一种城市轨道交通高架车站的型钢混凝土柱及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工程领域，尤其涉及一种应用于桥建合一的桥梁结构和房建结构上的城市轨道交通高架车站的型钢混凝土柱及其制备方法。
【背景技术】
[0002]由于建筑空间规划需求和外形限制，型钢混凝土组合柱结构作为一种极具魅力的组合结构形式，与同等截面的钢筋混凝土柱结构相比，其承载力和刚度有明显的提高，并具备更好的延性，已经日益广泛地应用于各类建筑结构中，为顺应城市发展需求，确保结构安全，产生了很大的经济、社会和环境效益。
[0003]现有的型钢混凝土柱结构在桥建合一的桥梁结构和房建结构上的应用并不多见，且在承压性能、变形能力、耐疲劳以及抗冲击性上仍有很多不足。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于，提供一种城市轨道交通高架车站的型钢混凝土柱及其制备方法，型钢混凝土柱具有良好的承压性能，变形能力强，耐疲劳，抗冲击性能好；满足结构安全和工程经济，也涉及现场施工的可行性和工序安排。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种城市轨道交通高架车站的型钢混凝土柱及其制备方法，包括以下步骤:准备钢材或钢板用以制备第一型钢部，第一型钢部包括第一腹板和分别连接在第一腹板相对两端部的第一翼缘板；在第一腹板上开设供贯通用的多个孔位；对第一腹板和第一翼缘板进行定位焊，控制第一腹板拼接缝和第一翼缘板拼接缝之间的间距，以避免焊缝交叉和焊缝缺陷的集中，组立第一型钢部；制备第二型钢部以及第三型钢部，第二型钢部包括第二腹板和连接在第二腹板一端部的第二翼缘板，第三型钢部包括第三腹板和连接在第三腹板一端部的第三翼缘板；组装第二型钢部以及第三型钢部分别在第一型钢部的第一翼缘板的相对两侧，形成十字形型钢柱；在第一型钢部、第二型钢部以及第三型钢部上分别焊接栓钉。
[0006]其中，第一型钢部呈Η形，第二型钢部以及第三型钢部由相同的制备第一型钢部的步骤得到的另一第一型钢部经切割而成。
[0007]其中，准备钢材或钢板用以制备第一型钢部的步骤包括:清理钢材或钢板上的铁锈和油污、确认钢材的型号规格和质量、对钢板或钢材进行拼接以及对拼接后的钢板或钢材进行切条的步骤。
[0008]其中，在第一腹板上开设供贯通用的多个孔位的步骤采用钻模钻孔的方式，其包括:钻模由中碳钢制成经淬火处理镶在模板上，将数块钢板重叠起来，点焊固定，并用夹具夹紧进行同步钻孔，用以提高钻孔效率。
[0009]其中，对第一腹板和第一翼缘板进行定位焊的步骤中，使用较大的热输入进行定位焊，以防焊缝开裂；第一腹板拼接缝和第一翼缘板拼接缝之间的间距尺寸至少为200mm，并且焊接高度小于焊缝高度的2/3，用以使第一型钢部在组立、焊接至运送的过程中不超过规定的变形量。
[0010]其中，对第一腹板和第一翼缘板进行定位焊的步骤中，还包括控制定位焊截面尺寸的步骤，用以使焊缝施焊后能够全部重熔。
[0011]其中，制备第一型钢部、第二型钢部或第三型钢部的步骤还包括对钢材或钢板进行矫直、矫平以及坡口开制的步骤。
[0012]其中，组装第二型钢部以及第三型钢部分别在第一型钢部的第一翼缘板的相对两侦牝形成十字形型钢柱的步骤之前还包括:清除焊接区域内的铁锈、氧化皮、皮溅以及毛边的步骤。
[0013]其中，组装第二型钢部以及第三型钢部分别在第一型钢部的第一翼缘板的相对两侦牝形成十字形型钢柱的步骤之后还包括以下步骤:检查十字形型钢柱是否产生变形，若发现变形，进行机械矫正或采用火焰矫正；其中:火焰矫正时，加热温度控制在650°C。
[0014]其中，还包括:超声波探伤检测的步骤，其中:确定焊缝内部存在超标缺陷时，根据缺陷的位置和深度，使用砂轮打磨或碳弧气刨清除缺陷，焊补时在坡口内起弧，熄弧时填满弧坑，焊缝长度大于100mm。
