一种CFST薄壁箱形截面构件的制作方法

本发明涉及钢管混凝土构件，具体涉及一种cfst薄壁箱形截面构件。

背景技术：

目前，我国的房屋建筑中的钢管混凝土构件主要采用钢管或方钢管的内填充混泥土作为结构承重构件。钢管混凝土构件既能用作受弯构件、轴压构件也能用作压弯（拉弯）构件应用于建筑结构的各个部位。传统的钢薄壁箱形构件至少存在三个问题，一是角部的钢板焊接采用对接焊缝，对于厚板情况焊接工艺复杂，且容易产生较大的焊接残余应力和焊接残余变形；二是在截面高度较高时，腹板的钢板容易发生局部屈曲，从而导致钢材性能无法得到充分利用；三是对于跨高比较大的钢薄壁箱形构件，一般是整体稳定性起控制作用，钢材的强度无法得到充分利用。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种钢管混凝土（cfst）薄壁箱形截面构件，用以解决钢薄壁箱形构件的焊接残余应力和稳定性差的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种cfst薄壁箱形截面构件，包括多个钢管和薄壁钢板，还包括混凝土，钢管和薄壁钢板连接组成规则的钢管混凝土构件箱形截面，其中钢管位于箱形截面的各个转角部位，钢管与薄壁钢板焊接，可在钢管内或整个箱形截面内填充混凝土。

上述方案中钢管的直径不小于钢管混凝土（cfst）薄壁箱形截面构件高度的1/5，钢管的厚度不小于4mm，且直径与壁厚之比小于100。薄壁钢板厚度不小于2.5mm。

上述方案中根据两端简支单跨受弯构件实际受力需要，可在位于整个箱形截面受压区的钢管内填充混凝土，位于受拉区的钢管内不填充混凝土。

上述方案中根据支座简支连续跨受弯构件的实际受力需要，可在所有钢管内填充混凝土。

上述方案中根据轴心受压构件实际受力需要，在钢管内和箱形截面内填充混凝土。

上述方案中根据压弯（拉弯）构件实际受力需要，在箱形截面内填充混凝土。位于整个箱形截面受压区的钢管内填充混凝土，位于受拉区的钢管内不填充混凝土。

上述方案中根据拱形构件实际受力需要，在箱形截面内填充填充混凝土。钢管内不填充混凝土。

上述方案中所述钢管的截面为矩形、正方形、三角形或其它多边形状。钢管与薄壁钢板可组成矩形、正方形、三角形和梯形等各种多边形状截面的构件，以满足不同受力情况的需要。

有益效果：

（1）避免传统钢薄壁箱形构件的残余应力和稳定性差的问题

cfst薄壁箱形截面构件集钢管混凝土、钢薄壁箱形构件的优点于一身，构件平面的四个侧面为平面，便于与其它构件连接；构件中的钢管设置于整个截面的转角处，有效的避免了转角处存在严重的残余应力问题。设置在转角处的钢管内一旦填充混凝土形成钢管混凝土部件，可充分发挥混凝土与钢管之间组合效应，具有承载能力高、抗震性能好的优点，可进一步提高其整体稳定性，还可提高腹板钢板的局部稳定。故cfst薄壁箱形截面构件有效地利用材料性能，达到进一步提高材料利用率的目的。

（2）广泛的适用性和经济性

cfst薄壁箱形截面构件中的钢管混凝土与薄壁钢板形成组合结构，作为整体共同承担外荷载，大大提高整个构件的刚度且不占用额外的建筑空间。cfst薄壁箱形截面构件适用于各类建筑中作为大跨度受弯构件、轴心受压构件和压弯或拉弯构件，成为各类建筑的主要竖向承重构件（竖向承重墙、柱）和抗侧力构件（剪力墙、抗侧桁架）的主要组成部分。cfst薄壁箱形截面构件根据使用时的不同受力情况和施工条件，构件可灵活选用各种截面形状和尺寸。由于钢管和箱形截面将整个构件截面分割成几个独立的封闭空间，可根据实际受力需要决定在哪个钢管或箱形截面内填充混凝土。比常规钢管混凝土构件能有效减轻自重，降低造价。具有轻质高强、抗震性能好、施工速度快和可重复利用等特点。

