專利名稱：配角鋼骨架的z形型鋼混凝土異形柱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)，尤其是一種配角鋼骨架的Z形型鋼混凝土異形柱。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代文明催生了人們對(duì)事物審美觀念的轉(zhuǎn)變，作為框架結(jié)構(gòu)中的豎向承重構(gòu)件一柱，其傳統(tǒng)形式為矩形截面，柱楞突出墻面已影響了建筑功能的發(fā)揮和視覺感官的不適。異形柱結(jié)構(gòu)具有與填充墻等厚的特點(diǎn)，因此避免了柱楞突出墻面，增加房間的實(shí)際使用面積，提高“得房率”，深受業(yè)主和用戶的青睞。隨著住宅、辦公等商業(yè)建筑不斷向著高層及超高層的方向發(fā)展，異形柱結(jié)構(gòu)柱肢的寬度勢(shì)必要加大，由此而產(chǎn)生了與建筑使用功能之間的矛盾，限制了異形柱結(jié)構(gòu)的推廣使用。我國(guó)幅員遼闊，大多處于地震區(qū)，極有可能發(fā)生強(qiáng)烈地震的侵襲。與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土(Re)矩形柱相比，鋼筋混凝土異形柱的抗震能力因截面異形而受到削弱，因此如何提高異形柱結(jié)構(gòu)的抗震性能也是一項(xiàng)重大的課題。
為了滿足結(jié)構(gòu)承載能力和抗震性能的需求，鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)因其兼顧上述兩種因素而越來越受到行業(yè)內(nèi)的重視。型鋼混凝土(SRC)組合結(jié)構(gòu)作為鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)的一類形式，不僅擁有組合結(jié)構(gòu)的共同優(yōu)點(diǎn)，即承載能力高、抗震性能好；而且相比鋼結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)而言，外包的混凝土使得內(nèi)部鋼材的耐久性能和耐火性能均得以提高。研究表明:型鋼混凝土異形柱因其截面內(nèi)配置了較多的鋼材，使得含鋼率大大增加，從而在承重能力和抗震指標(biāo)上均比RC異形柱得到加強(qiáng)。
實(shí)際工程中，存在部分框架結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)軸線的偏移(例如陽臺(tái)轉(zhuǎn)角處)，導(dǎo)致柱截面形態(tài)發(fā)生改變，大多以Z形截面的形式存在。由于其位置的特殊性，這類Z形異形柱受到扭矩的可能性極大，因此其受力較之位于框架結(jié)構(gòu)其余位置的柱更為復(fù)雜。針對(duì)Z形型鋼混凝土異形柱而言，其截面配鋼主要以實(shí)腹式鋼、T形鋼、槽鋼等形式配置，除去型鋼的混凝土保護(hù)層后，沿肢寬方向上，它們?cè)诟髦瞬恳詫?shí)腹的形態(tài)而存在。然而，考慮截面配鋼率、填充墻厚度等因素，型鋼混凝土異形柱的型鋼保護(hù)層厚度具有一定的限度，有的甚至只能滿足最小保護(hù)層厚度，如此導(dǎo)致柱的外邊緣至型鋼外表面的之間的空間相對(duì)狹小，在進(jìn)行施工澆筑時(shí)，極易產(chǎn)生混凝土中粗骨料因骨料粒徑稍大而難以下降，振搗困難，由此產(chǎn)生保護(hù)層混凝土澆筑不密實(shí)，影響結(jié)構(gòu)柱本身的耐久性能；而且，位于梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)的交錯(cuò)部位，梁中縱向受力鋼筋因柱中實(shí)腹形態(tài)鋼的阻擋，難以穿入節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，這極有可能因梁端錨固措施不當(dāng)而導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)的傳力失效，后果極為嚴(yán)重。
基于現(xiàn)有配鋼形式在施工中的困難以及梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)穿鋼(筋)上的不便，迫切需求一種既可滿足配鋼率要求，又有利于施工和節(jié)點(diǎn)錨固的配鋼形式運(yùn)用于Z形型鋼混凝土異形柱中。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種施工澆筑容易、承載力高且錨固強(qiáng)的配角鋼骨架的Z形型鋼混凝土異形柱。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:配角鋼骨架的Z形型鋼混凝土異形柱，包括Z形混凝土異形柱，Z形混凝土異形柱內(nèi)配置型鋼，型鋼由角鋼通過鋼綴件連接成為Z形格構(gòu)式空間角鋼骨架。
