专利名称：方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高强混凝土柱，特别是指一种方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱。
背景技术：
优越的性能使得高强混凝土的应用范围不断扩大，但高强混凝土也有其致命的弱点，即高强混凝土的延性很差，容易产生脆性破坏，素混凝土的延性随混凝土强度的提高而显著降低。在高强混凝土柱中加入型钢，形成型钢高强混凝土柱将明显改善高强混凝土柱的延性性能，但目前工程中通常采用的型钢高强混凝土柱有如下不足1.承载力没有得到提高；2.型钢混凝土涉及型钢、纵筋、箍筋和混凝土，施工工序较多。 对高强混凝土进行外部约束，形成圆钢管高强混凝土柱或方钢管钢高强混凝土柱也将明显改善高强混凝土的延性性能，但目前工程中通常采用的圆钢管高强混凝土柱或方钢管钢高强混凝土柱有如下缺点和不足1.圆钢管高强混凝土由于圆形截面的特点，其抗弯刚度和抗弯承载力较低，同时圆钢管高强混凝土节点施工复杂，限制了其应用；2.方钢管高强混凝土中的钢管在极限承载力前钢管对高强混凝土约束效果差，即基本上单独工作，其极限承载力基本上为方钢管和高强混凝土承载力的简单叠加。对高强混凝土进行外部约束，并在高强混凝土中部埋置型钢，形成钢管约束型钢高强混凝土柱也将明显改善高强混凝土的延性性能，但钢管约束型钢高强混凝土柱有如下缺点和不足1.钢管不能发挥抗弯的作用，没有充分发挥钢材的性能，因此该类柱用钢量较大，经济性较差；2.梁柱节点构造复杂。因此，研究一种新型的方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱已为急需。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术之不足而提供一种承载力高，延性好，施工方便，成本低，抗弯承载力和抗弯刚度大的方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱，能有效的缩短施工周期，提高建筑物的安全性能。本实用新型方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱，高强混凝土柱包括环形箍筋、方钢管和高强混凝土，其特征在于栓钉和型钢垂直布置于方钢管内壁，并焊接在方钢管内壁上，环形箍筋的外环与方钢管内壁相切套设，环形箍筋通过点焊连接在方钢管内壁上，方钢管内浇注有高强混凝土。本实用新型还在于栓钉之间等间距或者不等间距排列、型钢之间等间距或者不等间距排列或者栓钉与型钢之间等间距或者不等间距排列，栓钉和型钢起着传递剪力作用，栓钉布置于非梁柱节点a处的方钢管内壁，型钢布置于梁柱节点b处的方钢管内壁。本实用新型还在于环形箍筋与方钢管内表面采用点焊固定，环形箍筋等间距排列，环形箍筋对高强混凝土起约束作用。[0011]本实用新型还在于方钢管在梁柱节点b处不间断。本实用新型还在于所述的环形箍筋为圆环形箍筋，相邻两圆环箍筋之间的间距为30mm 80mm,所述植筋直径为4mm 8mm。本实用新型还在于所述方钢管由四块相同大小的矩形钢板在角部焊接而成。本实用新型还在于在四块钢板在拼合的转角部位均设置有栓钉，四块钢板上的栓钉相互搭接或者对接，四块钢板在转角部位对焊成型的同时也将搭接或者对接在一起的栓钉焊接在一起。本实用新型还在于四块钢板在拼合的转角部位只有一块钢板设置有栓钉，并且栓钉紧靠在相邻钢板上，四块钢板在转角部位对焊成型的同时也将紧靠在相邻钢板上的栓钉焊接在钢板上。 本实用新型还在于所述方钢管由二块相同大小的矩形钢板弯折，然后将两个半截面折弯钢板对扣对焊成型。本实用新型还在于两块折弯钢板在对扣拼合的转角部位均设置有栓钉，两块折弯钢板上的栓钉相互搭接或者对接，两个半截面折弯钢板对扣对焊成型的同时也将搭接或者对接在一起的栓钉焊接在一起。本实用新型还在于两块折弯钢板在对扣拼合的转角部位只有一个块折弯钢板设置有栓钉，并且栓钉紧靠在相邻的折弯钢板上，两个半截面折弯钢板对扣对焊成型的同时也将紧靠相邻折弯钢板上的栓钉焊接在钢板上。本实用新型还在于所述的环形箍筋为螺旋箍筋，相邻两圆环箍筋之间的间距为30mm 80mm,所述植筋直径为4mm 8mm。