专利名称：角部贴焊角钢腔内设置钢筋笼多腔体钢管的混凝土柱的制作方法
技术领域：
本发明是一种角部贴焊角钢腔内设置钢筋笼多腔体钢管的混凝土柱，主要应用于建筑结构中的耗能减震控制领域。
背景技术：
社会在发展进步，人们生活水平也在不断提高，各种形式的建筑层出不穷，满足不同使用功能的建筑也应运而生。尤其是高层、超高层建筑的大量涌现，这就需要有新的理论和新的技术来支撑这类建筑的建设。矩形钢管混凝土柱及圆钢管混凝土柱由于其自身尺寸和加工工艺的限制，不能无限满足工程的需要，在这种前提下，多腔体钢管混凝土结构也就随之而产生，其多腔体钢管是由钢板拼连焊接而成。 多腔体钢管混凝土由多腔体钢管和混凝土两种材料组成，由于腔体内混凝土的作用，钢管壁板的稳定性有很大的提高，延缓或者避免了钢管壁板过早的发生局部屈曲；同时钢管对其核心混凝土的约束作用，使混凝土处于高度复杂的应力状态，从而使混凝土的强度得以提高，塑性和韧性性能得到改善，两种材料的组合弥补了各自的缺点，使其材料性能得到了充分发挥。在多腔体钢管混凝土巨型柱受压性能试验中发现多腔体钢管混凝土结构性能优良的同时也存在着一些不足之处。钢管混凝土结构在强震作用下，破坏一般都发生在其底部，腔体壁板容易发生局部鼓曲，腔体壁板承载力下降，导致腔体角部焊缝撕裂，对内部混凝土约束作用减弱，钢板向外鼓出部分相应部位的核心混凝土严重酥碎，而此时其上部结构可能还没有达到屈服，材料的性能没有得到充分发挥，造成了材料的严重浪费，大量震害现象也证明了这一点。在多腔体钢管混凝土巨型柱受压性能试验中，通过是否设置钢筋笼的对比试验，发现腔体内设置钢筋笼对提高构件的承载力和延性有明显的贡献。钢筋笼对腔体内混凝土形成了约束，钢筋笼和多腔体钢管对腔体内混凝土具有复合约束作用，从而提高了混凝土的抗压能力和延性。
发明内容本发明所要解决的技术问题是提高多腔体钢管混凝土结构的抗震性能，延缓或避免由于钢管混凝土结构底部钢板焊缝撕裂导致结构或构件的破坏，充分发挥材料的性能。为了解决这一问题，本发明提出了角部贴焊角钢腔内设置钢筋笼多腔钢管混凝土柱及作法。本发明采用的技术方案是角部贴焊角钢腔内设置钢筋笼多腔钢管混凝土柱，其包括多腔钢管I、填充在多腔钢管内的混凝土 2、贴焊在多腔钢管外侧角部的角钢3和置于多腔钢管内的钢筋笼4 ;角钢3根据实际需要贴焊在多腔钢管混凝土柱的角部及需要加强的转角处；钢筋笼4根据计算或构造需要设置在多腔钢管混凝土柱的腔体内。[0009]对于90°角直接贴焊轧制角钢3，对于非90°角，则用钢板弯成相应角度进行贴焊；贴焊角钢应伸进基础并与其锚固，锚固长度应符合设计的要求。所述多腔钢管混凝土柱截面形状可由圆形、三角形、矩形组合而成。所述多腔钢管混凝土柱截面形状为圆形和矩形截面组合形成乒乓球拍形截面或由矩形和三角形截面组合形成梭形截面。所述角钢3与多腔钢管I连接形式为贴焊，角钢的钢材采用Q235，厚度为多腔钢管钢板厚度的1/3 1/2 ;焊缝应符合相应设计要求。角钢为型钢，轧制而成，角部没有焊缝，延性好，能够克服多腔钢管混凝土柱角部脆性焊接的弊端，而且只是选择性的在角部进行加强，能节省钢材，减少成本。