Z形混凝土異形柱為異形柱框架結(jié)構(gòu)中柱網(wǎng)不為同一直線的結(jié)構(gòu)柱。。
型鋼由豎向角鋼通過鋼綴件相互連接形成四面鏤空的Z形格構(gòu)式空間角鋼骨架，豎向角鋼分別設(shè)置在空間鋼骨架(Z形混凝土異形柱截面)各轉(zhuǎn)角處。
上述配角鋼骨架的Z形型鋼混凝土異形柱中，角鋼通過鋼綴件按照一定間距(稱為綴距)相互連接而成，一般通過焊接的方式進(jìn)行連接，實(shí)際結(jié)構(gòu)中可通過兩種方式實(shí)現(xiàn)角鋼與鋼綴件之間的相互連接，可采用水平橫向連接，也可采取水平橫向兼交叉斜向的形式連接。具體如下:
鋼綴件全部以水平橫向的形式焊接于角鋼上，沿豎向各鋼綴件之間設(shè)置一定間距，該種連接方式施工簡(jiǎn)單明了。
鋼綴件以水平橫向兼交叉斜向的形式焊接于角鋼上，沿豎向各鋼綴件之間設(shè)置一定間距，在間距(綴距)內(nèi)斜向焊接一鋼綴件，且上下斜向鋼綴件首尾相連，左右斜向鋼綴件首首或尾尾相連，該種連接方式利于Z形異形柱抗剪承載力的提高。
針對(duì)現(xiàn)有Z形混凝土異形柱存在的不足，發(fā)明人設(shè)計(jì)了本發(fā)明配角鋼骨架的Z形型鋼混凝土異形柱，它通過將四面格構(gòu)的空間角鋼骨架配置于Z形截面混凝土異形柱中，增強(qiáng)了鋼與混凝土之間的相互粘結(jié)，實(shí)現(xiàn)了兩者的真正組合；保持合理的鋼綴件間距，克服了混凝土澆筑時(shí)骨料難以填滿狹小型鋼保護(hù)層區(qū)域的問題，便利了施工進(jìn)程；z形空間角鋼骨架式套籠可約束其內(nèi)混凝土的橫向變形，提高柱本身的承載力，還有利于框架節(jié)點(diǎn)區(qū)梁中鋼筋或型鋼穿入異形柱柱肢內(nèi)部，增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的錨固效果。


圖1是本發(fā)明配角鋼骨架的Z形型鋼混凝土異形柱第一種實(shí)施方式(水平橫向焊接鋼綴件)各組合部件空間示意圖。
圖2是本發(fā)明配角鋼骨架的Z形型鋼混凝土異形柱第二種實(shí)施方式(水平橫向兼交叉斜向焊接鋼綴件)各組合部件空間示意圖。
圖中:1角鋼 一,2角鋼二，3角鋼三，4角鋼四，5角鋼五，6角鋼六，7角鋼七，8角鋼八，9Z形混凝土異形柱，10水平橫向鋼綴件，11交叉斜向鋼綴件。
具體實(shí)施方式
圖1顯示了本發(fā)明配角鋼骨架的Z形型鋼混凝土異形柱的第一種實(shí)施方式，格構(gòu)式角鋼型鋼骨架的架立通過全部水平橫向的鋼綴件焊接而成。其中，角鋼一 1、角鋼二 2、角鋼四4、角鋼五5、角鋼六6、角鋼八8位于Z形截面異形柱各柱肢端部，以角鋼肢背朝外的方式設(shè)置，其肢背表面至異形柱柱肢外表面之間的垂直距離為角鋼混凝土保護(hù)層厚度；角鋼三3、角鋼七7則位于Z形截面異形柱各柱肢與截面腹板的交匯處，正好處于截面的拐角部位，以肢背朝里的方式設(shè)置，該部位為異形柱的應(yīng)力復(fù)雜區(qū)，因此通過此處設(shè)置角鋼不僅可穩(wěn)定整個(gè)角鋼型鋼骨架的連接，而且亦可加強(qiáng)其薄弱環(huán)節(jié)，增強(qiáng)其受力性能。在連接各個(gè)角鋼時(shí)，首先以一定的綴距將水平橫向鋼綴件10焊接至角鋼的肢背(肢腹)上。若位于框架結(jié)構(gòu)的底部幾層柱子時(shí)，因上部荷載較大，需滿足Z形型鋼混凝土異形柱的承載力需求，則可通過適當(dāng)減小水平綴件之間的距離來強(qiáng)化對(duì)其內(nèi)核心混凝土的約束作用，提高柱的承載力；若位于框架結(jié)構(gòu)的上部幾層柱子時(shí)，由于荷載偏小，可適當(dāng)增大水平綴件之間的距離來滿足所需的承載性能，如此可節(jié)約部分鋼材。第一種實(shí)施方式的制作方法如下:
I)通過水平焊接的方法分別將角鋼一、角鋼二，角鋼三、角鋼四，角鋼五、角鋼六，角鋼七、角鋼八沿豎向以一定的鋼綴件之間的距離連接起來；
2)通過水平焊接的方法分別將角鋼二、角鋼三，角鋼四、角鋼五，角鋼六、角鋼七，角鋼八、角鋼一以上述同樣的方式進(jìn)行焊接；
3)將所形成的格構(gòu)式空間角鋼型鋼骨架嵌入于Z形混凝土異形柱9的模板中，從中澆筑混凝土即得。
