技术领域本发明涉及结构工程领域，具体涉及一种大长宽比钢骨混凝土柱及其构造和施工方法。
背景技术：
随着我国城镇化进程的加速，城市用地日趋紧张，城市建筑正逐步从高层向超高层快速发展；高层、超高层建筑对结构竖向构件有着更高的抗震要求，同时，为满足承载能力、刚度等需求，通常只能加大柱的截面尺寸而形成“胖柱”，影响了建筑使用空间。钢骨混凝土由于具有更高的强度、刚度、延性，并能够减小柱截面面积、节约建筑空间，因此广泛应用于高层、超高层建筑。但实际工程中，钢骨混凝土柱常在某一方向上的尺寸受到限制，出现大长宽比矩形截面钢骨混凝土柱，柱中也常采用大长宽比的钢骨。长向钢骨的长度与短向钢骨长度之比为2~3，本文称之为大长宽比钢骨；含大长宽比钢骨的钢骨混凝土柱，本文称为大长宽比钢骨混凝土柱。为使钢骨与混凝土有效协同工作，大长宽比矩形钢骨混凝土柱中需布置多肢封闭箍筋，钢骨腹板上将大量开孔，导致钢骨腹板强度被削弱，影响构件安全性，同时施工操作困难、费时费力；此外，为解决长钢骨腹板与混凝土之间的滑移问题，需在钢骨上布置大量栓钉，这也将造成施工操作困难。然而，现行规范《钢骨混凝土结构技术规程》（YB9082）、《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ138）等相关设计规范中多为方柱的构造要求，没有对大长宽比钢骨混凝土柱做出相应的规定，国内外均缺乏相关试验研究和理论分析。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种大长宽比钢骨混凝土柱及其构造和施工方法，以解决实际工程中，箍筋穿腹板施工困难大、工期长的问题，填补了大长宽比钢骨混凝土柱构造和施工上的技术空白。具体的技术方案如下：一种大长宽比钢骨混凝土柱，包括钢骨架和混凝土，所述钢骨架包括钢骨、箍筋、栓钉和纵筋；所述钢骨由钢骨翼缘和钢骨腹板连接构成；所述钢骨腹板上设有腹板孔；所述箍筋包括多组U型箍筋和多条封闭箍筋；每组U型箍筋由两个U型箍筋构成，分别从钢骨腹板两侧穿过钢骨腹板连接成封闭结构的箍筋；所述封闭箍筋置于钢骨腹板两侧，与设在钢骨腹板两侧、靠近钢骨腹板及钢骨腹板孔处的纵筋绑扎；所述栓钉设在钢骨腹板较长一侧，栓钉与箍筋交错布置；混凝土浇筑在钢骨架上。进一步，上述大长宽比钢骨混凝土柱通过如下方法构造而成，主要包括如下步骤：1）准备多组U型箍筋和多条封闭箍筋；所述每组U型箍筋由两个U型箍筋构成；2)在钢骨腹板上每间隔3~5倍箍筋间距打孔，所述每组U型箍筋中的一个U型箍筋从腹板孔的一侧穿过，另一个U型箍筋从腹板孔的另一侧穿过，再将这两个U型箍筋焊接起来，形成一个封闭结构的箍筋；3）将步骤1）所述的封闭箍筋，置于钢骨腹板两侧；4）在钢骨腹板两侧、靠近钢骨腹板及腹板开孔处设置纵筋，并与2）和3）所述的箍筋绑扎；5）在钢骨腹板的较长一侧上设置栓钉，栓钉固定在钢骨腹板上；6）栓钉与箍筋竖直方向上交错布置。大长宽比钢骨混凝土柱主要由上述步骤构造而成，但不限于上述步骤所述的流程顺序。