内桁架式钢管混凝土t形柱及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢管混凝土异形柱，尤其是一种内桁架式钢管混凝土异形柱。
【背景技术】
[0002]随着社会的发展和居民生活水平的逐步提高，住户普遍希望住宅内部四角能平整光滑、整齐美观。这就形成了异形柱结构的设计思想。但是，随着高层和超高层建筑逐渐增多，上部荷载的增大，传统的钢筋混凝土异形柱的承载力已不能满足工程上对承载力的要求。
[0003]相比较于传统的钢筋混凝土结构，钢管混凝土柱由于外围钢管对核心区混凝土的套箍作用，柱的受压承载力得到了显著地提高。但是现有的钢管混凝土异形柱仍存在很多问题。
【发明内容】
[0004]申请人经计算和实验研究后发现:如图1所示，图1中交叉的细线为套箍作用方向，现有钢管混凝土异形柱由于截面几何不稳定性以及钢板在受压时会向外鼓曲，套箍作用仅在外凸角点之间的对角线方向存在，使得异形柱的承载力达不到预期的结果。
[0005]发明目的:一个目的是提供一种内桁架式钢管混凝土 T形柱，以解决现有技术存在的上述问题。进一步的目的是提供上述内桁架式钢管混凝土 T形柱的施工方法。
[0006]技术方案:一种内桁架式钢管混凝土 T形柱，包括外包钢管、内桁架和填充混凝土；其中，所述内桁架大致为一柱形框架，包括T形钢、由T形钢焊接而成的内桁架子单元，以及沿T形钢纵向焊接于相邻T形钢腹板上的缀条；所述外包钢管的横截面为Π形或一字形；外包钢管与T形钢的翼缘板固定连接，形成横截面为T形的柱体。
[0007]在进一步的实施例中，所述内填充混凝土为C45以上的混凝土。所述缀条沿T形钢的纵向均匀分布。所述T形钢为2个，所述内桁架子单元为2个，T形钢位于一组相邻的边角处，内桁架子单元位于另一组相邻的边角处；T形钢与内桁架子单元之间的腹板上，以及相邻内桁架子单元之间的腹板上设置有缀条。
[0008]进一步的，本发明提供了一种制作上述内桁架式钢管混凝土 T形柱的方法，该方法主要包括如下步骤:
步骤1.预备或预制T形钢管，将部分T形钢的翼缘板焊接，形成内桁架子单元；
步骤2.在T形钢与内桁架子单元之间的腹板上，以及相邻内桁架子单元之间的腹板上焊接缀条，焊接方式为角焊缝；
步骤3.将Π形或一字形的外包钢管与T形钢的翼缘板焊接，焊接方式为剖口焊或角焊缝；
步骤4.将T形钢管吊装到预定的位置，将钢管的底部与柱脚底部焊接，打磨T形钢管表面的锈迹，刷涂防锈漆；
步骤5.T形钢管安装完毕后，向其内部浇筑填充混凝土，养护至规定龄期。
[0009]有益效果:本发明的异形柱具有承载力高、钢板稳定性强的优点，而且内桁架不会将柱截面分割，浇筑混凝土方便。另外，本发明无需支模和配置钢筋，施工快速方便。
【附图说明】
[0010]图1是现有钢管混凝土 T形柱的套管效用示意图。
[0011]图2是内桁架式钢管混凝土 T形柱的横截面图。
[0012]图3a和图3b是内桁架式钢管混凝土 T形柱的立体结构示意图。
[0013]图4是内桁架式钢管混凝土 T形柱的套箍效应示意图。
[0014]图5是内桁架式钢管混凝土 T形柱受压后的各部分形变的示意图。
【具体实施方式】
