專利名稱：角部貼焊角鋼腔內(nèi)設(shè)置鋼筋籠多腔體鋼管混凝土柱及作法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種角部貼焊角鋼腔內(nèi)設(shè)置鋼筋籠多腔體鋼管混凝土柱及作法，主要應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中的耗能減震控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
社會在發(fā)展進步，人們生活水平也在不斷提高，各種形式的建筑層出不窮，滿足不同使用功能的建筑也應(yīng)運而生。尤其是高層、超高層建筑的大量涌現(xiàn)，這就需要有新的理論和新的技術(shù)來支撐這類建筑的建設(shè)。矩形鋼管混凝土柱及圓鋼管混凝土柱由于其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(jié)構(gòu)也就隨之而產(chǎn)生，其多腔體鋼管是由鋼板拼連焊接而成。多腔體鋼管混凝土由多腔體鋼管和混凝土兩種材料組成，由于腔體內(nèi)混凝土的作用，鋼管壁板的穩(wěn)定性有很大的提高，延緩或者避免了鋼管壁板過早的發(fā)生局部屈曲；同時鋼管對其核心混凝土的約束作用，使混凝土處于高度復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)，從而使混凝土的強度得以提高，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，使其材料性能得到了充分發(fā)揮。在多腔體鋼管混凝土巨型柱受壓性能試驗中發(fā)現(xiàn)多腔體鋼管混凝土結(jié)構(gòu)性能優(yōu)良的同時也存在著一些不足之處。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在強震作用下，破壞一般都發(fā)生在其底部，腔體壁板容易發(fā)生局部鼓曲，腔體壁板承載力下降，導(dǎo)致腔體角部焊縫撕裂，對內(nèi)部混凝土約束作用減弱，鋼板向外鼓出部分相應(yīng)部位的核心混凝土嚴重酥碎，而此時其上部結(jié)構(gòu)可能還沒有達到屈服，材料的性能沒有得到充分發(fā)揮，造成了材料的嚴重浪費，大量震害現(xiàn)象也證明了這一點。在多腔體鋼管混凝土巨型柱受壓性能試驗中，通過是否設(shè)置鋼筋籠的對比試驗， 發(fā)現(xiàn)腔體內(nèi)設(shè)置鋼筋籠對提高構(gòu)件的承載力和延性有明顯的貢獻。鋼筋籠對腔體內(nèi)混凝土形成了約束，鋼筋籠和多腔體鋼管對腔體內(nèi)混凝土具有復(fù)合約束作用，從而提高了混凝土的抗壓能力和延性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提高多腔體鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能，延緩或避免由于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)底部鋼板焊縫撕裂導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞，充分發(fā)揮材料的性能。為了解決這一問題，本發(fā)明提出了角部貼焊角鋼腔內(nèi)設(shè)置鋼筋籠多腔鋼管混凝土柱及作法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是角部貼焊角鋼腔內(nèi)設(shè)置鋼筋籠多腔鋼管混凝土柱，其包括多腔鋼管1、填充在多腔鋼管內(nèi)的混凝土 2、貼焊在多腔鋼管外側(cè)角部的角鋼3和置于多腔鋼管內(nèi)的鋼筋籠4 ；角鋼 3根據(jù)實際需要貼焊在多腔鋼管混凝土柱的角部及需要加強的轉(zhuǎn)角處；鋼筋籠4根據(jù)計算或構(gòu)造需要設(shè)置在多腔鋼管混凝土柱的腔體內(nèi)。
