專利名稱：用角鋼的預(yù)制鋼骨混凝土柱及其建造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及預(yù)制鋼骨混凝土(prefabricatedsteel reinforced concrete,PSRC)柱，且更具體來說，涉及具有角鋼(angle steels)的PSRC柱及其建造方法。
背景技術(shù)：
如圖IA中所示,通過用鋼筋混凝土(reinforced concrete) 22環(huán)繞鋼架柱(steelframed column) 21 (例如H形或?qū)捦咕変撝?來形成建造中使用的常規(guī)鋼骨混凝土(steelreinforced concrete, SRC)柱或梁。模具23用以在鋼架柱21和連桿(tie bars) 13周圍澆注混凝土 22。圖IB顯示具有橫梁(girders) 41從柱在四個方向上突出的面板區(qū)(panel zone)。雖然面板區(qū)在結(jié)構(gòu)上是重要的，但在很多情況下對面板區(qū)的模制不注意管理。制造/建造面板區(qū)是昂貴的且通常會消耗大量時間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對使用角鋼建造預(yù)制鋼骨混凝土(PSRC)柱的方法及具有角鋼的PSRC柱。在實(shí)施例中，角鋼可用作垂直材料，而鋼筋(reinforcement bars, REBAR)可用作水平或傾斜材料。與常規(guī)PSRC柱相比，所述PSRC柱的模具區(qū)域可能較小。進(jìn)一步的優(yōu)勢可能是簡化的面板區(qū)模具，其先前已被復(fù)雜化以在現(xiàn)場制造。經(jīng)建造具有角鋼的PSRC柱也可減
少垂直誤差。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種通過制備角鋼和鋼筋來建造PSRC柱的方法，所述方法包含在橫截面形狀為四邊形的PSRC柱的隅角架設(shè)角鋼；在角鋼之間添加輔助鋼筋；用以界定的間隔水平布置的連桿環(huán)繞角鋼和輔助鋼筋；將連桿焊接并固定到結(jié)構(gòu)；將柱頭鋼板(column capital steel plates)焊接到角鋼和輔助鋼筋的提供了梁的外部；和/或以對角方式將柱頭鋼筋板(column capital steel reinforcing plates)附接在向柱頭鋼板的內(nèi)表面提供梁的位置處；將梁或托架附接到柱頭鋼板外部以制造PSRC柱和/或現(xiàn)場運(yùn)送并架設(shè)PSRC柱。梁的剩余中央部可附接到托架，可在PSRC柱周圍提供模具且可將混凝土澆鑄到模具中。換言之，提供一種建造具有角鋼和鋼筋的預(yù)制鋼骨混凝土柱的方法，所述方法包括在橫截面形狀為四邊形的預(yù)制鋼骨混凝土柱的隅角上架設(shè)角鋼；在所述角鋼之間提供輔助鋼筋；用以間隔水平布置的連桿環(huán)繞所述角鋼和輔助鋼筋；圍繞所述輔助鋼筋和所述角鋼焊接所述連桿；在所述角鋼和所述輔助鋼筋外部焊接柱頭鋼板；以及以對角方式將柱頭鋼筋板附接在所述預(yù)制鋼骨混凝土柱內(nèi)部。所述方法可進(jìn)一步包含形成用于將角鋼(其可為輕量型)附接到梁或托架的側(cè)表面的螺栓孔，在附接到PSRC柱的梁或托架的端部中，所述梁或托架以對應(yīng)于覆蓋深度的距離間隔開；以及將穿過槽孔(slot holes)的角鋼與螺栓附接；以及用自鉆螺絲將用作永久模具的角形輕量預(yù)成型鋼板(angle lightweight pre-formed steel plates)的端部固定到角鋼。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種在預(yù)制鋼骨混凝土(PSRC)柱中通過將+_形 (+-shaped)剛性梁放置并固定在PSRC柱的面板區(qū)中的PSRC柱的中心處而將角鋼接合到鋼梁的抗震方法，所述抗震接合方法包含在從角鋼中構(gòu)成+_形剛性梁的四個梁的左側(cè)和右側(cè)處將梁座(beam saddles)水平地焊接在以IOmm到50mm或更多的自由空間(所述自由空間大于每一梁的寬度)布置的四對角鋼之間；將梁座的橫截面形狀制作為
