配槽鋼空腹骨架的十形型鋼混凝土異形柱的製作方法
2023-05-13 23:27:46
專利名稱：配槽鋼空腹骨架的十形型鋼混凝土異形柱的製作方法
技術領域：
本發明涉及鋼與混凝土組合結構及混合結構，特別涉及型鋼混凝土異形柱結構。
背景技術：
異形柱結構是近年來發展起來的一種新型結構。它由L、T、十形柱組成，柱肢寬度與填充牆等厚，避免柱楞凸出，能把建築美觀和使用的靈活有機地結合，為用戶提供舒適的工作和居住環境，增加房間的實際使用面積，「得房率」高，倍受歡迎。國家為了推廣這種新型結構，頒布了多項指導性文件。然而隨著工程應用和研究的深入，目前採用的鋼筋混凝土(RC)異形柱的一些局限性很明顯地體現出來。考慮輕質節能，隔牆與柱肢厚度一般不大，常採用200mm和240mm兩種，同時受到柱截面有效翼寬的限制(肢長與肢寬之比≤4)，其截面面積十分有限。受混凝土強度和截面配筋率的限制，RC異形柱的承載能力也十分有限，同時截面不規整，抗震性能差，延性差，軸壓比限值很低，其適用範圍十分有限。僅適用於多層或小高層建築以及設防烈度7度及7度以下地區的建築中。因此，研究如何提高柱承載力和抗震性能，就成為在高層建築以及高地震烈度區應用異形柱時亟待解決的問題。
配置型鋼的混凝土異形柱的目的就是通過配置型鋼，提高普通RC異形柱的承載能力和抗震性能。使異形柱結構能夠在高層建築以及高地震烈度地區的建築中得以推廣應用。
為了達到提高異形柱的承載能力和抗震性能的目的，在RC異形柱中配置型鋼，形成型鋼混凝土(SRC)異形柱。以往大量的研究表明矩形截面SRC結構與RC結構相比，由於包含有較多的型鋼，其承載能力和抗震性能均有明顯提高。SRC結構與RC結構顯著區別之一就是型鋼與混凝土的粘結力遠遠小於鋼筋與混凝土的粘結力。為了能保證型鋼與混凝土兩種不同元件能夠協同工作，必須採取一定的措施(比如焊接栓釘或採取一定的保護層厚度)，否則達不到組合的效果。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種配槽鋼空腹骨架的十形型鋼混凝土異形柱，配槽鋼空腹骨架的十形型鋼混凝土異形柱能提高混凝土與型鋼粘結力。
為解決上述技術問題，本發明解決技術問題的技術方案是包括十形混凝土異形柱、槽鋼空腹骨架，在所述十形混凝土異形柱中配置配槽鋼空腹骨架，所述配槽鋼空腹骨架之間由交叉腹杆相連。
在十形混凝土異形柱中分別設置豎向槽鋼(1、2、3、4)，豎向槽鋼(1)通過腹杆(9、10、11、12)與豎向槽鋼(3)連接，豎向槽鋼(2)通過腹杆(5、6、7、8)與豎向槽鋼(4)連接，從而形成兩個互相垂直交叉的空間鋼架。
以上配槽鋼空腹骨架的十形型鋼混凝土異形柱截面配鋼率在4％~10％。
本發明的有益效果是配槽鋼空腹骨架的十形型鋼混凝土異形柱通過合理的配置型鋼，從而確保型鋼與混凝土能夠協同工作，達到提高普通RC異形柱的承載能力和抗震性能的目的。使異形柱結構能夠在高層建築以及高地震烈度地區的建築中得以推廣應用，特別是抗震設防烈度8度以上地區的高層建築。
圖1配槽鋼空腹骨架的十形型鋼混凝土異形柱示意圖。
具體實施例方式
配槽鋼空腹骨架的十形型鋼混凝土異形柱，骨架中的腹杆能夠承受型鋼與混凝土之間的橫向剪力同時起到了相當於栓釘的作用，對保證型鋼與混凝土的協同工作十分有利，並且腹杆能在各柱肢之間傳遞剪力，能有效地防止異形柱截面的剪力滯後現象，由於地震作用的反覆性，配置交叉腹杆，能夠有效地提高異形柱的抗震性能和抗剪承載力。交叉腹杆焊接在槽鋼的兩側，和槽鋼形成一個空間整體，不但具有較好的整體剛度承受施工階段的荷載，同時，腹杆和槽鋼形成封閉空間對內部混凝土起到一定的約束作用，對提高構件的承載力和抗震性能十分有利。我們通過7個試件的試驗研究結果表明配置交叉腹杆配槽鋼空腹骨架的SRC異形柱，型鋼與混凝土能夠保持協同工作，具有較好的抗震變形能力和耗能能力。
