波纹钢腹板-钢管混凝土翼缘组合截面十字形柱的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种波纹钢腹板-钢管混凝土翼缘组合截面十字形柱，包括三片钢腹板与四片翼缘，所述三片钢腹板连接在一起形成十字形构件，该十字形构件与四片翼缘连接形成十字形截面柱，所述钢腹板为波纹钢腹板，波纹钢柱腹板形式为曲线形、折线形或梯形，波纹钢腹板呈周期性重复的波纹形边垂直于构件长度方向，波纹钢腹板非波纹形边分别与四片翼缘的宽度中点焊接，所述翼缘为钢管混凝土翼缘，钢管混凝土翼缘包括钢管及其内部的混凝土，混凝土为自密实混凝土。本发明改善了现有平腹板十字形截面钢柱的受力性能与抗火性能，又不致显著增加其工程的综合造价，使其在工程中得以广泛应用。
【专利说明】 波纹钢腹板-钢管混凝土翼缘组合截面十字形柱
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新型建筑结构【技术领域】，具体涉及一种波纹钢腹板-钢管混凝土翼缘组合截面十字形柱。
【背景技术】
[0002]多高层钢结构，在我国现代化建设中的地位日益突出，越来越受到人们的亲睐，近年来受到国内外学者及工程技术人员的高度重视，从而得到广泛应用。
[0003]在多高层钢结构的实际工程中，特别是在连接下部钢筋混凝土地下室与上部钢结构的过渡层工程中，通常采用传统的平腹板十字形截面钢柱，而且其截面尺寸通常很大，特别是腹板尺寸。为了保证腹板的局部稳定，满足《钢结构设计规范》所规定的腹板高厚比限值，通常需增大其腹板厚度，这将导致增加钢材耗量，增加建造成本，从而增加工程的综合造价。更何况，当弯矩效应较大时，其钢柱翼缘所受压力过大，可能过早进入失效状态，导致钢柱很快丧失其抗力；同时，纯钢结构的抗火性能相对较差。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于为了改善现有平腹板十字形截面钢柱的受力性能与抗火性能，又不致显著增加其工程的综合造价，使其在工程中得以广泛应用，提供一种波纹钢腹板-钢管混凝土翼缘组合截面十字形柱。
[0005]本发明采用的技术方案为:一种波纹钢腹板-钢管混凝土翼缘组合截面十字形柱，包括三片钢腹板与四片翼缘，所述三片钢腹板连接在一起形成十字形构件，该十字形构件与四片翼缘连接形成十字形截面柱，所述钢腹板为波纹钢腹板，波纹钢柱腹板形式为曲线形、折线形或梯形，波纹钢腹板呈周期性重复的波纹形边垂直于构件长度方向，波纹钢腹板非波纹形边分别与四片翼缘的宽度中点焊接，所述翼缘为钢管混凝土翼缘，钢管混凝土翼缘包括钢管及其内部的混凝土，混凝土为自密实混凝土。
[0006]本发明的截面由波纹钢腹板与钢管混凝土翼缘组合而成。具体形成方式为:波纹钢腹板与钢管混凝土翼缘的钢管焊接，最后向钢管中浇注混凝土组合而成。所述组合柱的基本构造:可由一片波纹腹板H型组合柱与两片波纹腹板T型组合柱焊接而成或四片波纹腹板T型组合柱焊接而成或三片波纹钢腹板与四片钢管混凝土翼缘焊接组合而成。所述波纹钢腹板与钢管混凝土翼缘组装成波纹腹板L形截面组合柱时，其波纹钢腹板与钢管混凝土翼缘的连接点应位于钢管混凝土翼缘的宽度中点。在截面构成中，施焊工艺与焊接质量会直接影响钢柱性能，为此，本发明需要保证良好的施焊工艺(可采用组对焊接工艺)。翼缘由钢管及混凝土组合而成，由于钢管内的空间有限，因此浇注混凝土时不便振捣，故宜选用自密实混凝土。
[0007]本发明的波纹腹板布置方式:腹板呈周期性重复的波纹形边垂直于构件长度方向，腹板非波纹形边与钢管混凝土翼缘焊接。本发明的基本特征:以较为经济的方式，改善现有十字形截面异形钢柱的受力性能。本发明所置方式的波纹腹板可发挥等效纵向加劲肋作用，可提高腹板的局部稳定性及钢柱的刚度和稳定承载力；翼缘钢管内灌入混凝土，提高了钢管的局部稳定性与耐火能力。因此，本发明截面构成合理，力学性能好；耐火、防腐性能好；构造简单，制作加工方便、快捷、省工省料，工程费用低。