形.........”.T 形..........或 砰嘭 n........中 的一者，且使得梁座的頂
面與+_形剛性梁的下部凸緣的下端的高度匹配；通過將梁座用螺栓連接或焊接到+_形剛性梁的下部凸緣來使PSRC柱與梁接合；在PSRC柱周圍提供模具；以及將混凝土澆注到模具中。此外，如果梁的寬度太大且不存在足夠的自由空間來將混凝土澆注到PSRC柱中，則柱部件可被切割且連續(xù)地焊接到梁的上部凸緣和下部凸緣的頂面和底面，且短部件(例如已切割的柱部件)可插入并焊接在梁的上部凸緣和下部凸緣之間。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種預(yù)制鋼骨混凝土(PSRC)柱的成套成形方法，所述方法包含以固定方式將鋼絞線(steel strands)附接到放置在或固定在PSRC柱的頂端上的鋼梁或托架兩者的下部；向下懸掛鋼絞線；將中空爬升式液壓千斤頂耦合到鋼絞線的下端；通過使用夾具將中空爬升式液壓千斤頂附接到模具的軛(yokes)，所述軛經(jīng)制造成為具有PSRC柱高度的約1/2到1/4的高度；以及用液壓軟管(hydraulic hose)將中空爬升式液壓千斤頂連接到液壓泵。在花費(fèi)最少時間使混凝土的預(yù)澆注下部在沒有模具的情況下自支撐后，通過使用(例如)液壓千斤頂向上推動模具，且依序在預(yù)澆注下部上澆注混凝土的上部。換言之，提供一種預(yù)制鋼骨混凝土柱成套成形方法，其包括以固定方式將鋼絞線附接到鋼梁或托架的兩個下部，所述鋼梁或托架放置并固定在預(yù)制鋼骨混凝土柱的頂端上，所述預(yù)制鋼骨混凝土柱具有緊固在所述預(yù)制鋼骨混凝土柱的隅角處的角鋼；向下懸掛所述鋼絞線；將中空爬升式液壓千斤頂耦合到所述鋼絞線的下端；將所述中空爬升式液壓千斤頂附接到具有為所述預(yù)制鋼骨混凝土柱高度的1/2到1/4的高度的模具的軛；以及用液壓軟管將所述中空爬升式液壓千斤頂連接到液壓泵，且在混凝土的預(yù)澆注下部在沒有所述模具的情況下自支撐后，用所述液壓千斤頂向上推動所述模具，且在預(yù)澆注的下部預(yù)制鋼骨混凝土柱上依序?qū)ι喜款A(yù)制鋼骨混凝土柱進(jìn)行澆注?？赏ㄟ^使模具下部(其中混凝土的橫向壓力較高)處的軛之間的間隔低于模具上部(其中混凝土的橫向壓力較低)處的軛之間的間隔來自動減小托梁(joists)的長度，從而提高軛和托梁的效果。為拆除H形的以直角彼此匯合的兩個軛，可在一個軛的端部處形成兩個外圍螺栓孔和一個中央螺栓孔；可在剩余軛的端部處形成兩個外圍螺栓孔，且可用硬化劑增強(qiáng)端部以獲得接合鋼板；可以45°將接合鋼板焊接到軛的端部且接合螺栓可插入到彼此相向的接合鋼板的螺栓孔的外圍螺栓孔中；以及可將耦合器焊接到中央螺栓孔的外表面，其中，為將模具從混凝土中分離出來，擰松接合螺栓，將分離螺栓插入到耦合器中并順時針轉(zhuǎn)動，以使得分離螺栓推動接合鋼板的不具有螺栓孔的表面并產(chǎn)生用于使彼此相向的接合鋼板之間的間隔加寬的力，從而將模具從混凝土的表面中分離出來。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種構(gòu)件，其包括四邊形預(yù)制鋼骨混凝土柱、角鋼、輔助鋼筋、連桿、柱頭鋼板以及柱頭鋼筋板；角鋼位于所述預(yù)制鋼骨混凝土柱的隅角上；輔助鋼筋在所述角鋼之間；連桿環(huán)繞所述角鋼和所述輔助鋼筋；柱頭鋼板固定在所述角鋼和所述輔助鋼筋外部；柱頭鋼筋板以對角方式附接在所述預(yù)制鋼骨混凝土柱內(nèi)部。