连接贴焊的角钢3高出地面或楼面的高度宜为l/3h，h为多腔钢管混凝土柱的高 度。所述钢筋笼4由纵筋和圆形或环形箍筋组成，根据计算或构造要求设置。角部贴焊角钢腔内设置钢筋笼多腔钢管混凝土柱的制作方法，其制作步骤如下1)，在多腔钢管I外侧角部贴焊角钢3 ；2)在多腔钢管混凝土柱的多腔钢管I的腔体内设置钢筋笼4，并进行定位；3)灌注混凝土 2，进行养护，成形后即为角部贴焊角钢腔内设置钢筋笼多腔钢管混凝土柱。根据本发明的技术方案，角部贴焊角钢腔内设置钢筋笼多腔钢管混凝土柱其制作方法为I)根据需要，在多腔钢管I外侧角部贴焊角钢3 ；2)在多腔钢管混凝土柱的腔体内设置钢筋笼4，并进行正确定位；3)灌注混凝土 2，进行养护，成形后即为角部贴焊角钢腔内设置钢筋笼多腔钢管混凝土柱。本发明可以取得如下有益效果在多腔钢管混凝土柱的腔体内设置钢筋笼4，与多腔钢管I配合，对混凝土 2形成复合约束作用，提高构件的受压承载力和延性。在多腔钢管混凝土柱的角部根据需要贴焊角钢3，角钢为型钢，轧制而成，角部没有焊缝，延性好，能够克服多腔钢管混凝土柱角部脆性焊接的弊端，而且只是选择性的在角部进行加强，能节省钢材，节约成本。
图I是角部贴焊角钢腔内设置钢筋笼多腔钢管混凝土柱(类型一)平面示意图；图2是角部贴焊角钢腔内设置钢筋笼多腔钢管混凝土柱(类型二)平面示意图；其中1-多腔钢管，2-混凝土，3-角钢，4-钢筋笼，
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明做进一步说明实施例I如图I所示，角部贴焊角钢腔内设置钢筋笼多腔钢管混凝土柱包括多腔钢管I、混凝土 2、角钢3和钢筋笼4。角部贴焊角钢腔内设置钢筋笼多腔钢管混凝土柱及作法是在普通多腔钢管混凝土柱的外侧角部贴焊角钢3，腔内加设钢筋笼4 ;贴焊的角钢3高出地面或楼面的高度宜为l/3h(h为多腔钢管混凝土柱的高度)，也就是加强钢管混凝土柱的塑性铰域，延缓或避免钢管混凝土柱底部的破坏，提高其抗震承载能力和耗能能力；贴焊角钢3的尺寸，宜根据实际试件确定。一般角钢的单肢长宜为所贴焊钢管边长的1/3，角钢的钢板厚度宜多腔钢管钢板厚度的1/3 1/2，焊缝应符合相应设计要求。本实施例中的角部贴焊角钢腔内设置钢筋笼多腔钢管混凝土柱可以按如下方法制作I)根据实际情况，制作焊接多腔钢管I ;2)在多腔钢管角部选择适当位置贴焊角钢3，对于90°角直接贴焊轧制角钢，对于非90°角，则用钢板弯成相应角度进行贴焊；3)在腔体内设置钢筋笼4，钢筋笼4宜贴近多腔钢管内壁；4)在多腔钢管I内浇筑混凝土 2，成型后即为角部贴焊角钢腔内设置钢筋笼多腔钢管混凝土柱。实施例2如图2所示，角部贴焊角钢腔内设置钢筋笼多腔钢管混凝土柱包括多腔钢管I、混凝土 2、角钢3和钢筋笼4。角部贴焊角钢腔内设置钢筋笼多腔钢管混凝土柱及作法是在普通多腔钢管混凝土柱的外侧角部贴焊角钢3，腔内加设钢筋笼4 ；贴焊的角钢3高出地面或楼面的高度宜为l/3h(h为多腔钢管混凝土柱的高度)，也就是加强钢管混凝土柱的塑性铰域，延缓或避免钢管混凝土柱底部的破坏，提高其抗震承载能力和耗能能力；贴焊角钢3的尺寸，宜根据实际试件确定。