筋的方形及異形鋼管混凝土柱，其特征在于：所述的環箍式拉筋的環箍筋與圓管之間的間距為3～10mm。
3.如權利要求1所述的內置圓管帶拉筋的方形及異形鋼管混凝土柱，其特征在于：異形鋼管柱的形狀為“L形”或“T形”。
4.如權利要求1所述的內置圓管帶拉筋的方形及異形鋼管混凝土柱，其特征在于：所述的混凝土為微膨脹混凝土。
5.權利要求1～4任一項所述的內置圓管帶拉筋的方形及異形鋼管混凝土柱的施工方法，其特征在于，包括以下步驟：
（1）、確定采用拉筋的形式，根據實際的需要確定鋼管柱的尺寸和形狀及內置圓管的直徑，然后按照以下情況進行拉筋形式的選擇：對于方形鋼管柱，當長寬比大于2時，選用直桿拉筋；當長寬比小于2...

【專利技術屬性】
技術研發人員：龍躍凌，李文韜，
申請(專利權)人：廣東工業大學，
類型：發明
國別省市：廣東;44