一種帶鋼筋籠多腔體鋼管混凝土柱及實施方法

2023-12-10 20:32:07 2

一種帶鋼筋籠多腔體鋼管混凝土柱及實施方法
【專利摘要】本發明涉及一種帶鋼筋籠多腔體鋼管混凝土柱及實施方法，屬於建築結構中的耗能減震控制領域；帶鋼筋籠多腔體鋼管混凝土柱包括多邊形鋼管、整體式內隔板、內隔板、混凝土和鋼筋籠；與現有技術相比，本發明在多邊形鋼管混凝土柱內設置整體式內隔板和內隔板，將一個大腔體分為幾個小腔體，提高了對核心混凝土的約束能力，同時提高了構件的初始抗側剛度、承載力及延性；通過在多邊形鋼管混凝土柱的腔體內設置鋼筋籠，並與多腔體鋼管配合，對混凝土形成複合約束作用，提高構件的受壓承載力和延性。
【專利說明】一種帶鋼筋籠多腔體鋼管混凝土柱及實施方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種帶鋼筋籠多腔體鋼管混凝土柱及實施方法，屬於建築結構中的耗能減震控制領域。
【背景技術】
[0002]隨著我國經濟的穩步增長，社會的進步，城市化水平的提高，城市人口密集度進一步加大，進而使得大量複雜體型高層、超高層不斷湧現，而這就迫切需要新的理論和新技術來支撐超高層建築的設計與建設。矩形鋼管混凝土柱和圓鋼管混凝土柱由於自身尺寸和加工工藝的限制，不能無限滿足工程的需要，在這種前提下，多腔體鋼管混凝土結構也就隨之產生。
[0003]多腔體鋼管混凝土由鋼板焊接的多腔體鋼管和填充在鋼管裡的混凝土兩種材料組成，由於腔體內的混凝土作用，鋼管壁板的穩定性有很大提高，避免鋼管壁板發生整體屈曲，同時延緩鋼管壁板發生局部屈曲，提高鋼板利用率；混凝土澆築在鋼板腔體內，混凝土處於高度三向受力，從而使得混凝土的抗壓強度大幅提高，塑性和韌性性能得到改善，兩種材料的組合彌補了各自的缺點，使得材料的性能得到了充分發揮。
[0004]在多腔體鋼管混凝土巨型柱受壓性能試驗中發現多腔體鋼管混凝土結構有優良性能的同時也有一些不足之處。鋼管混凝土結構在強震作用下，腔體壁板容易發生局部鼓曲，腔體壁板承載力下降，鋼板想外鼓出部分相應部位的核心混凝土嚴重酥碎，而此時其他部位可能還沒達到屈服，材料的性能沒有得到充分發揮，造成材料浪費，大量震害現象也證明了這一點。
[0005]根據已有的研究成果，在腔體內設置鋼筋籠對提高構件的承載力和延性有明顯的貢獻。內部隔板將大腔體分為幾個小腔體，對腔體內混凝土約束更強，從而提高混凝土的抗壓能力和延性；鋼筋籠對腔體內混凝土形成了約束，鋼筋籠和多腔體鋼管對腔體內混凝土具有複合約束作用，進一步提高了混凝土的抗壓能力和延性。

【發明內容】

[0006]本發明的目的在於提供了一種帶鋼筋籠多腔體鋼管混凝土柱及實施方法，為了提高多腔體鋼管混凝土結構的承載力和抗震能力，延緩或避免由於鋼管壁板局部屈曲導致的構件剛度承載力和延性的降低，充分發揮材料的性能，同時保證「強節點、弱構件」。
[0007]為實現上述目的，本發明所採用的技術方案是一種帶鋼筋籠多腔體鋼管混凝土柱及實施方法，其中帶鋼筋籠多腔體鋼管混凝土柱包括多邊形鋼管、整體式內隔板、內隔板、混凝土和鋼筋籠；