[0015]如图2所示，本发明的内桁架式钢管混凝土 T形柱主要包括外包钢管1、内桁架2、缀条3和填充混凝土 4。其中，外包钢管为Π形或一字形(即平钢板)，内桁架由T形钢和缀条组成的，大致成柱形的框架结构。在该实施例中，T形钢的数量为6个，其中有2个T形钢2位于相邻的两个边角处，另外4个T形钢组成2对内桁架子单元2a，即将2个T形钢的翼缘板垂直焊接，两个T形钢的翼缘板成L形。缀条沿T形钢的纵向焊接于其腹板上，在该实施例中缀条有三排，分别焊接于T形钢的腹板与内桁架子单元中的T形钢腹板上，以及相邻内桁架子单元中的T形钢腹板上，缀条位于某正方形的三条边上。外包钢管与T形钢的翼缘板固定连接，形成横截面为T形的柱体。从图2中可见，三个横截面为Π形的外包钢管分别与相邻的T形钢翼缘板焊接固定，一块钢板与相邻的T形钢的翼缘板焊接固定。从整体上看，结构成T形，内部具有三排纵向设置的缀条。
[0016]在实施例中，T形钢和缀条等材料均可以在工厂中预制，而缀条与T形钢，外包钢管与T形钢的焊接也可以在工厂中完成，因此其施工速度非常快，也更加方便，现场施工的内容很少。
[0017]同时，结合图2、图4和图5可知，在该实施例中，通过采用适当的连接方式将异性截面进行分割，转化成若干矩形区域，则套箍效应会得到显著地提高。因此其承载力更高，避免出现现有技术存在的缺陷。从该结构中还可以看出，缀条是纵向设置的，内桁架不会将柱截面分割，浇筑混凝土也十分方便。外包钢管和T形钢形成了混凝土的支模，从而无需现场额外支模，和配制钢筋，施工速度更快，现场施工文明程度更高。
[0018]在其他实施例中，一般来说，内填充混凝土为C45以上的混凝土。缀条沿T形钢的纵向均匀分布。外包钢管的边角处设置有加劲肋。
[0019]如图3a和图3b所示，在该实施例中，T形钢为2个，内桁架子单元(由两个T形钢通过翼缘板垂直焊接而成)为2个，T形钢位于一组相邻的边角处，内桁架子单元位于另一组相邻的边角处；T形钢与内桁架子单元之间的腹板上，以及相邻内桁架子单元之间的腹板上设置有缀条。
[0020]进一步的，本发明提供了一种制作上述内桁架式钢管混凝土 T形柱的方法，该方法主要包括如下步骤:
步骤1.预备或预制T形钢管，将部分T形钢的翼缘板焊接，形成内桁架子单元；
步骤2.在T形钢与内桁架子单元之间的腹板上，以及相邻内桁架子单元之间的腹板上焊接缀条，焊接方式为角焊缝；
步骤3.将Π形或一字形的外包钢管与T形钢的翼缘板焊接，焊接方式为剖口焊或角焊缝；
步骤4.将T形钢管吊装到预定的位置，将钢管的底部与柱脚底部焊接，打磨T形钢管表面的锈迹，刷涂防锈漆；
步骤5.T形钢管安装完毕后，向其内部浇筑填充混凝土，养护至规定龄期。
[0021]施工案例一
在该案例中，内桁架式钢管混凝土T形柱主要由外包钢管、T形钢、缀条和内填充混凝土组成。其中，外包钢管采用3?5_钢板，与T形钢焊接。T形钢与缀条连接形成内桁架子单元。缀条水平连接在T形钢上。T形钢为HfflOOX 100X5X3型钢沿中轴线切割而成，缀条为3mm厚、50mm宽钢条。缀条沿T形钢竖向布置，间距为300mm。内填充混凝土采用C45以上高强混凝土。
[0022]在制作过程中，先将缀条与T形钢连接，形成内桁架子单元，依靠内桁架对外包钢管的连接进行定位和支撑。外包钢管、缀条以及T形钢在工厂内预制成一整体的T形钢管。施工时，将预制号的T形钢管运输吊装到预定安装位置，柱底进行焊接固定后向内浇筑内填充混凝土。
[0023]在承受竖向压力时，内填充混凝土向外膨胀。由于内桁架的拉结，外包钢管对内填充混凝土形成横向向内的约束，使内填充混凝土处于三向受压状态，从而达到提高承载力的效果。
[0024]T形钢管的工厂预制:
T形钢与缀条连接形成内桁架。其中，缀条的端部应超出T形钢腹板中线10mm。二者采用角焊缝进行连接。当外包钢管较厚时，外包钢管与T形钢翼缘采用坡口焊焊接，如果外包钢管较薄，可将其采用角焊缝焊接在T形钢上。
