專利名稱：一種波紋鋼板約束混凝土組合柱及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種建筑構(gòu)件形式，特別涉及ー種應(yīng)用于土木工程領(lǐng)域的波紋鋼板約束混凝土組合柱及其制作方法。
背景技術(shù)：
鋼管約束混凝土柱即鋼管混凝土柱是指在鋼管空腔內(nèi)填充混凝土而形成的組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件。其基本原理在于1)利用鋼管對鋼管內(nèi)部填充的混凝土產(chǎn)生的約束效應(yīng)使核心混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而使核心混凝土具有更高的抗壓強(qiáng)度和壓縮變形能力；2)借助內(nèi)部混凝土的支撐作用，增強(qiáng)鋼管壁的幾何穩(wěn)定性，改變空腔鋼管的失穩(wěn)模態(tài)，從而提高鋼管的抗壓承載力。另外，鋼管混凝土柱的澆筑不需要模版，從而節(jié)省了施工成本，提高了施工效率。鋼管混凝土由于充分利用了鋼材和混凝土各自的受カ優(yōu)勢而具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、塑性好、耐疲勞和耐沖擊等優(yōu)越的力學(xué)性能，從而廣泛應(yīng)用于土木工程各領(lǐng)域。傳統(tǒng)鋼管混凝土柱中的鋼管是由平鋼板加工而成，其在使用中通常處于雙向受カ狀態(tài)，一方面承受軸カ產(chǎn)生的軸向應(yīng)力；另一方面承受核心混凝土橫向變形而產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力。根據(jù)蔡紹懷等相關(guān)學(xué)者的研究表明當(dāng)鋼管主要提供混凝土的環(huán)向約束時(shí)鋼管混凝土柱可以獲得更高抗壓承載力。另外對于多邊形鋼管混凝土由于各邊長上的鋼板的平面外剛度較小，使得其容易在核心混凝土橫向作用下產(chǎn)生鼓曲而降低其對核心混凝土的環(huán)向約束力，從而降低鋼管的約束效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服傳統(tǒng)采用平鋼板加工而成的鋼管易發(fā)生鼓曲而對核心混凝土約束效果不佳等問題，利用波紋鋼板對核心混凝土的環(huán)向約束效應(yīng)強(qiáng)以及波紋鋼板平面外剛度大等優(yōu)點(diǎn)提出一種波紋鋼板約束混凝土組合柱。本發(fā)明的技術(shù)方案一種波紋鋼板約束混凝土組合柱，由若干波紋鋼板為側(cè)面和若干鋼管為轉(zhuǎn)角而組成的多邊形管，波紋鋼板的波紋方向和多邊形管的長度方向相同，再在多邊形管和轉(zhuǎn)角處鋼管內(nèi)填充混凝土即成。所述的波紋鋼板約束混凝土組合柱，所述轉(zhuǎn)角處鋼管為圓形鋼管或矩形鋼管或正方形鋼管。波紋鋼板約束混凝土組合柱，所述多邊形管的斷面根據(jù)工程需要為任意多邊形。所述的波紋鋼板約束混凝土組合柱的制作方法，按照設(shè)計(jì)尺寸加工好波紋鋼板和鋼管；以鋼管為轉(zhuǎn)角并以波紋鋼板為側(cè)面焊接組成多邊形管；波紋鋼板的波紋方向和多邊形管的長度方向相同；在多邊形管以及轉(zhuǎn)角處鋼管內(nèi)填充混凝土。有益效果本發(fā)明除了具有現(xiàn)有鋼管混凝土所具有的強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、塑性好、抗震性能好、耐疲勞和耐沖擊等優(yōu)越的力學(xué)性能之外，還具有現(xiàn)有鋼管混凝土所不具有的如下明顯優(yōu)點(diǎn)
I)波紋鋼板沿波紋方向所承受的荷載小，根據(jù)Von Mises屈服準(zhǔn)則可知，這樣可以使得波紋鋼板的強(qiáng)度主要為核心混凝土提供環(huán)向約束，從而大大提高核心混凝土的抗壓承載力，使得組合柱的抗壓承載カ大幅度提高，進(jìn)而節(jié)約材料，降低工程造價(jià)。2)波紋鋼板的平面外剛度大，這樣波紋鋼板在核心混凝土的橫向膨脹變形作用下不易鼓曲，從而增加了波紋鋼板對核心混凝土的環(huán)向有效約束，進(jìn)ー步提高了組合柱的抗壓承載力。3)波紋鋼板約束混凝土組合柱的外表面是波浪形的，具有很好的美學(xué)效果。


圖1本發(fā)明的實(shí)例ー結(jié)構(gòu)示意圖；圖2本發(fā)明的實(shí)例ニ結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3本發(fā)明的實(shí)例三結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1-波紋鋼板；2_鋼管；3_混凝土 ；