优选地，上述构造方法步骤2）中所述U型箍筋为对称或不对称U型；每组U型箍筋可以连接构成一个封闭的多边形结构。优选地，上述构造方法步骤3）中所述封闭箍筋为矩形。优选地，上述构造方法步骤5）中所述栓钉通过焊接的方式固定在钢骨腹板上。优选地，上述构造方法步骤5）中所述栓钉竖向间距为1~2倍箍筋间距。进一步，本申请还提供了通过上述方法构造而成的一种大长宽比钢骨混凝土柱的施工方法，主要包括如下步骤：1）在钢骨腹板的纵向间隔3-5倍箍筋间距开腹板孔；2）在钢骨腹板的较长一侧上设置栓钉，栓钉固定在钢骨腹板上，栓钉与腹板上开的孔错开，不在一个水平面上；3）准备多组U型箍筋和多条封闭箍筋；所述每组U型箍筋由两个U型箍筋构成；4）在钢骨腹板两侧、靠近钢骨腹板及腹板开孔处设置纵筋；5）所述每组U型箍筋中的一个U型箍筋从腹板孔的一侧穿过，另一个U型箍筋从腹板孔的另一侧穿过，再将这两个U型箍筋焊接起来，形成一个封闭结构的箍筋；6）将3）所述的封闭箍筋，置于钢骨腹板两侧；7）将5）和6）所述的箍筋与4）设置的纵筋绑扎；8）支模，浇筑混凝土。在实际的现场应用中，钢骨架中还布置多条其他钢筋，以增强混凝土柱的强度。所述其他钢筋与钢骨架绑扎在一起。优选地，上述施工方法中，步骤1）所述钢骨腹板上的孔的面积大于箍筋的截面积。有益效果：与现有技术相比，本申请提供的一种大长宽比钢骨混凝土柱及其构造和施工方法，减少了腹板开洞，降低了生产成本、提高了安装速度、降低了人工成本；同时降低施工难度，缩短工期，节约建造成本；具体来讲，1）腹板开洞量减少了2/3；穿钢筋的工作量减少了2/3；焊接工作量减少了2/3，且极大的减少了工人的工作量；2）通过本申请提供的大长宽比钢骨混凝土柱的构造及其施工方法约束了钢骨腹板与混凝土间的滑移；3）减少了栓钉量，降低了建设成本和工作量；4）保证了钢骨混凝土柱的抗震性能的同时，降低了施工难度，缩短施工周期，减少建设成本。附图说明图1为本发明大长宽比钢骨混凝土柱的钢骨架的正视图；图2为本发明图1的1-1剖面图；图3为本发明图1的2-2剖面图；图4为钢骨架的侧视图；图中：1-钢骨腹板，2-封闭箍筋，3-U型箍筋，4-钢骨翼缘，6-栓钉，7-纵筋，8-单倍箍筋间距，9-单倍箍筋间距，10-三倍箍筋间距，11-钢骨腹板，12-腹板孔。具体实施方式下面将结合附图和实施例，对本发明的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1如图1-4所示，为本申请的大长宽比钢骨混凝土柱的钢骨架的结构示意图，从图中可以看出，架体包括钢骨1、箍筋、栓钉6和纵筋7；所述钢骨由钢骨翼缘4和钢骨腹板11构成；所述钢骨腹板11上设有腹板孔12，所述箍筋包括多组U型箍筋3和多条封闭箍筋2；每组U型箍筋3由两个U型箍筋3构成，分别从钢骨腹板11两侧穿过钢骨腹板11连接成封闭结构的箍筋；所述封闭箍筋2置于钢骨腹板11两侧，与设在钢骨腹板11两侧、靠近钢骨腹板11及腹板孔12处的纵筋7绑扎；所述栓钉设在钢骨腹板11较长一侧，栓钉6与箍筋竖直方向上交错布置。1.