一種組合異形柱、裝配有該柱的結(jié)構(gòu)體系及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種組合異形柱、裝配有該柱的結(jié)構(gòu)體系及其施工方法，適用于建筑工程的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]建筑工業(yè)化是指通過(guò)現(xiàn)代化的制造、運(yùn)輸、安裝和科學(xué)管理的大工業(yè)的生產(chǎn)方式來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)建筑業(yè)中分散的、低水平的、低效率的手工業(yè)生產(chǎn)方式，其主要標(biāo)志是建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、構(gòu)配件生產(chǎn)工廠(chǎng)化、施工機(jī)械化和組織管理科學(xué)化。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展以及建筑業(yè)人口紅利的淡出，我國(guó)新型建筑工業(yè)化已經(jīng)進(jìn)入了發(fā)展的“機(jī)遇期”。鋼結(jié)構(gòu)建筑具有“輕、快、好、省”的特點(diǎn)，最適合建筑工業(yè)化建造。
[0003]目前，已形成若干種符合建筑工業(yè)化制造特征的鋼結(jié)構(gòu)體系建筑，如:輕型工業(yè)廠(chǎng)房的輕鋼門(mén)式剛架體系建筑、螺栓球節(jié)點(diǎn)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系建筑，但適合多高層建筑的工業(yè)化、裝配化建筑體系尚不多見(jiàn)。在多高層建筑中梁柱連接普遍采用栓焊連接，這種連接方式技術(shù)成熟，但也存在:現(xiàn)場(chǎng)施焊、明火作業(yè)帶來(lái)安全隱患；高空作業(yè)焊接質(zhì)量難以保證;現(xiàn)場(chǎng)焊接工作量大，施工速度受到很大影響;焊接質(zhì)量受環(huán)境因素影響較大，雨、雪、大風(fēng)等不利條件下無(wú)法作業(yè)等諸多問(wèn)題。
[0004]另一方面，在鋼結(jié)構(gòu)建筑中常用的結(jié)構(gòu)體系有鋼框架結(jié)構(gòu)體系、鋼框架支撐結(jié)構(gòu)體系、鋼框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系和鋼框架核心筒結(jié)構(gòu)體系等，鋼框架部分需要同時(shí)承受重力荷載和側(cè)向荷載。重力荷載在構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)力隨著結(jié)構(gòu)高度增加成線(xiàn)性增長(zhǎng)，側(cè)向荷載(風(fēng)荷載、地震作用)在構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)力隨結(jié)構(gòu)高度增加成非線(xiàn)性增長(zhǎng)，在鋼框架結(jié)構(gòu)中，由于框架柱需要同時(shí)承受重力荷載和側(cè)向荷載，很難實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)體系的標(biāo)準(zhǔn)化。
[0005]因此，順應(yīng)建筑工業(yè)化發(fā)展趨勢(shì)，開(kāi)發(fā)適合多高層建筑的裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)難題。
[0006]申請(qǐng)人在公開(kāi)號(hào)為CN105064612A的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)中提出了一種鋼-混凝土的組合異形柱，包括蜂窩組合截面、保溫材料、縱筋、箍筋和混凝土;其中，蜂窩組合截面由若干個(gè)設(shè)置有孔洞的T型鋼和圓鋼管焊接而成，保溫材料敷設(shè)在蜂窩組合截面的外側(cè)，縱筋架設(shè)在蜂窩組合截面周向的外側(cè)，箍筋環(huán)箍于縱筋外側(cè)，混凝土澆筑外包于蜂窩組合截面、保溫材料、縱筋和箍筋的外側(cè)，并填充在圓鋼管內(nèi)，最終構(gòu)成鋼-混凝土組合異形柱。
[0007]公開(kāi)號(hào)為CN204126127U的實(shí)用新型專(zhuān)利提出了一種鋼管混凝土組合型柱，包括有鋼管，鋼管的外側(cè)設(shè)有若干T型鋼或槽型鋼，所述型鋼與鋼管平行布置，型鋼的腹板與鋼管焊接;所述鋼管內(nèi)壁延高度方向設(shè)置有抗剪栓釘，同時(shí)鋼管內(nèi)澆注有混凝土，所述抗剪栓釘和鋼管通過(guò)所述混凝土連成一體。
[0008]公開(kāi)號(hào)為CN202401666U的實(shí)用新型專(zhuān)利提出了一種壓彎分離式組合異形柱，旨在有效地解決柱的壓彎組合承載力問(wèn)題，避免現(xiàn)有結(jié)構(gòu)所帶來(lái)的缺陷，在保證安全、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用及美觀(guān)的前提下，可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的最大綜合效應(yīng)。它包括由鋼管和灌注于其內(nèi)的核心混凝土所形成的鋼管混凝土構(gòu)件，鋼管混凝土構(gòu)件外對(duì)稱(chēng)設(shè)置有沿鋼管長(zhǎng)度方向延伸的T型鋼構(gòu)件，型鋼構(gòu)件與鋼管形成固定連接。
