钢管混凝土柱传力构造

1.本实用新型涉及工程结构技术领域，特别涉及一种钢管混凝土柱传力构造。


背景技术：

2.相关技术中，为解决钢管混凝土柱的钢管和混凝土柱难以共同受力，采用在混凝土中加入传力构件的设计，以使外荷载能够传递至钢管混凝土柱的核心混凝土上，解决钢管和混凝土柱难以共同受力的问题。混凝土传力构件多采用工字钢梁的设计，工字钢梁的传力机制存在不够简单清晰，传力效果不够好的问题，且在工程中的用钢量较大，使得工程的成本提高。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种钢管混凝土柱传力构造，能够有效解决钢管混凝土柱的钢管与混凝土难以共同受力的技术问题。
4.根据本实用新型的实施例的钢管混凝土柱传力构造，包括：钢管壁，内部浇注有混凝土，构成所述钢管混凝土柱的主体部分；t型钢梁，与所述钢管壁固定连接，可设置在楼层节点处，所述t型钢梁贯穿于所述钢管混凝土柱的径向方向；内环肋，与所述t型钢梁和所述钢管壁固定连接。
5.根据本实用新型实施例的钢管混凝土柱传力构造，至少具有如下有益效果：t型钢梁作为主传力构件，内环肋作为次传力构件，能够将外荷载传递至钢管混凝土柱的核心混凝土上，从而有效解决钢管混凝土柱的钢管壁与混凝土难以共同受力的技术问题，提高了混凝土的工作系数。采用t型钢梁作为主传力构件，还能够节省用钢量，节省了建筑施工的成本。
6.根据本实用新型的一些实施例，所述内环肋设置有两个，第一内环肋水平设置于所述t型钢梁的上部，第二内环肋水平设置于所述t型钢梁的下部。
7.根据本实用新型的一些实施例，所述t型钢梁两端延伸至所述钢管壁外侧。
8.根据本实用新型的一些实施例，所述t型钢梁设置有多个，多个所述t型钢梁相互垂直，且多个所述t型钢梁交叉连接。
9.根据本实用新型的一些实施例，多个所述t型钢梁形成十字交叉或井字交叉形式。
10.根据本实用新型的一些实施例，所述钢管壁、所述t型钢梁和所述内环肋通过焊接方式固定。
11.根据本实用新型的一些实施例，所述内环肋的厚度与所述t型钢梁的厚度相同。
12.根据本实用新型的一些实施例，所述钢管混凝土柱的横截面为矩形，所述t型钢梁与所述钢管壁相对的两个侧面垂直。
13.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
14.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
15.图1为本实用新型实施例钢管混凝土柱传力构造的分解示意图；
16.图2为本实用新型实施例钢管混凝土柱传力构造的装配示意图；
17.图3为本实用新型实施例钢管混凝土柱传力构造的俯视图。
18.附图标记：
19.钢管壁110、t型钢梁120、内环肋130、第一内环肋131、第二内环肋132。
具体实施方式
20.下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
21.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
22.在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个及两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
23.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
24.参照图1、图2和图3，在本实用新型一些实施例中，钢管混凝土柱传力构造包括钢管壁110，t型钢梁120和内环肋130。钢管壁110作为钢管混凝土柱的外壁，在钢管壁110的内部浇注有混凝土，用于构成钢管混凝土柱的主体部分；t型钢梁120与钢管壁110固定连接，可设置在楼层节点处，t型钢梁120贯穿于钢管混凝土柱的径向方向，可以理解的是，径向方向为混凝土柱横截面内与钢管壁110垂直的方向；内环肋130与t型钢梁120和钢管壁110固定连接，内环肋130用于增加t型钢梁120与钢管壁110之间的稳定性。t型钢梁120不仅与靠近钢管壁110的混凝土相接触，还与靠近混凝土柱轴心的混凝土相接触，当外荷载作用于钢管壁110时，外荷载传递到与钢管壁110固定连接的t型钢梁120上，t型钢梁120将外荷载传递到混凝土中，包括靠近钢管壁110的混凝土和靠近混凝土柱轴心的混凝土。
25.t型钢梁120作为主传力构件，内环肋130作为次传力构件，能够将外荷载传递至钢管混凝土柱的核心混凝土上，从而有效解决钢管混凝土柱的钢管壁110与混凝土难以共同受力的技术问题，提高了混凝土的工作系数。采用t型钢梁120作为主传力构件，改善了传力构件的截面形式，使得传力机制更加清晰，不仅实现了传力效果好的目的，还能够节省用钢量，节省了建筑施工的成本。
26.本实用新型一些实施例中，t型钢梁120设置在每个楼层节点处。当然，也可以每两