圖2顯示了本發(fā)明配角鋼骨架的Z形型鋼混凝土異形柱的第二種實(shí)施方式，格構(gòu)式角鋼型鋼骨架的架立通過水平橫向兼交叉斜向的鋼綴件焊接而成。其中，角鋼一至角鋼八的設(shè)置與第一種實(shí)施方式相同，僅在連接各個(gè)角鋼時(shí)，首先以一定的綴距將水平橫向鋼綴件10焊接至角鋼的肢背(肢腹)上，再在相鄰的兩水平綴件之間加焊一道交叉斜向鋼綴件11，且上下斜向鋼綴件首尾相連，左右斜向鋼綴件首首或尾尾相連，以利于抵抗剪切變形。綴距調(diào)節(jié)亦同上述實(shí)施方式。第二種實(shí)施方式的制作方法基本同前，僅在步驟2)和3)之間增加如下操作:在各個(gè)水平橫向鋼綴件10之間內(nèi)，加焊一道交叉斜向鋼綴件11，其焊接以上下斜向鋼綴件首尾相連、左右斜向鋼綴件首首或尾尾相連的形式而進(jìn)行。
上述焊縫可參照相應(yīng)規(guī)范，以采用角焊縫的方式將鋼綴件與角鋼進(jìn)行連接，并在兩者搭接處全部滿焊，保證連接的有效性。
綜上所述，本發(fā)明應(yīng)用空間格構(gòu)式Z形角鋼骨架，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
I)提高了施工時(shí)混凝土澆筑的便利性，利于混凝土中的骨料與砂漿在Z形混凝土異形柱截面內(nèi)的流動(dòng)，方便混凝土骨料在Z形型鋼混凝土異形柱中保護(hù)層區(qū)域的分布，使得型鋼保護(hù)層混凝土澆筑密實(shí)，改善其耐久性能；
2) Z形混凝土異形柱柱肢端部通過格構(gòu)形式的角鋼配置，可方便節(jié)點(diǎn)區(qū)梁中鋼筋或型鋼在Z形型鋼混凝土異形柱柱肢中的穿透，強(qiáng)化錨固效果，加強(qiáng)梁柱節(jié)點(diǎn)的共同工作，有效增強(qiáng)Z形型鋼混凝土異形 柱與梁組成的節(jié)點(diǎn)區(qū)抗剪承載能力的發(fā)揮；
3)可約束鋼骨架內(nèi)的混凝土，減小其橫向變形，提高Z形型鋼混凝土異形柱的承壓能力；
4)可使鋼與混凝土之間的粘結(jié)效果在一定程度上得到增強(qiáng)，達(dá)到真正使鋼與混凝土組合的目的。
權(quán)利要求
1.一種配角鋼骨架的Z形型鋼混凝土異形柱，包括Z形混凝土異形柱，其特征在于:所述Z形混凝土異形柱內(nèi)配置型鋼，型鋼由角鋼通過鋼綴件連接成為Z形格構(gòu)式空間角鋼骨架。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配角鋼骨架的Z形型鋼混凝土異形柱，其特征在于:所述Z形混凝土異形柱為異形柱框架結(jié)構(gòu)中柱網(wǎng)不為同一直線的結(jié)構(gòu)柱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配角鋼骨架的Z形型鋼混凝土異形柱，其特征在于:所述型鋼由豎向角鋼通過鋼綴件相互連接形成四面鏤空的Z形格構(gòu)式空間角鋼骨架，豎向角鋼分別設(shè)置在空間鋼骨架各轉(zhuǎn)角處。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的配角鋼骨架的Z形型鋼混凝土異形柱，其特征在于:所述鋼綴件全部以水平橫向的形式焊接于角鋼上，沿豎向各鋼綴件之間設(shè)置一定間距。
5.根據(jù)權(quán)利要求3至4所述的配角鋼骨架的Z形型鋼混凝土異形柱，其特征在于:所述鋼綴件以水平橫向兼交叉斜向的形式焊接于角鋼上，沿豎向各鋼綴件之間設(shè)置一定間距，在間距內(nèi)斜向焊接一鋼綴件，且上下斜向鋼綴件首尾相連，左右斜向鋼綴件首首或尾尾相連?！?br> 全文摘要
本發(fā)明公開了一種配角鋼骨架的Z形型鋼混凝土異形柱，包括Z形混凝土異形柱，Z形混凝土異形柱內(nèi)配置型鋼，型鋼由角鋼通過鋼綴件連接成為Z形格構(gòu)式空間角鋼骨架。本發(fā)明解決柱肢端部沿肢寬方向配實(shí)腹鋼端板的Z形型鋼混凝土異形柱施工時(shí)澆筑的困難以及梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)穿鋼(筋)的不便；通過合理的角鋼及鋼綴件配置，可約束其內(nèi)混凝土的橫向變形，增強(qiáng)鋼材與混凝土之間的粘結(jié)作用，從而提高柱本身的承載能力，擴(kuò)大異形柱結(jié)構(gòu)的使用范圍。
文檔編號(hào)E04C3/34GK103216037SQ20131012120
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月9日
發(fā)明者徐金俊, 蘇益聲, 薛建陽, 陳宗平 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)