本实用新型还在于所述方钢管由四块相同大小的矩形钢板在角部焊接而成。本实用新型还在于在四块钢板在拼合的转角部位均设置有栓钉，四块钢板上的栓钉相互搭接或者对接，四块钢板在转角部位对焊成型的同时也将搭接或者对接在一起的栓钉焊接在一起。本实用新型还在于四块钢板在拼合的转角部位只有一块钢板设置有栓钉，并且栓钉紧靠在相邻钢板上，四块钢板在转角部位对焊成型的同时也将紧靠在相邻钢板上的栓钉焊接在钢板上。本实用新型还在于所述方钢管由二块相同大小的矩形钢板弯折，然后将两个半截面对焊成型。本实用新型还在于两块折弯钢板在对扣拼合的转角部位均设置有栓钉，两块折弯钢板上的栓钉相互搭接或者对接，两个半截面折弯钢板对扣对焊成型的同时也将搭接或者对接在一起的栓钉焊接在一起。本实用新型还在于两块折弯钢板在对扣拼合的转角部位只有一个块折弯钢板设置有栓钉，并且栓钉紧靠在相邻的折弯钢板上，两个半截面折弯钢板对扣对焊成型的同时也将紧靠相邻折弯钢板上的栓钉焊接在钢板上。本实用新型还在于设置在方钢管内的栓钉长度不同。本实用新型还在于长的栓钉与短的栓钉交替设置在方钢管内。本实用新型还在于一圈长的栓钉、一圈短的栓钉、再一圈长的栓钉交替设置在方钢管内。[0029]本实用新型的方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱，其方钢管主要承受弯矩、其次是轴力，钢管内部环形箍筋约束高强混凝土主要承担轴力，环形箍筋只对核心混凝土提供横向的约束作用，栓钉和型钢起着传递剪力作用。本实用新型的方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱所带来的效果是I.承载力高、延性好。方钢管对角部的混凝土起着约束作用，内切环形箍筋对中部的混凝土起着约束作用，方钢管在承载力轴力的同时，也可承担外弯矩，方钢管和内约束混凝土两者分工明确。2.施工方便。方钢管、栓钉和型钢可在施工现场进行焊接，圆环形箍筋或螺旋箍筋可采取与方钢管内壁点焊的方式进行固定，柱本身和节点的施工相对简单。3.经济效果好。相同截面含钢率下，方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱承载力、延性性能与圆钢管高强混凝土柱较接近，且施工简便，可节约材料、提高施工速度。方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱与圆钢管高强混凝土柱、方钢管高强混凝土柱及型钢高强混凝土柱相比，具有以下优点I.与方钢管高强混凝土柱和型钢高强混凝土柱相比，方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱提高了高强混凝土柱的承载力和延性，方钢管对角部的混凝土起着约束作用，内切圆箍筋对中部的混凝土起着约束作用。图8所示为方钢管高强混凝土轴压短柱和方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土轴压短柱荷载-应变曲线的比较，可见由于内置圆环形箍筋和方钢管对核心混凝土的双重约束，方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土轴压短柱的极限承载力比方钢管高强混凝土轴压短柱的极限承载力提高了 20 %，破坏阶段极限承载力下降缓慢，剩余承载力达到相应的极限承载力的80%以上，延性大大改善。2.与圆钢管高强混凝土柱相比，方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱承载力和延性基本相当，抗弯承载力和抗弯刚度大。3.与型钢高强混凝土柱相比，方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱解决了箍筋设置太多导致的施工量大、混凝土震捣困难和模板用量大等问题。4.与圆钢管高强混凝土柱相比，方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱解决了圆钢管高强混凝土柱节点施工复杂的困难。方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱与现有钢管约束型钢高强混凝土柱相比，具有以下优点I.