為了能達到有效提高異形柱的承載能力和抗震性能的目的，截面的配鋼率不能太低，也不能太高，型鋼配得太少，達不到目的，但型鋼配得太多，必定會導致混凝土對型鋼的握裹力減小，影響到兩者的粘結力。結合我國國情，截面配鋼率在4％～10％為宜，我們通過試驗研究，配鋼率為在這一範圍內的SRC異形柱與截面形式相同的RC異形柱相比極限承載力提高36％以上(具體見表1)，型鋼與混凝土的粘結強度達2.5MPa左右，型鋼與混凝土之間的滑移量小於0.2mm。
表1 SRC異形柱與RC異形柱的極限承載力比較
配槽鋼空腹骨架的十形型鋼混凝土異形柱，為了能更好地確保型鋼與混凝土的協同工作，在截面中配置一定數量的縱向鋼筋和箍筋效果會更好，但假如配槽鋼空腹骨架的腹杆數量足夠，可以不再需要配置縱筋和箍筋，從而方便施工。
為了確保型鋼與混凝土的協同工作，同時滿足結構的防火、防腐、防鏽等要求，SRC異形柱需要有一定的混凝土保護層厚度，保護層厚度可由以下公式計算確定cmin＝0.2822bf
式中cmin表示所需混凝土保護層厚度最小值，bf為槽鋼腹板寬度。
配槽鋼空腹骨架的十形型鋼混凝土異形柱的施工工藝配槽鋼空腹骨架的十形型鋼混凝土異形柱的型鋼骨架的組成由縱向槽鋼和交叉斜腹杆和部分水平腹杆組成，斜腹杆和水平腹杆可採用扁鋼或小角鋼，也可以採用鋼筋。所有型鋼之間的連接採用焊接。可以事先在專業化的鋼構公司生產，然後運到施工現場，在指定位置安裝就位後，可以用作施工階段承受施工荷載的骨架，從而節省模板的支撐。如果是與鋼筋混凝土梁連接形成空間結構，則可在連接接點處把梁中的鋼筋與SRC異形柱的縱向型鋼焊接，這樣就可避免了普通RC異形柱與RC梁的節點處由於梁筋和柱筋在同一平面內相交，布筋密集，不利於施工的問題。如果是與SRC梁或鋼梁連接形成整體結構，則柱中的縱向型鋼和梁中的型鋼採用焊接，這樣就形成了整體的型鋼骨架，可以作為施工階段的承重骨架，能大量地節省支撐耗材，並且為實現多個樓層同時施工提供可能，可以加快施工進度，創造更多更好的社會效益和經濟效益。
配槽鋼空腹骨架的十形型鋼混凝土異形柱如圖1所示。1、2、3、4為豎向槽鋼，5、6、9、10為水平腹杆，7、8、11、12為交叉斜腹杆；豎向槽鋼1通過腹杆9、10、11、12與豎向槽鋼3連接，豎向槽鋼2通過腹杆5、6、7、8與豎向槽鋼4連接，從而形成兩個互相垂直交叉的空間鋼架。
權利要求
1.一種配槽鋼空腹骨架的十形型鋼混凝土異形柱，包括十形混凝土異形柱、槽鋼空腹骨架，其特徵是在所述十形混凝土異形柱中配置槽鋼空腹骨架，所述槽鋼空腹骨架之間由交叉腹杆相連。
2.根據權利要求1所述的配槽鋼空腹骨架的十形型鋼混凝土異形柱，其特徵是所述混凝土異形柱為十形柱，在十形混凝土異形柱中分別設置豎向槽鋼(1、2、3、4)，豎向槽鋼(1)通過腹杆(9、10、11、12)與豎向槽鋼(3)連接，豎向槽鋼(2)通過腹杆(5、6、7、8)與豎向槽鋼(4)連接，從而形成兩個互相垂直交叉的空間鋼架。
3.根據權利要求1-2中所述的配槽鋼空腹骨架的十形型鋼混凝土異形柱，其特徵是所述配槽鋼空腹骨架的十形型鋼混凝土異形柱截面配鋼率在4％～10％。
全文摘要
本發明公開了一種配槽鋼空腹骨架的十形型鋼混凝土異形柱，它包括十形混凝土異形柱、槽鋼空腹骨架，在所述十形混凝土異形柱中配置槽鋼空腹骨架，所述槽鋼空腹骨架之間由交叉腹杆相連。該配槽鋼空腹骨架的十形型鋼混凝土異形柱通過合理的配置型鋼，從而確保型鋼與混凝土能夠協同工作，達到提高普通RC異形柱的承載能力和抗震性能的目的。使異形柱結構能夠在高層建築以及高地震烈度地區的建築中得以推廣應用，特別是抗震設防烈度8度以上地區的高層建築。
文檔編號E04C3/30GK1970952SQ20061010511
公開日2007年5月30日 申請日期2006年12月5日 優先權日2006年12月5日
發明者薛建陽, 陳宗平, 趙鴻鐵 申請人:西安建築科技大學