蜂窩狀連接鋼板-雙肢鋼管混凝土組合柱的製作方法
2024-02-22 02:32:15
蜂窩狀連接鋼板-雙肢鋼管混凝土組合柱的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種蜂窩狀連接鋼板-雙肢鋼管混凝土組合柱，包括鋼管混凝土肢件一、鋼管混凝土肢件二、鋼質連接板一和鋼質連接板二，所述鋼管混凝土肢件一和鋼管混凝土肢件二的兩端分別通過鋼質連接板一和鋼質連接板二連接，形成雙肢鋼柱，鋼質連接板一和鋼質連接板二為中間開孔的蜂窩狀連接板，鋼質連接板一和鋼質連接板二分別由兩塊邊緣帶缺口的形狀相同鋼板組成，這兩塊鋼板通過對接焊縫焊接形成蜂窩狀連接板。本發明改善了受力性能，使虛、實軸的穩定性能充分接近，使兩主軸方向的材料都能得到充分發揮，以降低鋼材用量，減少工程的綜合造價。
【專利說明】蜂窩狀連接鋼板-雙肢鋼管混凝土組合柱
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種新型建築結構【技術領域】，具體涉及一種蜂窩狀連接鋼板-雙肢鋼管混凝土組合柱。
【背景技術】
[0002]近年來，國內鋼和鋼材的產量、品種、規格大幅度提升，鋼結構的設計、製作、安裝水平更是有了大幅度提高，鋼結構在國內獲得超常規發展。
[0003]鋼筋混凝土柱由於存在自重大、抗裂性差等缺點，使得其難以滿足承載力及耐久性等要求，從而限制了其適用範圍；而鋼柱具有強度高、自重輕、抗震性能好、變形能力強、施工周期短、良好且豐富的建築藝術表現能力等特點，受到建築師們的普遍青睞，在傳統冶金工業廠房、高層和超高層以及大跨度結構的多年實踐中，鋼柱的突出優勢與作用幾乎無可替代。
[0004]鋼柱按其截面形式可分為實腹式和格構式兩大類。相對而言，實腹式柱構造簡單，與其他構件連接也較為方便。但是，隨著多高層建築、大跨度結構、重型廠房的發展，建築層數逐漸增多，上部荷載增加，必然導致鋼柱截面尺寸增大，從而增加鋼材耗量，提高了工程的綜合造價。此時，為了節約鋼材，傳統方法是，選擇格構式鋼柱。然而，格構式鋼柱截面是由單肢經綴材連接組合而成，製作施工相對繁瑣，連接工作量偏大，而且虛軸的剪切變形較大，將會造成一定的附加撓曲，將會降低其工作性能；特別是虛、實軸的穩定性能差別較大，導致其材料不能充分發揮，也必然會增加工程的綜合造價；而且，當柱身某處受有較大的水平集中力作用時，為避免柱肢受彎，還需要在該處設置橫隔，會增加鋼材耗量與施工難度，降低施工速度，增加施工工期，從而進一步增加工程的綜合造價。當然，也可考慮選擇蜂窩狀腹板的箱型鋼柱。然而，在實際工程中，為了不致過多削弱鋼柱的抗剪能力，蜂窩狀腹板的箱型鋼柱截面的「擴張比」會受到一定的限制。在此情況下，特別是對於彎矩較大的壓彎柱而言，其翼緣可能提前喪失其承載力，使其不能滿足工程需要。此時，如何以較為經濟的方式提高其單肢承載力，是解決該問題的關鍵所在。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種蜂窩狀連接鋼板-雙肢鋼管混凝土組合柱。
[0006]本發明採用的技術方案為:一種蜂窩狀連接鋼板-雙肢鋼管混凝土組合柱，包括鋼管混凝土肢件一、鋼管混凝土肢件二、鋼質連接板一和鋼質連接板二，所述鋼管混凝土肢件一和鋼管混凝土肢件二的兩端分別通過鋼質連接板一和鋼質連接板二連接，形成雙肢鋼柱，鋼質連接板一和鋼質連接板二為中間開孔的蜂窩狀連接板，鋼質連接板一和鋼質連接板二分別由兩塊邊緣帶缺口的形狀相同鋼板組成，這兩塊鋼板通過對接焊縫焊接形成蜂窩狀連接板。
[0007]作為優選，所述鋼管混凝土肢件一和鋼管混凝土肢件二為槽鋼、鋼管、工字鋼或鋼板。
[0008]作為優選，所述鋼質連接板一和鋼質連接板二的開孔形式為圓形、橢圓形、方形、長方形、六邊形或八邊形。
[0009]對于格構式鋼柱，兩肢件主要承受軸力和彎矩，連接兩肢的綴材主要抵抗水平剪力。因此，如何以較為經濟的方式提高其單肢承載力，並如何減小其對虛軸的剪切變形，提高其抗剪承載力，改善其受力性能，使虛、實軸的穩定性能充分接近，使兩主軸方向的材料都能得到充分發揮，以降低鋼材用量，減少工程的綜合造價，成為人們關注的焦點。對此，本發明用蜂窩狀鋼板作為連接板代替傳統格構鋼柱的綴材，將傳統格構鋼柱的鋼肢件用鋼管混凝土替換，並將兩者焊接而構成一種蜂窩狀連接鋼板-雙肢鋼管混凝土組合柱。具體形成方式為:先在腹板所用鋼板上按預定的折線或曲線進行切割，錯開半個波，使波峰對波峰，用對接焊縫焊接形成蜂窩狀連接板，然後與鋼管混凝土單肢的鋼管焊接，最後向鋼管中澆注混凝土組合而成。