通過參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示范性實(shí)施例將更明白本發(fā)明的以上和其它特征及優(yōu)點(diǎn)，附圖中圖IA和IB圖解說明常規(guī)鋼筋混凝土(SRC)柱和梁。圖2A圖解說明預(yù)制鋼筋柱的面板區(qū)。圖2B圖解說明圖2A的預(yù)制鋼筋柱。圖3A圖解說明預(yù)制鋼骨混凝土(PSRC)柱的面板區(qū)。圖3B圖解說明圖3A的PSRC柱。圖4A至4D圖解說明預(yù)制鋼筋混凝土(PRC)柱和PSRC柱中面板區(qū)和連桿的焊接部。圖5A至5C圖解說明PSRC柱的螺栓接合部、PSRC柱的焊接接合部以及PRC柱的
接合部。圖6圖解說明柱強(qiáng)度(P-M)曲線圖。圖7A至7C圖解說明PSRC柱的面板區(qū)。圖8圖解說明面板區(qū)部分。圖9A至9F為用于闡述邏輯復(fù)合(logical composite, LC)框架方法的圖。圖IOA至IOB圖解說明當(dāng)由于柱的橫截面積較小且+_形剛性梁的寬度較大，因此幾乎沒有空間澆注柱混凝土?xí)r，通過使用LC框架方法布置的鋼材料。圖IlA至IlE是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的裝配PSRC柱的方法的圖。圖12A和12B是圖解說明PSRC柱和普通鋼筋混凝土柱中彎矩(bending moment)與純跨度(pure span)之間的關(guān)系的圖。圖13A和13B圖解說明當(dāng)由于柱的橫截面積較小且+_形剛性梁的寬度較大，因此幾乎不存在空間澆注柱混凝土?xí)r，所布置的柱的鋼材料。圖14A和14B圖解說明使用包含H形鋼的+_形剛性梁的PSRC柱以及使用包含"TSC (SEN復(fù)合梁)”復(fù)合梁的+_形剛性梁的PSRC柱。圖15A圖解說明耦合到PSRC柱的模具。圖15B是圖解說明圖15A的模具的橫截面圖。圖15C是沿圖15B的線A-A獲取的橫截面圖。
圖I 是沿圖15B的線B-B獲取的橫截面圖。圖16A和16B圖解說明分離形式的方法。圖17圖解說明軛之間的間隔以及托梁的長度根據(jù)模具的高度變化的情況。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將參考附圖更全面地描述本發(fā)明，附圖中顯示本發(fā)明的示范性實(shí)施例。在附圖中，由相同參考數(shù)字表示的元件實(shí)質(zhì)上為相同元件。雖然申請人已針對包含角鋼的柱開發(fā)了一項(xiàng)技術(shù)，但由于角鋼材料需求和供應(yīng)沒有得到很好的均衡，因此難以實(shí)際使用此項(xiàng)技術(shù)。為解決此問題，申請人已使用大直徑高強(qiáng)度的焊接鋼筋而不是角鋼開發(fā)出預(yù)制鋼筋混凝土(PRC)柱，并已針對眾多建筑使用PRC柱以改進(jìn)建造方法。申請人基于PRC柱提出使用角鋼和鋼筋建造PSRC柱的方法。一般來說，RC結(jié)構(gòu)通過在具有高抗壓的混凝土的抗拉部處提供具有高抗拉的鋼筋來展現(xiàn)出抗力。然而，RC結(jié)構(gòu)具有若干問題，即需要制造用于容納流動的混凝土的模具和支架，需要脫模成本且混凝土的標(biāo)準(zhǔn)固化時間為28天，其很難縮短。為解決這些問題，最近已在鋼骨制作廠房內(nèi)預(yù)先制作預(yù)制鋼筋以使得鋼筋在建造期間可自撐，從而使得出模時間最小化，大大降低了制造成本，并減少現(xiàn)場處理和制作預(yù)制鋼筋的操作。在圖2A和2B中顯示所述預(yù)制鋼筋柱。圖2B圖解說明預(yù)制加鋼筋柱I且圖2A圖解說明預(yù)制鋼筋柱I的面板區(qū)10。預(yù)制鋼筋柱I包含柱主條14、連桿13、橫梁41以及面板區(qū)10。面板區(qū)10包含柱頭鋼板15和柱頭鋼筋板16。在當(dāng)前說明書中，由于直接連接到柱的水平結(jié)構(gòu)元件被稱為此技術(shù)領(lǐng)域中的橫梁，因此對應(yīng)于元件數(shù)字41的元件被稱為橫梁。然而，在本說明書中，被稱為梁的元件嚴(yán)格意義上來說可能為橫梁。這是由于以下事實(shí)，即梁按照定義為支持垂直負(fù)荷的水平結(jié)構(gòu)元件，且在此意義上，橫梁因此可被視為一種梁。