本实用新型由于采用钢管在节点处连续，使得本实用新型中的钢管具有了对钢管约束型钢高强混凝土柱中型钢和钢管的作用，因而取消了型钢，一般而言，现有钢管约束型钢高强混凝土柱中型钢的体积含钢率所占所有钢材体积含钢率的比例为50%以上，因此本实用新型将降低了钢材用量。2.本实用新型的梁柱节点构造简单当本实用新型的柱子与钢筋混凝土梁连接时，梁中的钢筋需穿过钢管，此时钢管需打孔，由于钢管的壁厚一般较薄，打孔比较容易；当对比本实用新型的柱子与钢梁连接时，钢梁需与钢管焊接，因钢管截面较大，此时型焊接的操作面较大，焊接质量容易保证。由于钢管在节点处连续，节点外围不需要支模，且没有了型钢，节点处混凝土浇筑的空间较大，密实性容易保证。综上所述，本实用新型方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱承载力高、延性好、施工方便、成本低、抗弯承载力和抗弯刚度大，可替代现有方钢管高强混凝土柱、型钢高强混凝土柱、圆钢管高强混凝土柱和钢管约束型钢高强混凝土柱等陈旧的结构，能够有效地缩短施工周期、提高建筑物的安全性能。
图I是本实用新型的结构剖面示意图。图2是本实用新型的结构柱中部区段平面示意图。图3是本实用新型的结构柱节点区段平面示意图。图4是具体实施方式
箍筋的结构示意图。图5是具体实施方式
箍筋的结构示意图。图6是具体实施方式
方钢管的结构示意图。图7是具体实施方式
方钢管的结构示意图。图8是方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱与方钢管高强混凝土柱荷载-应变曲线的比较。图9是图8的简化图，是方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱(C)与方钢管高强混凝土柱(d)荷载-应变曲线的比较。图1、2、3、4、5、6、7中，I为栓钉、2为箍筋、3为方钢管、4为高强混凝土、5为型钢。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步详细说明。方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱，高强混凝土柱包括环形箍筋2、方钢管3和高强混凝土 4，其特征在于栓钉I和型钢5垂直布置于方钢管3内壁，并焊接在方钢管3内壁上，环形箍筋2的外环与方钢管3内壁相切套设，环形箍筋2通过点焊连接在方钢管3内壁上，方钢管3内浇注有高强混凝土 4。本实用新型还在于栓钉I之间等间距或者不等间距排列、型钢5之间等间距或者不等间距排列或者栓钉I与型钢5之间等间距或者不等间距排列，栓钉I和型钢5起着传递剪力作用，栓钉I布置于非梁柱节点a处的方钢管3内壁，型钢5布置于梁柱节点b处的方钢管3内壁。本实用新型还在于环形箍筋2与方钢管3内表面采用点焊固定，环形箍筋2等间距排列，环形箍筋2对高强混凝土 4起约束作用。本实用新型还在于方钢管3在梁柱节点b处不间断。本实用新型还在于所述的环形箍筋2为圆环形箍筋，相邻两圆环箍筋之间的间距为30mm 80mm,所述箍筋直径为4mm 8mm。本实用新型还在于所述方钢管3由四块相同大小的矩形钢板在角部焊接而成。本实用新型还在于在四块钢板在拼合的转角部位均设置有栓钉1，四块钢板上的栓钉I相互搭接或者对接，四块钢板在转角部位对焊成型的同时也将搭接或者对接在一起的栓钉I焊接在一起。本实用新型还在于四块钢板在拼合的转角部位只有一块钢板设置有栓钉1，并且栓钉I紧靠在相邻钢板上，四块钢板在转角部位对焊成型的同时也将紧靠在相邻钢板上的栓钉I焊接在钢板上。[0062]本实用新型还在于所述方钢管3由二块相同大小的矩形钢板弯折，然后将两个半截面折弯钢板对扣对焊成型。本实用新型还在于两块折弯钢板在对扣拼合的转角部位均设置有栓钉1，两块折弯钢板上的栓钉I相互搭接或者对接，两个半截面折弯钢板对扣对焊成型的同时也将搭接或者对接在一起的栓钉I焊接在一起。本实用新型还在于两块折弯钢板在对扣拼合的转角部位只有一个块折弯钢板设置有栓钉1，并且栓钉I紧靠在相邻的折弯钢板上，两个半截面折弯钢板对扣对焊成型的同时也将紧靠相邻折弯钢板上的栓钉I焊接在钢板上。