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例1如圖1所示為ー種波紋鋼板約束混凝土組合柱。該組合柱是由四塊波紋鋼板I和四個(gè)截面為方形的鋼管2焊接組成四邊形管，其中，四個(gè)截面為方形的鋼管2位于四邊形的四個(gè)頂點(diǎn)，再在四邊形管和四個(gè)方形(或者矩形)的鋼管2內(nèi)填充混凝土 3而形成的。其制作方法如下I)按照設(shè)計(jì)尺寸加工好波紋鋼板I和方鋼管2 ；2)以方形的鋼管2為轉(zhuǎn)角并以波紋鋼板I為側(cè)面焊接組成四邊形管，波紋鋼板I的波紋方向和四邊形管的長度方向相同；3)在四邊形管以及轉(zhuǎn)角處方鋼管I內(nèi)填充混凝土 3。實(shí)施例2如圖2所示為另ー種波紋鋼板約束混凝土組合柱。該組合柱是由四塊波紋鋼板I和四個(gè)圓形的鋼管2焊接組成四邊形管，其中，四個(gè)圓形的鋼管2位于四邊形的四個(gè)頂點(diǎn)(即轉(zhuǎn)角)，再在四邊形管和四個(gè)圓形的鋼管2內(nèi)填充混凝土 3而形成的。其制作方法如下I)按照設(shè)計(jì)尺寸加工好波紋鋼板I和圓形的鋼管2 ；2)以圓形的鋼管2為轉(zhuǎn)角并以波紋鋼板I為側(cè)面焊接組成四邊形管，波紋鋼板I的波紋方向和四邊形管的長度方向相同；3)在四邊形管以及轉(zhuǎn)角處圓鋼管I內(nèi)填充混凝土 3。實(shí)施例3如圖3所示為另外一種波紋鋼板約束混凝土組合柱。該組合柱是由三塊波紋鋼板I和三個(gè)圓形的鋼管2焊接組成三邊形管，其中，三個(gè)圓形的鋼管2位于三邊形的三個(gè)頂點(diǎn)，再在三邊形管和三個(gè)圓形的鋼管2內(nèi)填充混凝土 3而形成的。其制作方法如下4)按照設(shè)計(jì)尺寸加工好波紋鋼板I和圓形的鋼管2 ；
5)以圓形的鋼管2為轉(zhuǎn)角并以波紋鋼板I為側(cè)面焊接組成三邊形管，波紋鋼板I的波紋方向和三邊形管的長度方向相同；6)在三邊形管以及轉(zhuǎn)角處圓鋼管I內(nèi)填充混凝土 3。應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種波紋鋼板約束混凝土組合柱，其特征在于由若干波紋鋼板為側(cè)面和若干鋼管為轉(zhuǎn)角而組成的多邊形管，波紋鋼板的波紋方向和多邊形管的長度方向相同，再在多邊形管和轉(zhuǎn)角處鋼管內(nèi)填充混凝土即成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波紋鋼板約束混凝土組合柱，其特征在于，所述轉(zhuǎn)角處鋼管為圓形鋼管或矩形鋼管或正方形鋼管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波紋鋼板約束混凝土組合柱，其特征在于，所述多邊形管的斷面根據(jù)工程需要為任意多邊形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波紋鋼板約束混凝土組合柱的制作方法，其特征在于按照設(shè)計(jì)尺寸加工好波紋鋼板和鋼管；以鋼管為轉(zhuǎn)角并以波紋鋼板為側(cè)面焊接組成多邊形管， 波紋鋼板的波紋方向和多邊形管的長度方向相同；在多邊形管以及轉(zhuǎn)角處鋼管內(nèi)填充混凝土。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種波紋鋼板約束混凝土組合柱，由若干波紋鋼板為側(cè)面和若干鋼管為轉(zhuǎn)角而組成的多邊形管，波紋鋼板的波紋方向和多邊形管的長度方向相同，再在多邊形管和轉(zhuǎn)角處鋼管內(nèi)填充混凝土即成。本發(fā)明除了具有現(xiàn)有鋼管混凝土的優(yōu)越的力學(xué)性能之外，還具有如下明顯優(yōu)點(diǎn)波紋鋼板沿波紋方向所承受的荷載小，這樣可以使得波紋鋼板的強(qiáng)度主要為核心混凝土提供環(huán)向約束，從而大大提高核心混凝土的抗壓承載力，使得組合柱的抗壓承載力大幅度提高，進(jìn)而節(jié)約材料，降低工程造價(jià)。波紋鋼板的平面外剛度大，這樣波紋鋼板在核心混凝土的橫向膨脹變形作用下不易鼓曲，從而增加了波紋鋼板對核心混凝土的環(huán)向有效約束，進(jìn)一步提高了組合柱的抗壓承載力。
文檔編號E04C3/34GK103015632SQ20121055384
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月9日
發(fā)明者李賢 , 夏俊, 夏承柱, 梁彥爍, 趙澤華 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)