角鋼可用作用于建造輕量型屋架(roof trusses)、電線桿、塔、支架、用于塔式起重機(jī)的欄桿、樓梯、溝槽以及其它類型的建造工作的結(jié)構(gòu)和支架材料。角鋼通常暴露于戶外元件。大于100x100mm的角鋼在市場上尚不常見。具體來說，由于制造成本和交付周期，針對結(jié)構(gòu)用途用高強(qiáng)度鋼制成的角鋼是昂貴的且僅通過非常大的訂單獲得。而且，大的角鋼與例如鋼筋或I梁等其它鋼產(chǎn)品相比，一般限于較長的交付周期(通常為二或三個月)。在圖3A和3B中顯示具有角鋼的PSRC柱。圖3B圖解說明PSRC柱2，且圖3A圖解說明PSRC柱2的面板區(qū)10。參看3A和3B，角鋼11設(shè)置在PSRC柱2的邊緣處。而且，柱頭鋼板15'的兩邊均耦合到面板區(qū)10中的角鋼11。而且，輔助鋼筋12設(shè)置在角鋼11之間并與角鋼11平行。當(dāng)通過使用SRC結(jié)構(gòu)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)而不是RC結(jié)構(gòu)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)PSRC柱2時,也可實(shí)現(xiàn)由于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的差異而造成的經(jīng)濟(jì)效益。雖然通過熔化廢鐵來制造鋼筋，但通過對鼓風(fēng)爐中生成的初次制成鐵執(zhí)行熱軋來制造角鋼。因此，由于角鋼的可靠性高于鋼筋的可靠性，因此使用角鋼的PSRC柱2展現(xiàn)出改進(jìn)的特性。通過對由煉鋼工制造的鋼筋執(zhí)行測試而
獲得的結(jié)果表明，伸長比..................存在士辦設(shè) 差。所述誤差影響了抗震性，如
表I中所示。SN材料的可靠性高得多。表I.對鋼筋執(zhí)行的張力測試的結(jié)果SD500W權(quán)利要求
1.一種建造具有角鋼和鋼筋的預(yù)制鋼骨混凝土柱的方法，所述方法包括 在橫截面形狀為四邊形的預(yù)制鋼骨混凝土柱的隅角上架設(shè)角鋼； 在所述角鋼之間提供輔助鋼筋； 用以間隔水平布置的連桿環(huán)繞所述角鋼和輔助鋼筋； 圍繞所述輔助鋼筋和所述角鋼焊接所述連桿； 在所述角鋼和所述輔助鋼筋外部焊接柱頭鋼板；以及 以對角方式將柱頭鋼筋板附接在所述預(yù)制鋼骨混凝土柱內(nèi)部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其進(jìn)一步包括將梁或托架附接在所述柱頭鋼筋板外部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其進(jìn)一步包括 通過在所述梁或托架的端部中形成螺栓孔來隔開所述梁或托架處于間隔開的位置； 將所述角鋼附接到所述梁或托架的側(cè)表面；以及 用自鉆螺絲將角形輕量預(yù)成型鋼板固定到所述角鋼。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其進(jìn)一步包括 將所述預(yù)制鋼骨混凝土柱輸送到現(xiàn)場位置； 現(xiàn)場架設(shè)所述預(yù)制鋼骨混凝土柱； 在所述預(yù)制鋼骨混凝土柱周圍提供模具；以及 將混凝土澆注到所述模具中。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其進(jìn)一步包括 將+_形剛性梁固定在所述預(yù)制鋼骨混凝土柱的面板區(qū)中的所述預(yù)制鋼骨混凝土柱的中心處； 將梁座水平焊接在每一 +_形剛性梁的左側(cè)和右側(cè)處的以IOmm到50mm或更大的自由空間布置的角鋼對之間，所述自由空間大于每一梁的寬度； 將所述梁座的橫截面形狀形成為，-形、T形或TI形中的一者； 形成所述梁座的頂面以與所述+_形剛性梁的下部凸緣的下端的高度匹配； 通過將所述梁座固定到所述+_形剛性梁的下部凸緣來將所述預(yù)制鋼骨混凝土柱接合到所述梁；以及 在所述預(yù)制鋼骨混凝土柱周圍提供模具并將混凝土澆注到所述模具中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其進(jìn)一步包括 切割柱部件并連續(xù)地將已切割的柱部件焊接到所述梁的上部和下部凸緣的頂面和底面。