[0008]多邊形鋼管的中心設置有A軸、B軸，A軸為多邊形鋼管的長對角線方向，B軸為多邊形鋼管的短對角線方向；沿B軸方向，多邊形鋼管與連接構件沿中心線方向焊接；整體式內隔板沿B軸方向焊接在多邊形鋼管短對角線兩端；內隔板沿A軸方向焊接在多邊形鋼管長對角線兩端；內隔板與整體式內隔板共同焊接在多邊形鋼管中心處；鋼筋籠置於由內隔板、整體式內隔板及多邊形鋼管形成的腔體內；混凝土填充於各個腔體間隙；以上結構形成帶鋼筋籠多腔體鋼管混凝土柱。
[0009]鋼筋籠根據計算或構造需要設置在多腔體鋼管混凝土柱的腔體內。
[0010]所述多腔體鋼管混凝土柱截面為多邊形，即邊數大於等於三。
[0011]所述的多邊形鋼管由鋼板軋制或者焊接而成。
[0012]所述整體式內隔板和內隔板採用的鋼板型號同多邊形鋼管I或者低一個強度等級，厚度為多邊形鋼管厚度的1/2?2/3 ;所述鋼筋籠由縱筋和圓形或環形箍筋組成，根據計算或構造要求設置。
[0013]根據本發明的技術方案，該帶鋼筋籠多腔體鋼管混凝土柱的製作步驟如下，
[0014]SI對整體式內隔板進行定位並與多邊形鋼管焊接；
[0015]S2對內隔板進行定位並與多邊形鋼管及整體式內隔板焊接；
[0016]S3在多腔體鋼管混凝土柱的腔體內設置鋼筋籠，並進行定位；
[0017]S4在腔體內澆築混凝土，經養護、成型後即成為帶鋼筋籠多腔體鋼管混凝土柱。
[0018]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果。
[0019]1、在多邊形鋼管混凝土柱內設置整體式內隔板和內隔板，將一個大腔體分為幾個小腔體，提高了對核心混凝土的約束能力，同時提高了構件的初始抗側剛度、承載力及延性。
[0020]2、整體式內隔板設置在連接構件處，整體鋼板的斜拉杆效應明顯，對腔體外壁板的約束能力很強，防止鋼管被連接構件拉曲，提高了構件的承載力和延性，保證了「強節點，弱構件」。
[0021]3、通過在多邊形鋼管混凝土柱的腔體內設置鋼筋籠，並與多腔體鋼管配合，對混凝土形成複合約束作用，提高構件的受壓承載力和延性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發明帶鋼筋籠多腔體鋼管混凝土柱與連接構件示意圖。
[0023]圖中:1、多邊形鋼管；2、整體式內隔板；3、內隔板；4、混凝土 ；5、鋼筋籠；6、連接構件；A、B均為多邊形的對角線。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本發明實施例作進一步詳述。
[0025]如圖1所示，一種帶鋼筋籠多腔體鋼管混凝土柱，其中帶鋼筋籠多腔體鋼管混凝土柱包括多邊形鋼管1、整體式內隔板2、內隔板3、混凝土 4和鋼筋籠5。
[0026]多邊形鋼管I的中心設置有A軸、B軸，A軸為多邊形鋼管I的長對角線方向，B軸為多邊形鋼管I的短對角線方向；沿8軸方向，多邊形鋼管I與連接構件6沿中心線方向焊接；整體式內隔板2沿B軸方向焊接在多邊形鋼管I短對角線兩端；內隔板3沿A軸方向焊接在多邊形鋼管I長對角線兩端；內隔板3與整體式內隔板2共同焊接在多邊形鋼管I中心處；鋼筋籠5置於由內隔板3、整體式內隔板2及多邊形鋼管I形成的腔體內；混凝土4填充於各個腔體間隙；以上結構形成帶鋼筋籠多腔體鋼管混凝土柱。