[0009]從上述現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)的壓彎分離式組合異形柱可見(jiàn)，其都是通過(guò)將T型鋼或槽型鋼連接到鋼管的外側(cè)形成，此時(shí)起到抗側(cè)向力作用的部件是T型鋼或槽型鋼的頂部平鋼板，很顯然其承受側(cè)向力的能力比較差。因此，現(xiàn)有技術(shù)中需要一種承受側(cè)向力性能更好且易于裝配的組合異形柱的結(jié)構(gòu)形式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，提供了一種組合異形柱、裝配有該柱的結(jié)構(gòu)體系及其施工方法。根據(jù)本發(fā)明的組合異形柱以及裝配該柱的結(jié)構(gòu)體系能夠極大地提高抗側(cè)向力水平，并且其施工步驟簡(jiǎn)單、組裝快捷，能夠很好地適應(yīng)建筑標(biāo)準(zhǔn)化的要求。
[0011]本發(fā)明的第一方面涉及一種組合異形柱，包括一個(gè)鋼管和至少兩個(gè)H型鋼，鋼管中澆筑有混凝土，鋼管和H型鋼之間通過(guò)連接件連接，H型鋼沿著鋼管的周邊方向順序布置。優(yōu)選地，鋼管的截面形狀是圓形或多邊形;鋼管通過(guò)連接件連接到H型鋼的腹板和/或翼緣，連接件與H型鋼的腹板和/或翼緣垂直或不垂直;連接件是平直形和/或彎折形的連接件。
[0012]本發(fā)明的第二方面涉及一種裝配有上述組合異形柱的結(jié)構(gòu)體系，包括組合異形柱和桁架結(jié)構(gòu)，桁架結(jié)構(gòu)包括立體桁架和/或平面桁架;組合異形柱的H型鋼肢和鋼管混凝土肢與桁架結(jié)構(gòu)相連。優(yōu)選地，立體桁架由雙上弦桿、下弦桿和腹桿組成，平面桁架由上弦桿、下弦桿和腹桿組成，立體桁架的雙上弦桿與組合異形柱的H型鋼肢采用焊接和/或螺栓連接，立體桁架的下弦桿與組合異形柱的鋼管混凝土肢采用焊接和/或螺栓連接;平面桁架的上下弦桿與組合異形柱的H型鋼肢采用焊接和/或螺栓連接。
[0013]優(yōu)選地，組合異形柱包括L型組合異形柱，L型組合異形柱包括一個(gè)鋼管與兩個(gè)H型鋼，兩個(gè)H型鋼圍繞鋼管成90度布置，鋼管分別通過(guò)一個(gè)連接件垂直連接在兩個(gè)H型鋼的腹板上，鋼管的直徑、H型鋼的高度和連接件的長(zhǎng)度的比值為1: 0.5-5:0.2-2，連接件與H型鋼的腹板的連接位置將H型鋼的高度分為I: 1-3的兩部分。
[0014]優(yōu)選地，組合異形柱還包括一字型組合異性柱，一字型組合異性柱包括一個(gè)鋼管與兩個(gè)H型鋼，兩個(gè)H型鋼圍繞鋼管成180度布置，鋼管分別通過(guò)一個(gè)連接件垂直連接在兩個(gè)H型鋼的腹板上，鋼管的直徑、H型鋼的高度和連接件的長(zhǎng)度的比值為1: 0.5-5:0.2-2，連接件與H型鋼的腹板的連接位置將H型鋼的高度分為I: 1-3的兩部分。
[0015]優(yōu)選地，組合異形柱還包括T型組合異形柱，包括一個(gè)鋼管與三個(gè)H型鋼，三個(gè)H型鋼圍繞鋼管成T字型布置，鋼管分別通過(guò)一個(gè)連接件垂直連接在三個(gè)H型鋼的腹板上，鋼管的直徑、H型鋼的高度和連接件的長(zhǎng)度的比值為1:0.5-5:0.2-2，連接件與H型鋼的腹板的連接位置將H型鋼的高度分為I: 1-3的兩部分。
[0016]優(yōu)選地，組合異形柱還包括十字型組合異形柱，十字型組合異形柱包括一個(gè)鋼管與四個(gè)H型鋼，四個(gè)H型鋼圍繞鋼管間隔90度布置，鋼管分別通過(guò)一個(gè)連接件垂直連接在四個(gè)H型鋼的腹板上，鋼管的直徑、H型鋼的高度和連接件的長(zhǎng)度的比值為1: 0.5-5:0.2-2，連接件與H型鋼的腹板的連接位置將H型鋼的高度分為I: 1-3的兩部分。
[0017]優(yōu)選地，鋼管中的混凝土為自密實(shí)混凝土，由硅酸鹽水泥、粉煤灰、粒徑為5-1Omm的卵石、粒徑為3-5mm的砂礫石、減水劑、直徑為0.5_lmm的鋼纖維、消氣劑和水按照質(zhì)量比為1: 0.32-0.37:0.21-0.25:0.15-0.17:0.08-0.1:0.1-0.15:0.03-0.05:0.23-0.26混合均勻制成。
[0018]本發(fā)明的第三方面涉及一種如上所述的結(jié)構(gòu)體系的施工方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0019]I)在工廠(chǎng)內(nèi)將連接板與鋼管及H型鋼連接得到所需類(lèi)型的組合柱；
[0020]2)在施工現(xiàn)場(chǎng)安裝固定組合柱；
[0021 ] 3)吊裝立體桁架和/或平面桁架并與組合柱的H型鋼肢和鋼管混凝土肢依次連接；
[0022]4)在組合柱的鋼管內(nèi)澆筑混凝土，養(yǎng)護(hù)硬化后得到裝配有組合異形柱的結(jié)構(gòu)體系O
[0023]優(yōu)選地，還包括在H型鋼、鋼管和連接件表面外包防火混凝土的步驟。
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