[0025]施工安装过程:
吊装前，应计算T形钢管的受弯和受剪能力，并选择合理的吊装方案。
[0026]T形钢管在吊装时假设剪力全部由内桁架_a承担，每榀桁架承担的剪力应平均分配。控制桁架变形在弹性范围内，并乘以0.8的可靠度系数。
[0027]T形钢管吊装到预定安装位置后，将钢管底部与柱脚底板焊接。然后，打磨表面锈迹，刷涂防锈漆。
[0028]T形钢管安装完毕后，向内部浇筑内填充混凝土，养护到规定龄期。
[0029]总之，本发明在异形钢管的转角处进行拉结，减小了钢板的有效宽度，为钢板平面外变形提供支点，提尚钢板的抗失稳能力并且提尚柱的套雜效应，使钢管混凝土异形柱的承载力显著提高。
[0030]以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种内桁架式钢管混凝土 T形柱，其特征在于，包括外包钢管(I )、内桁架(2 )和填充混凝土( 4);其中， 所述内桁架大致为一柱形框架，包括T形钢(2 )、由T形钢焊接而成的内桁架子单元(2a)，以及沿T形钢纵向焊接于相邻T形钢腹板上的缀条(3);所述外包钢管的横截面为Π形或一字形；外包钢管与T形钢的翼缘板固定连接，形成横截面为T形的柱体。2.如权利要求1所述的内桁架式钢管混凝土T形柱，其特征在于，所述内填充混凝土为C45以上的混凝土。3.如权利要求1所述的内桁架式钢管混凝土T形柱，其特征在于，所述缀条沿T形钢的纵向均匀分布。4.如权利要求1至3任一项所述的内桁架式钢管混凝土T形柱，其特征在于，所述T形钢为2个，所述内桁架子单元为2个，T形钢位于一组相邻的边角处，内桁架子单元位于另一组相邻的边角处^形钢与内桁架子单元之间的腹板上，以及相邻内桁架子单元之间的腹板上设置有缀条。5.制作权利要求1至4任一项所述的内桁架式钢管混凝土T形柱的方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1.预备或预制T形钢管，将部分T形钢的翼缘板焊接，形成内桁架子单元； 步骤2.在T形钢与内桁架子单元之间的腹板上，以及相邻内桁架子单元之间的腹板上焊接缀条，焊接方式为角焊缝； 步骤3.将Π形或一字形的外包钢管与T形钢的翼缘板焊接，焊接方式为剖口焊或角焊缝； 步骤4.将T形钢管吊装到预定的位置，将钢管的底部与柱脚底部焊接，打磨T形钢管表面的锈迹，刷涂防锈漆； 步骤5.T形钢管安装完毕后，向其内部浇筑填充混凝土，养护至规定龄期。
【专利摘要】本发明公开了一种内桁架式钢管混凝土T形柱及其施工方法，其中，所述内桁架式钢管混凝土T形柱包括外包钢管、内桁架和填充混凝土；其中，所述内桁架大致为一柱形框架，包括Ｔ形钢、由T形钢焊接而成的内桁架子单元，以及沿T形钢纵向焊接于相邻T形钢腹板上的缀条；所述外包钢管的横截面为∏形或一字形；外包钢管与T形钢的翼缘板固定连接，形成横截面为T形的柱体。本发明的异形柱具有承载力高、钢板稳定性强的优点，而且内桁架不会将柱截面分割，浇筑混凝土方便。另外，本发明无需支模和配置钢筋，施工快速方便。
【IPC分类】E04C3/34
【公开号】CN105133789
【申请号】CN201510522641
【发明人】伍凯, 张贺, 曹平周, 桑胜涛, 张鹏
【申请人】河海大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年8月24日