[0010]在這種截面形式中，焊接性能越好，其柱的承載力越高，為此，本發明需要保證良好的施焊工藝(可採用組對焊接工藝)；組合柱截面的「擴張比」(開孔率)增大，截面高度增加，其剛度和迴轉半徑加大，長細比會減小，穩定承載力得到提高。但是，腹板開孔洞後，其抗剪性能會受到一定的影響。因此，實際工程中，應視實際受力情況而控制「擴張比」或開孔率；單肢由鋼管及混凝土組合而成，由於鋼管內的空間有限，因此澆注混凝土時不便振搗，故宜選用自密實混凝土。
[0011]本發明的基本特徵:以較為經濟的方式，提高其單肢承載力，改善了傳統格構柱虛軸的工作性能，提高其剛度和穩定承載力，縮小了傳統格構柱虛、實軸的性能差別。
[0012]有益效果:本發明的組合柱具有截面構成合理，自重輕，抗彎剛度大，承載力高，美觀和經濟效益顯著等特點，發展前景廣闊。
[0013]本發明的組合柱，由於單肢鋼管中澆注了混凝土，鋼管內部的混凝土可以有效地防止鋼管發生局部屈曲，而鋼管對其內部混凝土的約束作用使混凝土處於三向受壓狀態，提高了混凝土的抗壓強度；兩者共同發揮作用，構件的延性性能明顯改善，耗能能力提高，具有優越的抗震性能。
[0014]本發明由於鋼管內填有混凝土，能吸收大量的熱能，增加了柱子的耐火時間，有利於鋼管的抗火、防火及防腐問題。
[0015]本發明用蜂窩狀鋼板作為連接板取代綴材後，與傳統的格構柱相比，提高其對虛軸的剛度和抗剪承載力，減小其剪切變形，從而改善其工作性能，使其受力更加趨於合理。
[0016]本發明用蜂窩狀鋼板作為連接板取代綴材後，與傳統的格構柱相比，其構造簡單，降低了施工難度，製作加工方便，減小了施工工作量，加快了施工速度，從而縮短了工期，使得工程的綜合造價降低。
[0017]本發明用蜂窩狀鋼板作為連接板取代綴材後，與傳統的格構柱相比，其肢件與連接板的協同工作能力更強，整體穩定性更好，從而提高了結構的抗震性能。
[0018]本發明在相同受荷條件下，其抗力性能優於傳統的格構鋼柱。
[0019]本發明採用了蜂窩狀鋼板，與箱形截面相比，可節省鋼材用量。
[0020]本發明可以為新型鋼結構體系開發提供關鍵部件，有很好的轉化前景。
[0021]本發明拓展了格構式鋼柱的研究與應用領域，極大地豐富了鋼構件的內容。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明組合柱的結構示意圖；
[0023]圖2為本發明組合柱的剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明做進一步說明。
[0025]如圖1和2所示:一種蜂窩狀連接鋼板-雙肢鋼管混凝土組合柱，包括鋼管混凝土肢件一 1、鋼管混凝土肢件二 2、鋼質連接板一 3和鋼質連接板二 4，所述鋼管混凝土肢件一I和鋼管混凝土肢件二 2的兩端分別通過鋼質連接板一 3和鋼質連接板二 4連接，形成雙肢鋼柱，鋼質連接板一 3和鋼質連接板二 4為中間開孔的蜂窩狀連接板，鋼質連接板一 3和鋼質連接板二 4分別由兩塊邊緣帶缺口的形狀相同鋼板組成，這兩塊鋼板通過對接焊縫焊接形成蜂窩狀連接板。所述鋼管混凝土肢件一I和鋼管混凝土肢件二 2為槽鋼、鋼管、工字鋼或鋼板。所述鋼質連接板一 3和鋼質連接板二 4的開孔形式為圓形、橢圓形、方形、長方形、六邊形或八邊形。
[0026]本發明的實施方案:
[0027]通常鋼管、蜂窩狀連接鋼板及其焊接在工廠加工製作完成；向鋼管內澆注混凝土則在施工現場完成。
[0028]其基本製作程序為:製作蜂窩狀連接鋼板一製作鋼管一焊接一運到施工現場一吊裝就位一向鋼管內澆注混凝土。
[0029]應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。本實施例中未明確的各組成部分均可用現有技術加以實現。
【權利要求】
1.一種蜂窩狀連接鋼板-雙肢鋼管混凝土組合柱，其特徵在於:包括鋼管混凝土肢件一、鋼管混凝土肢件二、鋼質連接板一和鋼質連接板二，所述鋼管混凝土肢件一和鋼管混凝土肢件二的兩端分別通過鋼質連接板一和鋼質連接板二連接，形成雙肢鋼柱，鋼質連接板一和鋼質連接板二為中間開孔的蜂窩狀連接板，鋼質連接板一和鋼質連接板二分別由兩塊邊緣帶缺口的形狀相同鋼板組成，這兩塊鋼板通過對接焊縫焊接形成蜂窩狀連接板。
2.根據權利要求1所述的蜂窩狀連接鋼板-雙肢鋼管混凝土組合柱，其特徵在於:所述鋼管混凝土肢件一和鋼管混凝土肢件二為槽鋼、鋼管、工字鋼或鋼板。
3.根據權利要求1所述的蜂窩狀連接鋼板-雙肢鋼管混凝土組合柱，其特徵在於:所述鋼質連接板一和鋼質連接板二的開孔形式為圓形、橢圓形、方形、長方形、六邊形或八邊形。
【文檔編號】E04C3/36GK104264905SQ201410513576
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月29日 優先權日:2014年9月29日
【發明者】鄭廷銀, 褚秋雲, 許惠斌 申請人:南京工業大學