[0027]鋼筋籠5根據計算或構造需要設置在多腔體鋼管I混凝土柱的腔體內。[0028]所述多腔體鋼管混凝土柱截面為多邊形，即邊數大於等於三。
[0029]所述的多邊形鋼管I由鋼板軋制或者焊接而成。
[0030]所述整體式內隔板2和內隔板3採用的鋼板型號同多邊形鋼管I或者低一個強度等級，厚度為多邊形鋼管I厚度的1/2?2/3 ;所述鋼筋籠5由縱筋和圓形或環形箍筋組成，根據計算或構造要求設置。
[0031]根據本發明的技術方案，該帶鋼筋籠多腔體鋼管混凝土柱的實施方法如下，
[0032]SI對整體式內隔板2進行定位並與多邊形鋼管I焊接；
[0033]S2對內隔板3進行定位並與多邊形鋼管I及整體式內隔板2焊接；
[0034]S3在多腔體鋼管混凝土柱的腔體內設置鋼筋籠5，並進行定位；
[0035]S4在腔體內澆築混凝土 4，經養護、成型後即成為帶鋼筋籠多腔體鋼管混凝土柱。
[0036]以上是本發明的典型實施例，本發明的實施不限於此。
【權利要求】
1.一種帶鋼筋籠多腔體鋼管混凝土柱，其特徵在於:帶鋼筋籠多腔體鋼管混凝土柱包括多邊形鋼管(I)、整體式內隔板(2)、內隔板(3)、混凝土(4)和鋼筋籠(5)； 多邊形鋼管(I)的中心設置有A軸、B軸，A軸為多邊形鋼管(I)的長對角線方向，B軸為多邊形鋼管(I)的短對角線方向；沿8軸方向，多邊形鋼管(I)與連接構件(6)沿中心線方向焊接；整體式內隔板(2)沿B軸方向焊接在多邊形鋼管(I)短對角線兩端；內隔板(3)沿A軸方向焊接在多邊形鋼管(I)長對角線兩端；內隔板(3)與整體式內隔板(2)共同焊接在多邊形鋼管I中心處；鋼筋籠(5)置於由內隔板(3)、整體式內隔板(2)及多邊形鋼管(I)形成的腔體內；混凝土(4)填充於各個腔體間隙；以上結構形成帶鋼筋籠多腔體鋼管混凝土柱。
2.帶鋼筋籠多腔體鋼管混凝土柱的實施方法，其特徵在於: SI對整體式內隔板(2)進行定位並與多邊形鋼管(I)焊接； S2對內隔板(3)進行定位並與多邊形鋼管(I)及整體式內隔板(2)焊接； S3在多腔體鋼管混凝土柱的腔體內設置鋼筋籠(5)，並進行定位； S4在腔體內澆築混凝土(4)，經養護、成型後即成為帶鋼筋籠多腔體鋼管混凝土柱。
3.根據權利要求1所述的一種帶鋼筋籠多腔體鋼管混凝土柱，其特徵在於:鋼筋籠(5)根據計算或構造需要設置在多腔體鋼管(I)混凝土柱的腔體內。
4.根據權利要求1所述的一種帶鋼筋籠多腔體鋼管混凝土柱，其特徵在於:所述多腔體鋼管混凝土柱截面為多邊形，即邊數大於等於三。
5.根據權利要求1所述的一種帶鋼筋籠多腔體鋼管混凝土柱，其特徵在於:所述的多邊形鋼管(I)由鋼板軋制或者焊接而成。
6.根據權利要求1所述的一種帶鋼筋籠多腔體鋼管混凝土柱，其特徵在於:所述整體式內隔板(2)和內隔板(3)採用的鋼板型號同多邊形鋼管(I)或者低一個強度等級，厚度為多邊形鋼管(I)厚度的1/2?2/3 ;所述鋼筋籠(5)由縱筋和圓形或環形箍筋組成，根據計算或構造要求設置。
【文檔編號】E04G21/00GK103741882SQ201410019499
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月15日 優先權日:2014年1月15日
【發明者】張建偉, 胡建華, 曹萬林, 楊光, 羅曉旭 申請人:北京工業大學