[0015]为解决上述技术问题，本发明还提供了另一种技术方案、一种城市轨道交通高架车站的型钢混凝土柱，应用于桥建合一的桥梁结构和房建结构上，包括:型钢柱、排布在型钢柱外周的构造钢筋和箍筋以及包覆在型钢柱、构造钢筋和箍筋外部的混凝土包覆体；型钢柱包括:第一型钢部、第二型钢部以及第三型钢部，第一型钢部包括第一腹板和分别连接在第一腹板相对两端部的第一翼缘板，第二型钢部包括第二腹板和连接在第二腹板一端部的第二翼缘板，第三型钢部包括第三腹板和连接在第三腹板一端部的第三翼缘板，其中:第二型钢部的第二腹板和第三型钢部的第三腹板分别连接第一型钢部第一翼缘板的相对两侧；在第一型钢部第一翼缘板的外侧、第二型钢部第二翼缘板的外侧以及第三型钢部第三翼缘板的外侧上分别焊接有多个栓钉。
[0016]本发明所提供的城市轨道交通高架车站的型钢混凝土柱及其制备方法，具有如下有益效果:
[0017]第一、通过第一型钢部、第二型钢部以及第三型钢部组装形成十字形型钢柱，周边配制钢筋和箍筋的框架柱构件，具有良好的承压性能，变形能力强，耐疲劳，抗冲击性能好。
[0018]第二、在型钢混凝土组合柱和框架横梁相连接的梁柱节点位置设置连接套筒，以供框架横梁的横向主筋和纵向主筋穿过并能进行紧固，一方面能够保证梁柱节点施工安全，降低施工风险，另一方面能够提升施工效率，节省工期。
[0019]第三、型钢混凝土组合柱和承台通过柱脚结构相连接，可以保证型钢混凝土组合柱的准确定位，能有效的承受城市轨道交通高架车站上部结构的自重和列车运动荷载，在抗震方面也有着良好性能。
[0020]第四、制备及施工方法合理，既能满足结构安全和工程经济，也涉及现场施工的可行性和工序安排。
【附图说明】
[0021]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1是本发明实施例城市轨道交通高架车站的型钢混凝土柱的立面结构示意图。
[0023]图2是本发明实施例城市轨道交通高架车站的型钢混凝土柱的侧面结构示意图。
[0024]图3是本发明实施例城市轨道交通高架车站的型钢混凝土柱的型钢柱的放大结构示意图。
[0025]图4是本发明实施例城市轨道交通高架车站的型钢混凝土柱的配筋的断面结构示意图。
[0026]图5是本发明实施例城市轨道交通高架车站的型钢混凝土柱的梁柱节点的配筋构造示意图。
[0027]图6是本发明实施例城市轨道交通高架车站的型钢混凝土柱如图5所示A-A的截面结构示意图。
[0028]图7是本发明实施例城市轨道交通高架车站的型钢混凝土柱如图5所示B-B的截面结构示意图。
[0029]图8是本发明实施例城市轨道交通高架车站的型钢混凝土柱的柱脚结构的放大结构示意图。
[0030]图9是本发明实施例城市轨道交通高架车站的型钢混凝土柱如图8所示C-C的截面结构示意图。
[0031]图10是本发明实施例城市轨道交通高架车站的型钢混凝土柱如图8所示D-D的截面结构示意图。
[0032]图11是本发明实施例城市轨道交通高架车站的型钢混凝土柱如图8所示E-E的截面结构示意图。
【具体实施方式】
[0033]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034]本发明公开了一种城市轨道交通高架车站的型钢混凝土柱的制备方法，用以制备应用于桥建合一结构上的型钢混凝土柱，包括以下步骤:
[0035]步骤S10，准备钢材或钢板用以制备第一型钢部，第一型钢部包括第一腹板和分别连接在第一腹板相对两端部的第一翼缘板；
[0036]本实施例中，第一型钢部呈Η形，准备钢材或钢板用以制备第一型钢部的步骤包括:清理钢材或钢板上的铁锈和油污、确认钢材的型号规格和质量、对钢板或钢材进行拼接以及对拼接后的钢板或钢材进行切条的步骤。此外，对设计长度超出实际进料长度，须在下料前进行焊接的板材，一般不允许单条拼接，拼接钢板必须整张钢板按拼接长度拼接之后再切条。为了避免焊缝交叉和焊缝缺陷的集中，第一型钢部的第一翼缘板拼接缝和第一腹板拼接缝的间距不应小于200mm。
[0037]步骤S20，在第一腹板上开设供贯通用的多个孔位；
[0038]本实施例中，型钢混凝土组合柱和框架横梁相连接的梁柱节点位置及型钢混凝土组合柱和承台相连接的柱脚结构部分的主筋和第一型钢部的第一腹板位置冲突，需在第一腹板上开设孔径以满足钢筋的贯通要求。由于设计要求第一型钢部上孔径较大，孔位较多，精度要