對于90°角直接貼焊軋制角鋼3，對于非90°角，則用鋼板彎成相應(yīng)角度進行貼焊；貼焊角鋼應(yīng)伸進基礎(chǔ)并與其錨固，錨固長度應(yīng)符合設(shè)計的要求。所述多腔鋼管混凝土柱截面形狀可由圓形、三角形、矩形組合而成。所述多腔鋼管混凝土柱截面形狀為圓形和矩形截面組合形成乒乓球拍形截面或由矩形和三角形截面組合形成梭形截面。所述角鋼3與多腔鋼管1連接形式為貼焊，角鋼的鋼材采用Q235，厚度為多腔鋼管鋼板厚度的1/3 1/2 ；焊縫應(yīng)符合相應(yīng)設(shè)計要求。角鋼為型鋼，軋制而成，角部沒有焊縫，延性好，能夠克服多腔鋼管混凝土柱角部脆性焊接的弊端，而且只是選擇性的在角部進行加強，能節(jié)省鋼材，減少成本。連接貼焊的角鋼3高出地面或樓面的高度宜為l/3h，h為多腔鋼管混凝土柱的高度。所述鋼筋籠4由縱筋和環(huán)形箍筋組成，根據(jù)計算或構(gòu)造要求設(shè)置。角部貼焊角鋼腔內(nèi)設(shè)置鋼筋籠多腔鋼管混凝土柱的制作方法，其制作步驟如下1)，在多腔鋼管1外側(cè)角部貼焊角鋼3 ；2)在多腔鋼管混凝土柱的多腔鋼管1的腔體內(nèi)設(shè)置鋼筋籠4，并進行定位；3)灌注混凝土 2，進行養(yǎng)護，成形后即為角部貼焊角鋼腔內(nèi)設(shè)置鋼筋籠多腔鋼管混凝土柱。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，角部貼焊角鋼腔內(nèi)設(shè)置鋼筋籠多腔鋼管混凝土柱其制作方法為1)根據(jù)需要，在多腔鋼管1外側(cè)角部貼焊角鋼3 ；2)在多腔鋼管混凝土柱的腔體內(nèi)設(shè)置鋼筋籠4，并進行正確定位；3)灌注混凝土 2，進行養(yǎng)護，成形后即為角部貼焊角鋼腔內(nèi)設(shè)置鋼筋籠多腔鋼管混凝土柱。本發(fā)明可以取得如下有益效果在多腔鋼管混凝土柱的腔體內(nèi)設(shè)置鋼筋籠4，與多腔鋼管1配合，對混凝土 2形成復(fù)合約束作用，提高構(gòu)件的受壓承載力和延性。在多腔鋼管混凝土柱的角部根據(jù)需要貼焊角鋼3，角鋼為型鋼，軋制而成，角部沒有焊縫，延性好，能夠克服多腔鋼管混凝土柱角部脆性焊接的弊端，而且只是選擇性的在角部進行加強，能節(jié)省鋼材，節(jié)約成本。


圖1是角部貼焊角鋼腔內(nèi)設(shè)置鋼筋籠多腔鋼管混凝土柱(類型一)平面示意圖；圖2是角部貼焊角鋼腔內(nèi)設(shè)置鋼筋籠多腔鋼管混凝土柱(類型二)平面示意圖；其中1-多腔鋼管，2-混凝土，3-角鋼，4-鋼筋籠，
具體實施例方式下面結(jié)合具體實例對本發(fā)明做進一步說明實施例1如圖1所示，角部貼焊角鋼腔內(nèi)設(shè)置鋼筋籠多腔鋼管混凝土柱包括多腔鋼管1、混凝土 2、角鋼3和鋼筋籠4。角部貼焊角鋼腔內(nèi)設(shè)置鋼筋籠多腔鋼管混凝土柱及作法是在普通多腔鋼管混凝土柱的外側(cè)角部貼焊角鋼3，腔內(nèi)加設(shè)鋼筋籠4 ；貼焊的角鋼3高出地面或樓面的高度宜為l/:3h(h為多腔鋼管混凝土柱的高度)， 也就是加強鋼管混凝土柱的塑性鉸域，延緩或避免鋼管混凝土柱底部的破壞，提高其抗震承載能力和耗能能力；貼焊角鋼3的尺寸，宜根據(jù)實際試件確定。一般角鋼的單肢長宜為所貼焊鋼管邊長的1/3，角鋼的鋼板厚度宜多腔鋼管鋼板厚度的1/3 1/2，焊縫應(yīng)符合相應(yīng)設(shè)計要求。本實施例中的角部貼焊角鋼腔內(nèi)設(shè)置鋼筋籠多腔鋼管混凝土柱可以按如下方法制作1)根據(jù)實際情況，制作焊接多腔鋼管1 ；2)在多腔鋼管角部選擇適當位置貼焊角鋼3，對于90°角直接貼焊軋制角鋼，對于非90°角，則用鋼板彎成相應(yīng)角度進行貼焊；3)在腔體內(nèi)設(shè)置鋼筋籠4，鋼筋籠4宜貼近多腔鋼管內(nèi)壁；4)在多腔鋼管1內(nèi)澆筑混凝土 2，成型后即為角部貼焊角鋼腔內(nèi)設(shè)置鋼筋籠多腔鋼管混凝土柱。實施例2如圖2所示，角部貼焊角鋼腔內(nèi)設(shè)置鋼筋籠多腔鋼管混凝土柱包括多腔鋼管1、混凝土 2、角鋼3和鋼筋籠4。角部貼焊角鋼腔內(nèi)設(shè)置鋼筋籠多腔鋼管混凝土柱及作法是在普通多腔鋼管混凝土柱的外側(cè)角部貼焊角鋼3，腔內(nèi)加設(shè)鋼筋籠4 ；貼焊的角鋼3高出地面或樓面的高度宜為l/:3h(h為多腔鋼管混凝土柱的高度)， 也就是加強鋼管混凝土柱的塑性鉸域，延緩或避免鋼管混凝土柱底部的破壞，提高其抗震承載能力和耗能能力；貼焊角鋼3的尺寸，宜根據(jù)實際試件確定。一般角鋼的單肢長宜為所貼焊鋼管邊長的1/3，角鋼的鋼板厚度宜多腔鋼管鋼板厚度的1/3 1/2，焊縫應(yīng)符合相應(yīng)設(shè)計要求。本實施例中的角部貼焊角鋼腔內(nèi)設(shè)置鋼筋籠多腔鋼管混凝土柱可以按如下方法制作1)根據(jù)實際情況，制作焊接多腔鋼管1 ；2)在多腔鋼管角部選擇適當位置貼焊角鋼3，對于90°角直接貼焊軋制角鋼，對于非90°角，則用鋼板彎成相應(yīng)角度進行貼焊；3)在腔體內(nèi)設(shè)置鋼筋籠4，鋼筋籠4宜貼近多腔鋼管1內(nèi)壁；4)在多腔鋼管1內(nèi)澆筑混凝土 2，成型后即為角部貼焊角鋼腔內(nèi)設(shè)置鋼筋籠多腔鋼管混凝土柱。以上是本發(fā)明的典型實施例，本發(fā)明的實施不限于此。