通过上述钢骨架构造大长宽比钢骨混凝土柱，具体步骤如下，1）准备多组U型箍筋和多条封闭箍筋；所述每组U型箍筋由两个U型箍筋构成；2)在钢骨腹板上每间隔3~5倍箍筋间距打孔，所述每组U型箍筋中的一个U型箍筋从腹板孔的一侧穿过，另一个U型箍筋从腹板孔的另一侧穿过，再将这两个U型箍筋焊接起来，形成一个封闭结构的箍筋；3）将步骤1）所述封闭箍筋，置于钢骨腹板两侧；4）在钢骨腹板两侧、靠近腹板及腹板开孔处设置纵筋，并与步骤2)和3）所述的箍筋绑扎；5）在钢骨腹板上较长一侧上设置栓钉，栓钉固定在钢骨腹板上；6）栓钉与箍筋在竖直方向上交错布置。2.大长宽比钢骨混凝土柱的施工方法，主要包括如下步骤：1）在钢骨腹板的纵向间隔3-5倍箍筋间距开腹板孔；2）在钢骨腹板的较长一侧上设置栓钉，栓钉固定在钢骨腹板上，栓钉与腹板上开的孔错开，不在一个水平面上；3）准备多组U型箍筋和多条封闭箍筋；所述每组U型箍筋由两个U型箍筋构成；4）在钢骨腹板两侧、靠近钢骨腹板及腹板开孔处设置纵筋5）所述每组U型箍筋中的一个U型箍筋从腹板孔的一侧穿过，另一个U型箍筋从腹板孔的另一侧穿过，再将这两个U型箍筋焊接起来，形成一个封闭结构的箍筋；6）将步骤3）所述的封闭箍筋，置于钢骨腹板两侧；7）将步骤5）安装好后的U型箍筋与步骤6）的封闭箍筋以及步骤4）设置的纵筋绑扎；8）支模，向U型箍筋、封闭箍筋、纵筋围成的结构中浇筑混凝土。上述提供的构造及施工方法具有如下优点：1）减少了腹板开洞，降低了生产成本、提高安装速度、降低人工成本；2）减少了箍筋的穿筋工作量，进一步减少了焊接量，简化了施工工序，节约了施工工期。3）保证了钢骨腹板与混凝土间的约束，并减少了栓钉的用量；4）既能满足钢骨混凝土柱的抗震性能，又能减少施工工序，降低施工难度，缩短工期，节约建造成本。实施例2本实施例以某超高层住宅建筑为例，该工程采用钢筋混凝土框架-核心筒结构。设计的柱为该项目低层的框架柱，剪跨比小于2。箍筋如全不穿过腹板，则施工简单，但钢骨腹板和混凝土的结合可能较差；箍筋如全穿过腹板，致使钢骨腹板大量开孔，削弱了钢骨腹板强度，并大幅增加了施工难度和施工周期，但钢骨腹板和混凝土的结合可能较好。按规范要求，该钢骨混凝土柱箍筋间距为100mm。采用本发明大长宽比钢骨混凝土柱的构造形式及其施工方法。在靠近腹板孔的地方，设置纵筋；腹板间隔3倍箍筋间距穿孔，即间隔300mm穿孔。将每组U型箍筋从钢骨腹板两侧穿过腹板孔，并焊接成一个封闭的箍筋。将封闭箍筋置于钢骨腹板两侧，并与前述焊接成封闭的箍筋以及纵筋绑扎，形成一个整体。在钢骨腹板上设置栓钉，栓钉竖向间距100mm，与箍筋交错布置。由此可见，本申请提供的一种大长宽比钢骨混凝土柱的构造形式及其施工方法减少了腹板开洞，降低了生产成本、提高安装速度、降低人工成本；同时减少了箍筋的穿筋工作量，进一步减少了焊接量，简化了施工工序，节约了施工工期；而且在保证了钢骨腹板与混凝土间的约束同时，减少了栓钉的用量；本申请提供的大长宽比钢骨混凝土柱既能满足钢骨混凝土柱的抗震性能，又能减少施工工序，降低施工难度，缩短工期，节约建造成本。