一般角钢的单肢长宜为所贴焊钢管边长的1/3，角钢的钢板厚度宜多腔钢管钢板厚度的1/3 1/2，焊缝应符合相应设计要求。本实施例中的角部贴焊角钢腔内设置钢筋笼多腔钢管混凝土柱可以按如下方法制作I)根据实际情况，制作焊接多腔钢管I ;2)在多腔钢管角部选择适当位置贴焊角钢3，对于90°角直接贴焊轧制角钢，对于非90°角，则用钢板弯成相应角度进行贴焊；3)在腔体内设置钢筋笼4，钢筋笼4宜贴近多腔钢管I内壁；4)在多腔钢管I内浇筑混凝土 2，成型后即为角部贴焊角钢腔内设置钢筋笼多腔钢管混凝土柱。以上是本发明的典型实施例，本发明的实施不限于此。
权利要求1.角部贴焊角钢腔内设置钢筋笼多腔体钢管的混凝土柱，其特征在于其包括多腔钢管(I)、填充在多腔钢管内的混凝土(2)、贴焊在多腔钢管外侧角部的角钢(3)和置于多腔钢管内的钢筋笼(4);角钢(3)贴焊在多腔钢管混凝土柱的角部及需要加强的转角处；钢筋笼(4)设置在多腔钢管混凝土柱的腔体内。
2.根据权利要求I所述的角部贴焊角钢腔内设置钢筋笼多腔体钢管的混凝土柱，其特征在于对于90°角直接贴焊轧制角钢(3)，对于非90°角，则用钢板弯成相应角度进行贴焊；贴焊角钢伸进基础并与其锚固。
3.根据权利要求I所述的角部贴焊角钢腔内设置钢筋笼多腔体钢管的混凝土柱，其特征在于混凝土柱截面形状由圆形、三角形、矩形组合而成。
4.根据权利要求2所述的角部贴焊角钢腔内设置钢筋笼多腔体钢管的混凝土柱，其特征在于混凝土柱截面形状为圆形和矩形截面组合形成乒乓球拍形截面或由矩形和三角形截面组合形成梭形截面。
5.根据权利要求I所述的角部贴焊角钢腔内设置钢筋笼多腔体钢管的混凝土柱，其特征在于角钢(3)与多腔钢管(I)连接形式为贴焊，角钢的钢材采用Q235，厚度为多腔钢管钢板厚度的1/3 1/2。
6.根据权利要求I所述的角部贴焊角钢腔内设置钢筋笼多腔体钢管的混凝土柱，其特征在于连接用的角钢(3)高出地面或楼面的高度为l/3h，h为多腔钢管混凝土柱的高度。
7.根据权利要求I所述的角部贴焊角钢腔内设置钢筋笼多腔体钢管的混凝土柱，其特征在于所述钢筋笼(4)由纵筋和圆形或环形箍筋组成。
专利摘要角部贴焊角钢腔内设置钢筋笼多腔钢管的混凝土柱，其包括多腔钢管(1)、混凝土(2)、角钢(3)和钢筋笼(4)。本实用新型是在普通多腔钢管混凝土外侧角部贴焊角钢(3)，腔内加设钢筋笼(4)。角钢为型钢，轧制而成，角部没有焊缝，延性好，能够克服多腔钢管混凝土柱角部脆性焊接的弊端，而且只是选择性的在角部进行加强，能节省钢材，减少成本；钢筋笼对腔体内混凝土形成了约束，钢筋笼和多腔体钢管对腔体内混凝土具有复合约束作用，提高了混凝土的抗压能力和延性，从而提高了多腔体钢管混凝土结构的抗震性能，延缓或避免由于钢管混凝土结构底部钢板焊缝撕裂导致结构或构件的破坏，充分发挥材料的性能。
文档编号E04C3/34GK202627325SQ201120574390
公开日2012年12月26日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者曹万林, 王智慧, 惠存, 董宏英, 张建伟 申请人:北京工业大学