7.一種預(yù)制鋼骨混凝土柱成套成形方法，其包括 以固定方式將鋼絞線附接到鋼梁或托架的兩個下部，所述鋼梁或托架放置并固定在預(yù)制鋼骨混凝土柱的頂端上，所述預(yù)制鋼骨混凝土柱具有緊固在所述預(yù)制鋼骨混凝土柱的隅角處的角鋼； 向下懸掛所述鋼絞線； 將中空爬升式液壓千斤頂耦合到所述鋼絞線的下端； 將所述中空爬升式液壓千斤頂附接到具有為所述預(yù)制鋼骨混凝土柱高度的1/2到1/4的高度的模具的軛；以及用液壓軟管將所述中空爬升式液壓千斤頂連接到液壓泵，且在混凝土的預(yù)澆注下部在沒有所述模具的情況下自支撐后，用所述液壓千斤頂向上推動所述模具，且在預(yù)澆注的下部預(yù)制鋼骨混凝土柱上依序?qū)ι喜款A(yù)制鋼骨混凝土柱進(jìn)行澆注。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中通過在所述混凝土的橫向壓力較高處的所述模具下部的所述軛之間提供比所述混凝土的橫向壓力較低處的所述模具上部的所述軛之間的間隔低的間隔來減少托梁的長度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中通過以下操作拆除具有H形且以直角相互匯合的兩個軛 在一個軛的端部中形成兩個外圍螺栓孔和一個中央螺栓孔， 在剩余軛的端部中形成兩個外圍螺栓孔且用硬化劑增強(qiáng)所述端部以獲得接合鋼板，將所述接合鋼板以45°焊接到所述軛的所述端部且將接合螺栓插入到彼此相向的接合鋼板的所述外圍螺栓孔中， 將耦合器焊接到所述中央螺栓孔的外表面，以及 擰松所述接合螺栓以將所述模具從所述混凝土中分離出來。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其進(jìn)一步包括 將分離螺栓插入到所述耦合器中； 順時針轉(zhuǎn)動所述分離螺栓以使得所述分離螺栓通過產(chǎn)生使彼此相向的所述接合鋼板之間的間隔加寬的力來推動所述接合鋼板的不存在螺栓孔的表面；以及將所述模具從所述混凝土的表面分離出來。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中用夾具將所述千斤頂附接到所述軛。
12.—種構(gòu)件,其包括 四邊形預(yù)制鋼骨混凝土柱； 角鋼，其位于所述預(yù)制鋼骨混凝土柱的隅角上； 輔助鋼筋，其在所述角鋼之間； 連桿，其環(huán)繞所述角鋼和所述輔助鋼筋； 柱頭鋼板，其固定在所述角鋼和所述輔助鋼筋外部；以及 柱頭鋼筋板，其以對角方式附接在所述預(yù)制鋼骨混凝土柱內(nèi)部。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的構(gòu)件，其進(jìn)一步包括附接在所述柱頭鋼筋板外部的梁或托架。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在隅角處用角鋼預(yù)制鋼骨混凝土(PSRC)柱。所述柱在角鋼之間具有輔助鋼筋且連桿環(huán)繞角鋼和輔助鋼筋。柱頭鋼板在角鋼和輔助鋼筋外部固定到所述結(jié)構(gòu)。柱頭鋼筋板以對角方式附接在PSRC柱內(nèi)部。使用模具來向所述柱填充水泥。
文檔編號B28B21/02GK102642247SQ20121003638
公開日2012年8月22日 申請日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月18日
發(fā)明者李昌男 申請人:桑菲斯株式會社