[0008]有益效果:本发明的截面构成合理，力学性能好，美观经济，效益显著，耐火性好，发展前景广阔；
[0009]本发明的腹板采用所置方式的波纹腹板，可发挥等效纵向加劲肋作用，可提高腹板的局部稳定性及柱的整体稳定承载力；
[0010]本发明的腹板采用所置方式的波纹腹板，在构件纵向无须增设纵向加劲肋，省工省料，可降低工程的综合工程造价；
[0011]本发明波纹腹板可突破钢结构设计规范所规定的高厚比限制，在不降低承载力的情况下可降低腹板厚度，节约钢材，降低工程综合造价；
[0012]本发明的翼缘采用钢管混凝土翼缘，承载力高，延性好，抗震性能优异，有利于抗火和防火，并且耐腐蚀性高。
[0013]本发明采用钢-混凝土组合结构形式，因此承载力高、延性好、抗震性能优异；
[0014]本发明自重轻，可减轻结构自重，从而减小了对地基的压力，可降低基础部分的造价；
[0015]本发明的翼缘钢管内填混凝土，增强了组合柱的耐火性能；
[0016]本发明的翼缘采用所置方式的钢管混凝土组合翼缘，提高了翼缘局部稳定性，从而提高整个组合柱的稳定性能；
[0017]本发明是一种特别适用于钢结构住宅建筑的新型异形柱，拓展了型钢柱的研究与应用领域，极大地丰富了钢结构柱的内容。
[0018]本发明可以为新型钢结构住宅体系开发提供新型关键部件，有很好的转化前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明采用曲线形波纹腹板的结构示意图；
[0020]图2为图1的剖面示意图；
[0021]图3为本发明采用折线形波纹腹板的结构示意图；
[0022]图4为图3的剖面示意图；
[0023]图5为本发明采用梯形波纹腹板的结构示意图；
[0024]图6为图5的剖面示意图；
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步说明。
[0026]如图1-6所示:一种波纹钢腹板-钢管混凝土翼缘组合截面十字形柱，包括三片钢腹板2与四片翼缘1，所述三片钢腹板2连接在一起形成十字形构件，该十字形构件与四片翼缘I连接形成十字形截面柱，所述钢腹板2为波纹钢腹板，波纹钢柱腹板形式为曲线形、折线形或梯形，波纹钢腹板呈周期性重复的波纹形边垂直于构件长度方向，波纹钢腹板非波纹形边分别与四片翼缘的宽度中点焊接，所述翼缘I为钢管混凝土翼缘，钢管混凝土翼缘包括钢管及其内部的混凝土，混凝土为自密实混凝土。
[0027]本发明的实施方案:
[0028]通常钢管、波纹钢腹板及其焊接在工厂加工制作完成；向钢管内浇注混凝土则在施工现场完成。
[0029]其基本制作程序为:制作波纹钢腹板一制作钢管一焊接一运到施工现场一吊装就位一向钢管内浇注混凝土。
[0030]应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
【权利要求】
1.一种波纹钢腹板-钢管混凝土翼缘组合截面十字形柱，其特征在于:包括三片钢腹板与四片翼缘，所述三片钢腹板连接在一起形成十字形构件，该十字形构件与四片翼缘连接形成十字形截面柱，所述钢腹板为波纹钢腹板，波纹钢柱腹板形式为曲线形、折线形或梯形，波纹钢腹板呈周期性重复的波纹形边垂直于构件长度方向，波纹钢腹板非波纹形边分别与四片翼缘的宽度中点焊接，所述翼缘为钢管混凝土翼缘，钢管混凝土翼缘包括钢管及其内部的混凝土，混凝土为自密实混凝土。
【文档编号】E04C3/34GK104328862SQ201410683559
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年11月24日 优先权日:2014年11月24日
【发明者】郑廷银, 殷辰豪, 苏文 申请人:南京工业大学