（3）外形美观

本发明具有外形独特、优美，视觉效果好的优点。

（4）施工简便、建造速度快

这种cfst薄壁箱形截面构件质量轻，运输、安装均很方便，能够确保工程施工进度，且施工现场清洁无污染与无噪声。其建造可采用模块化施工，建造速度快。建造时可分段化、模块化工厂化预制各个部件，运抵施工现场后可方便的吊装、焊接就位，然后浇筑钢管内或箱型截面内的混凝土。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是图1中的构件截面详图；

图3是本发明实施例2的结构示意图；

图4是图3中的构件截面详图；

图5是本发明实施例3的结构示意图；

图6是图5中的构件截面详图；

图7是本发明实施例4的结构示意图；

图8是图7中的构件截面详图；

图9是本发明实施例5的结构示意图；

图10是图9中的构件截面详图；

图中：1-薄壁钢板，2-钢管，3-混凝土，4-钢管混凝土。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

实施例1：

结合图1、图2所示，这种实施方式的cfst构件为封闭箱型截面，钢管位于截面转角部位，钢管2与薄壁钢板1焊接连接。位于整个截面中和轴受压一侧的钢管2内填充混凝土3形成钢管混凝土4承受由弯矩引起的压应力，可有效提高整个构件的受弯承载力，位于整个截面中和轴受拉压一侧的钢管2内不填充混凝土3，可有效降低整个构件的自重和造价。本实施方式中的构件截面整体呈矩形，还可以设计为正方形、三角形、梯形等其他多边形状的截面形式，构件可拆分成几个部分工厂化预制，现场焊接组装。

所述钢管优选为圆钢管。

本发明将钢管混凝土与薄壁钢板巧妙组合形成了一种新型cfst箱形截面受弯构件，钢管混凝土4与薄壁钢板2结合形成组合截面共同工作，利用钢管混凝土4的抗压性能好与钢管2、薄壁钢板1的抗拉、抗剪性能好的特点，有效的减低构件的截面自重、降低造价，增大构件自身刚度，同时使整个cfst箱形截面受弯构件的抗弯、抗剪性能更好，整体刚度更大，故称为cfst薄壁箱形截面构件，适用于大跨度建筑中的大跨度受弯构件。该类构件既方便与其它构件的连接，又避免了常规箱形截面转角处残余应力严重影响构件整体受力性能的缺点，实际上是将钢管混凝土与钢薄壁箱形构件的优点集于一身，是一种新型的cfst薄壁箱形截面构件。

实施例2：

结合图3、图4，本实施方式的结构与实施例1不同之处在于，所有钢管2内均填充混凝土3形成钢管混凝土4。图中为箱形截面构件，还可以设计为正方形、三角形、梯形等其他多边形状的截面形式。构件可拆分成几个部分工厂化预制，现场焊接组装。其它构件与实施例1相同。

实施例3：

结合图5、图6所示，本实施部分为承受轴心压力的cfst薄壁箱形截面构件，钢管2和箱形截面内填充混凝土3形成钢管混凝土4。图中为箱形截面构件，还可以设计为正方形、三角形、梯形等其他多边体形状的截面形式。构件可拆分成几个部分工厂化预制，现场焊接组装。其它构件与实施例1相同。

实施例4：

结合图7、图8所示，本实施部分为承受压弯（拉弯）荷载的cfst薄壁箱形截面构件，受拉应力一侧或压应力较小一侧的钢管2内和箱形截面内填充混凝土3形成钢管混凝土4。图中为箱形截面构件，还可以设计为正方形、三角形、梯形等其他多边形状的截面形式。其它构件与实施例1相同。

实施例5：

结合图9、图10所示，本实施部分为拱形cfst薄壁箱形截面构件，钢管2内不填充混凝土3，箱形截面内填充混凝土3形成钢管混凝土4。图中为箱形截面构件，还可以设计为正方形、三角形、梯形等其他多边形状的截面形式。构件可拆分成几个部分工厂化预制，现场焊接组装。其它构件与实施例1相同。