个楼层节点处设置一个t型钢梁120，或者只在一个楼层节点处设置t型钢梁120，t型钢梁120的数量和位置可根据实际情况而定。
27.楼层节点处的楼层梁与钢管壁110连接，竖向外荷载首先传给柱的钢管壁110，再通过t型钢梁120传至内部混凝土，使钢管壁110和管内混凝土共同工作，并符合平截面变形。所以，将t型钢梁120设置在楼层节点处，能够使外荷载的传递路径短，传递效果好。
28.参照图2，在本实用新型一些实施例中，内环肋130设置有两个，包括第一内环肋131和第二内环肋132。第一内环肋131水平设置于t型钢梁120的上部，第二内环肋132水平设置于t型钢梁120的下部。内环肋130作为次传力构件，可增加t型钢梁120与钢管壁110之间的稳定性，第一内环肋131和第二内环肋132固定t型钢梁120，能有效避免在浇注混凝土的过程中，t型钢梁120偏移预先设置的位置而导致传力效果不佳。
29.在本实用新型一些实施例中，t型钢梁120的两端延伸至钢管壁110的外侧，因此楼房的其他结构能够与t型钢梁120外伸端连接，竖向外荷载直接传递给钢管混凝土柱的t型钢梁120，再通过t型钢梁120传递至内部混凝土，外荷载可以更直接地传递至混凝土，使钢管壁110和管内混凝土共同工作，进一步提高混凝土的工作系数。
30.在本实用新型一些实施例中，t型钢梁120设置有两个，两个t型钢梁120相互垂直，且两个t型钢梁120交叉连接。对于大截面的钢管混凝土柱，一个楼层节点处需要多个t型钢梁120，并且将相互垂直的两种t型钢梁120焊接起来，形成十字交叉或井字交叉的形式。两个t型钢梁120可以上下叠置焊接，也可以将其中一个截断，再对接在另一个t型钢梁120两侧并焊接。在大截面的钢管混凝土柱中，采用至少两个t型钢梁120才能够保证外荷载能较好地传输至核心混凝土柱上，从而解决了钢管混凝土柱的钢管壁110与混凝土难以共同受力的技术问题，提高了混凝土的工作系数。
31.在本实用新型一些实施例中，钢管壁110、t型钢梁120和内环肋130间通过焊接方式固定。可以理解的是，钢管壁110、t型钢梁120和内环肋130采用的焊接方式可以是熔透焊或电渣焊，熔透焊和电渣焊适用于大型铸件、锻件的焊接，并且焊缝质量高。
32.在本实用新型一些实施例中，内环肋130的厚度与t型钢梁120的厚度相同。内环肋130和t型钢梁120的厚度一致，可以保证内环肋130和t型钢梁120竖直方向传递的外荷载能同时到达混凝土，以达到更好的传递效果。
33.在本实用新型一些实施例中，钢管混凝土柱的横截面为矩形，t型钢梁120与钢管壁110相对的两个侧面垂直，例如前侧和后侧。矩形截面的混凝土柱受力合理，施工方便，t型钢梁120垂直于钢管壁110的两个相对的侧面，能够更好地将来自钢管壁110上的外荷载传递到混凝土柱上，提高混凝土的工作系数。需要说明的是，钢管混凝土柱传力构造也可以适用于圆柱形钢管混凝土柱中。
34.以下说明设置两种不同的传力构造的对比情况：
35.建立相同的矩形钢管混凝土柱有限元模型，选取矩形钢管混凝土柱截面尺寸为800mm
×
1200mm，钢管壁厚16mm，单层，层高5000mm。本构关系模型和计算模型均相同，且分析中不考虑钢管与核心混凝土界面间摩擦粘结作用。
36.在楼层节点区矩形钢管混凝土柱内钢管壁上设置工字钢梁及内环肋，其中工字钢梁为1000mm
×
300mm
×
13mm
×
24mm；内环肋的肋宽50mm、厚24mm，且与工字钢梁上下端部连接。
37.计算分析得，核心混凝土极限承载力n
1cmax
＝3.019
×
104kn，钢管壁承载力n
1s
＝2.334
×
104kn，设置传力构件的矩形钢管混凝土柱极限承载力n
1max
＝5.354
×
104kn。在弹性阶段，混凝土工作承担系数a
1c
＝0.674；进入塑性后混凝土工作承担系数逐渐减小，当达到最大承载力时，混凝土工作承担系数a
1c
＝0.564。
38.在楼层节点区矩形钢管混凝土柱内钢管壁上设置t型钢梁及内环肋，其中t型钢梁为1000mm
×
300mm
×
13mm
×
24mm；内环肋的肋宽50mm、厚24mm，且与t型钢梁上部连接。
39.计算分析得，核心混凝土极限承载力n
2cmax
＝3.012
×
104kn，钢管壁承载力n
2s
＝2.324
×
104kn，设置传力构件的矩形钢管混凝土柱极限承载力n
2max
＝5.336
×
104kn。在弹性阶段，混凝土工作承担系数a
2c
＝0.674；进入塑性后混凝土工作承担系数逐渐减小，当达到最大承载力时，混凝土工作承担系数a
2c
＝0.564。
40.有限元计算结果对比分析
[0041][0042]
设置t型钢梁120为主传力构件，不仅与设置工字钢梁同样实现了混凝土柱承载能力的提高，而且节省了用钢量。
[0043]
上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。