權(quán)利要求
1.角部貼焊角鋼腔內(nèi)設(shè)置鋼筋籠多腔鋼管混凝土柱，其特征在于其包括多腔鋼管 (1)、填充在多腔鋼管內(nèi)的混凝土 O)、貼焊在多腔鋼管外側(cè)角部的角鋼(3)和置于多腔鋼管內(nèi)的鋼筋籠；角鋼(3)貼焊在多腔鋼管混凝土柱的角部及需要加強的轉(zhuǎn)角處；鋼筋籠 (4)設(shè)置在多腔鋼管混凝土柱的腔體內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角部貼焊角鋼腔內(nèi)設(shè)置鋼筋籠多腔鋼管混凝土柱，其特征在于對于90°角直接貼焊軋制角鋼(3)，對于非90°角，則用鋼板彎成相應(yīng)角度進行貼焊； 貼焊角鋼應(yīng)伸進基礎(chǔ)并與其錨固。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角部貼焊角鋼腔內(nèi)設(shè)置鋼筋籠多腔鋼管混凝土柱，其特征在于混凝土柱截面形狀由圓形、三角形、矩形組合而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的角部貼焊角鋼腔內(nèi)設(shè)置鋼筋籠多腔鋼管混凝土柱，其特征在于混凝土柱截面形狀為圓形和矩形截面組合形成乒乓球拍形截面或由矩形和三角形截面組合形成梭形截面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角部貼焊角鋼腔內(nèi)設(shè)置鋼筋籠多腔鋼管混凝土柱，其特征在于角鋼(3)與多腔鋼管(1)連接形式為貼焊，角鋼的鋼材采用Q235，厚度為多腔鋼管鋼板厚度的1/3 1/2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角部貼焊角鋼腔內(nèi)設(shè)置鋼筋籠多腔鋼管混凝土柱，其特征在于連接用的角鋼(3)高出地面或樓面的高度宜為l/:3h，h為多腔鋼管混凝土柱的高度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角部貼焊角鋼腔內(nèi)設(shè)置鋼筋籠多腔鋼管混凝土柱，其特征在于所述鋼筋籠由縱筋和圓形或環(huán)形箍筋組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的角部貼焊角鋼腔內(nèi)設(shè)置鋼筋籠多腔鋼管混凝土柱的制作方法，其特征在于其制作步驟如下1)，在多腔鋼管(1)外側(cè)角部貼焊角鋼(3)；2)在多腔鋼管混凝土柱的多腔鋼管(1)的腔體內(nèi)設(shè)置鋼筋籠G)，并進行定位；3)灌注混凝土O)，進行養(yǎng)護，成形后即為角部貼焊角鋼腔內(nèi)設(shè)置鋼筋籠多腔鋼管混凝土柱。
全文摘要
角部貼焊角鋼腔內(nèi)設(shè)置鋼筋籠多腔鋼管混凝土柱包括多腔鋼管(1)、混凝土(2)、角鋼(3)和鋼筋籠(4)。本發(fā)明是在普通多腔鋼管混凝土外側(cè)角部貼焊角鋼(3)，腔內(nèi)加設(shè)鋼筋籠(4)。角鋼為型鋼，軋制而成，角部沒有焊縫，延性好，能夠克服多腔鋼管混凝土柱角部脆性焊接的弊端，而且只是選擇性的在角部進行加強，能節(jié)省鋼材，減少成本；鋼筋籠對腔體內(nèi)混凝土形成了約束，鋼筋籠和多腔體鋼管對腔體內(nèi)混凝土具有復(fù)合約束作用，提高了混凝土的抗壓能力和延性，從而提高了多腔體鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能，延緩或避免由于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)底部鋼板焊縫撕裂導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞，充分發(fā)揮材料的性能。
文檔編號E04G21/00GK102535747SQ20111046007
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者張建偉, 惠存, 曹萬林, 王智慧, 董宏英 申請人:北京工業(yè)大學