本实用新型还在于所述的环形箍筋2为螺旋箍筋，相邻两圆环箍筋之间的间距为30mm 80mm,所述植筋直径为4mm 8mm。本实用新型还在于所述方钢管3由四块相同大小的矩形钢板在角部焊接而成。本实用新型还在于在四块钢板在拼合的转角部位均设置有栓钉1，四块钢板上的栓钉I相互搭接或者对接，四块钢板在转角部位对焊成型的同时也将搭接或者对接在一起的栓钉I焊接在一起。本实用新型还在于四块钢板在拼合的转角部位只有一块钢板设置有栓钉1，并且栓钉I紧靠在相邻钢板上，四块钢板在转角部位对焊成型的同时也将紧靠在相邻钢板上的栓钉I焊接在钢板上。本实用新型还在于所述方钢管3由二块相同大小的矩形钢板弯折，然后将两个半截面对焊成型。本实用新型还在于两块折弯钢板在对扣拼合的转角部位均设置有栓钉1，两块折弯钢板上的栓钉I相互搭接或者对接，两个半截面折弯钢板对扣对焊成型的同时也将搭接或者对接在一起的栓钉I焊接在一起。本实用新型还在于两块折弯钢板在对扣拼合的转角部位只有一个块折弯钢板设置有栓钉1，并且栓钉I紧靠在相邻的折弯钢板上，两个半截面折弯钢板对扣对焊成型的同时也将紧靠相邻折弯钢板上的栓钉I焊接在钢板上。本实用新型还在于设置在方钢管3内的栓钉I长度不同。本实用新型还在于长的栓钉I与短的栓钉I交替设置在方钢管3内。本实用新型还在于一圈长的栓钉I、一圈短的栓钉I、再一圈长的栓钉I交替设置在方钢管3内。图I是本实用新型的结构剖面示意图；图2是本实用新型的结构柱中部区段平面示意图；图3是本实用新型的结构柱节点区段平面示意图；图4是具体实施方式
箍筋的结构示意图；图5是具体实施方式
箍筋的结构示意图；图6是具体实施方式
方钢管的结构示意图；图7是具体实施方式
方钢管的结构示意图；图8是方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱与方钢管高强混凝土柱荷载-应变曲线的比较；图9是图8的简化图，是方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱(C)与方钢管高强混凝土柱(d)荷载-应变曲线的比较。实施例I参见附图1、2、3、4、6，本实用新型方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱，包括栓钉I、环形箍筋2、方钢管3、混凝土 4和型钢5 ;所述环形箍筋2为单个圆环，相邻两圆环箍筋2之间的间距为30 80mm，所述箍筋直径为4 8mm，所述箍筋2与所述方钢管3内表面相切且点焊固定；所述方钢管3由二块相同大小的矩形钢板弯折，然后将两个半截面对焊成型；所述的方钢管3在梁柱节点处b不间断；所述方钢管3内浇筑有高强混凝土 4，所述方钢管体积含钢率与箍筋体积含钢率之比在I:3 3:I之间。实施例2参见附图1、2、3、4、7，本实用新型方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱，包括栓钉I、环形箍筋2、方钢管3、混凝土 4和型钢5 ;所述环形箍筋2为单个圆环，相邻两圆环箍筋2之间的间距为30 80mm，所述箍筋直径为4 8mm，所述箍筋2与所述方钢管3内表面相切且点焊固定；所述方钢管3由四块相同大小的矩形钢板在角部焊接而成；所述的方钢管3在梁柱节点处b不间断；所述方钢管3内浇筑 有高强混凝土 4，所述方钢管体积含钢率与箍筋体积含钢率之比在I:3 3:I之间。实施例3参见附图1、2、3、5、6，本实用新型方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱，包括栓钉I、环形箍筋2、方钢管3、混凝土 4和型钢5 ;所述环形箍筋2为螺旋体箍筋，螺旋体箍筋的间距为30 80mm，所述箍筋直径为4 8mm，所述箍筋2与所述方钢管3内表面相切且点焊固定；所述方钢管3由二块相同大小的矩形钢板弯折，然后将两个半截面对焊成型；所述的方钢管3在梁柱节点处b不间断；所述方钢管3内浇筑有高强混凝土 4，所述方钢管体积含钢率与箍筋体积含钢率之比在I:3 3I之间。实施例4参见附图1、2、3、5、7，本实用新型方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱，包括栓钉I、环形箍筋2、方钢管3、混凝土 4和型钢5 ;所述环形箍筋2为螺旋体箍筋，螺旋体箍筋的间距为30 80mm，所述箍筋直径为4 8mm，所述箍筋2与所述方钢管3内表面相切且点焊固定；所述方钢管3由四块相同大小的矩形钢板在角部焊接而成；所述的方钢管3在梁柱节点处b不间断；所述方钢管3内浇筑有高强混凝土 4，所述方钢管体积含钢率与箍筋体积含钢率之比在I : 3 3 I之间。
权利要求1.方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱，高强混凝土柱包括环形箍筋(2)、方钢管(3)和高强混凝土(4)，其特征在于栓钉(I)和型钢(5)垂直布置于方钢管(3)内壁，并焊接在方钢管(3)内壁上，环形箍筋(2)的外环与方钢管(3)内壁相切套设，环形箍筋(2)通过点焊连接在方钢管(3)内壁上，方钢管(3)内浇注有高强混凝土(4)。
2.根据权利要求I所述的方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱，其特征在于栓钉(I)之间等间距或者不等间距排列、型钢(5)之间等间距或者不等间距排列或者栓钉(I)与型钢(5)之间等间距或者不等间距排列，栓钉(I)布置于非梁柱节点(a)处的方钢管(3)内壁，型钢(5)布置于梁柱节点(b)处的方钢管(3)内壁。
3.根据权利要求I所述的方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱，其特征在于环形箍筋(2)与方钢管(3)内表面采用点焊固定，环形箍筋(2)等间距排列，环形箍筋(2)对高强混凝土(4)起约束作用。
4.根据权利要求I所述的方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱，其特征在于方钢管(3)在梁柱节点(b)处不间断。
5.根据权利要求I所述的方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱，其特征在于所述的环形箍筋(2)为圆环形箍筋。
6.根据权利要求5所述的方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱，其特征在于所述方钢管⑶由四块相同大小的矩形钢板在角部焊接而成。
7.根据权利要求5所述的方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱，其特征在于所述方钢管(3)由二块相同大小的矩形钢板弯折，然后将两个半截面折弯钢板对扣对焊成型。
8.根据权利要求I所述的方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱，其特征在于所述的环形箍筋⑵为螺旋箍筋，相邻两圆环箍筋之间的间距为30mm 80mm，所述箍筋直径为4mm 8mm o
9.根据权利要求8所述的方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱，其特征在于所述方钢管⑶由四块相同大小的矩形钢板在角部焊接而成。
10.根据权利要求8所述的方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱，其特征在于所述方钢管(3)由二块相同大小的矩形钢板弯折，然后将两个半截面对焊成型。
专利摘要方钢管内切环形箍筋约束高强混凝土柱，高强混凝土柱包括环形箍筋(2)、方钢管(3)和高强混凝土(4)，其特征在于栓钉(1)和型钢(5)垂直布置于方钢管(3)内壁，并焊接在方钢管(3)内壁上，环形箍筋(2)的外环与方钢管(3)内壁相切套设，环形箍筋(2)通过点焊连接在方钢管(3)内壁上，方钢管(3)内浇注有高强混凝土(4)。本实用新型承载力高、延性好、施工方便、成本低、抗弯承载力和抗弯刚度大，可替代现有方钢管高强混凝土柱、型钢高强混凝土柱、圆钢管高强混凝土柱等陈旧结构，有效地缩短施工周期，提高建筑物的安全性能。
文档编号E04C3/34GK202519882SQ20122015756
公开日2012年11月7日 申请日期2012年4月14日 优先权日2012年4月14日
发明者丁发兴, 余志武, 龚永智 申请人:中南大学, 高速铁路建造技术国家工程实验室