穿孔肋拉杆约束矩形钢管混凝土柱的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种穿孔肋拉杆约束矩形钢管混凝土柱，包括加劲肋、拉杆、矩形钢管、混凝土。所述加劲肋为条带形钢板，其厚度与钢管壁厚相同。所述加劲肋上拉杆穿过部位应开孔，孔大小恰能穿过拉杆。所述加劲肋在钢管管壁内部周边均匀布置，垂直于钢管壁采用焊接方法安装。所述拉杆采用普通拉杆或钢筋，垂直穿过矩形钢管的管壁，沿柱高长边，短边以适当间距交错布置。所述拉杆端部与钢管壁采用焊接或螺栓连接。本发明中加劲肋与约束拉杆相互协调，能延缓钢管壁与混凝土之间的粘结滑移，缓解钢管壁的局部面外变形，提高钢管壁的侧向刚度，提升其抵抗局部屈曲的能力和对核心混凝土的约束作用，从而提高矩形钢管混凝土柱的承载力和延性。
【专利说明】
穿孔肋拉杆约束矩形钢管混凝土柱
技术领域
[0001]本发明涉及建筑结构技术领域，特别涉及一种利用穿孔肋拉杆约束的矩形钢管混凝土柱O
【背景技术】
[0002]矩形钢管混凝土柱在工程应用中有圆形钢管混凝土柱不可比拟的独到之处，如钢管制作方便、与梁连接容易处理、施工方便、易于符合建筑平面要求、截面相对开展而惯性矩大、适合作压弯构件等优点，在工程实践中日益引起人们的重视。
[0003]对于矩形钢管混凝土，由于钢管对核心混凝土约束作用主要集中在角部，在四边中部约束作用几乎不存在，故此钢管对核心混凝土的整体约束效应远小于圆形钢管混凝土，其承载力较圆形钢管混凝土要低很多。矩形钢管截面长边对核心混凝土的约束作用弱于短边，且钢管长边较短边更易发生局部屈曲。
[0004]有效地提高矩形钢管混凝土柱钢板的侧向刚度，延缓钢管壁与混凝土之间的粘结滑移，可以提升其抵抗局部屈曲的能力和对核心混凝土的约束作用，强化钢管与混凝土的一体性，从而提尚承载力和延性。
[0005]带约束拉杆矩形钢管混凝土柱采用在纵向每隔一定间距的横截面上设置横向水平约束拉杆的设计形式。这种形式的优点在于一杆连接，双侧对拉，大大增强了对核心混凝土的环向约束，从而提高钢管混凝土柱的承载力，但约束拉杆纵、横向之间为约束薄弱点，要避免这些部位局部屈曲的发生，全方位形成对核心混凝土的有效约束，必须加密约束拉杆布置，钻孔过多，拉杆用量大。
[0006]另一种方式是在钢管周边中点处设置加劲肋的形式对矩形钢管混凝土加强。这种形式加劲肋约束面外变形能力弱，加载后期与混凝土粘结失效容易导致脱离，为延缓或防止侧边中部的变形，需要较大的肋板刚度比，耗用钢材较多。而且，加劲肋未能形成对核心混凝土的环向约束，横向约束力弱于约束拉杆的对拉连接，虽然能一定程度上延缓局部屈曲的发生，但提高矩形钢管混凝土柱的承载力受限。
【发明内容】
[0007]为了克服现有技术存在的缺点与不足，充分利用钢材的强度，延缓或避免外围钢板的纵向、横向局部屈曲问题，形成对核心混凝土的环向约束，增强钢管与混凝土的一体性，从而提高提高矩形钢管混凝土柱的轴压、偏压承载力、抗震性能，本发明提出了一种改善矩形钢管混凝土柱侧向刚度的设计思路及施工方法，即穿孔肋拉杆约束矩形钢管混凝土柱。
[0008]穿孔肋拉杆约束矩形钢管混凝土柱一体性强化技术是通过在加劲肋上开孔，约束拉杆穿孔而过，连接(焊接或螺栓连接)于钢管壁上，对开孔加劲肋形成有效的约束作用，进而减缓钢管壁的局部屈曲。这种设计将约束拉杆矩形钢管混凝土柱中约束拉杆的点状约束变成加劲肋的线状约束，不需加密约束拉杆，可有效避免在钢管壁上过多开孔。与第二种方式相比，约束拉杆的设置对钢管壁形成了较大的环向约束作用，不需要采用较大的肋板刚度比，能有效延缓钢管壁与混凝土之间的粘结滑移。
[0009]本发明采用如下技术方案:
穿孔肋拉杆约束矩形钢管混凝土柱，包括矩形钢管、混凝土、加劲肋、拉杆。所述加劲肋为条带形钢板，其厚度宜与钢管壁厚相同。所述加劲肋上拉杆穿过部位应开孔，孔大小以恰能穿过拉杆为宜。所述加劲肋在钢管管壁内部周边均匀布置，垂直于钢管壁采用焊接方法连接。所述拉杆采用普通拉杆或钢筋，垂直穿过矩形钢管的长边，短边，沿柱高以适当间距交错布置。所述拉杆端部与钢管壁的第一种连接方式是选用焊接，如穿孔塞焊等方式，第二种连接方式是在拉杆端部用钢筋套丝机进行套丝处理，穿过钢管壁开孔处采用螺栓连接。
[0010]本发明的有益效果:
(I)开孔加劲肋与约束拉杆的紧密结合，在增加极少用钢量又不增加施工难度，影响施工进度的情况下，在钢管壁四个侧边中部在整个高度形成连续有效的约束作用，提高侧面约束能力，延缓或避免钢管与混凝土之间的滑移，最大限度的减缓约束拉杆之间的弹塑性屈曲，使矩形钢管与混凝土的一体性得到显著强化。(2)在满足建筑结构安全的前提下，能较大限度地用较薄的钢板厚度，较小的加劲肋宽度，增强钢管与混凝土的一体性，实现较高的强度、刚度以及延性。(3)穿拉杆的约束力通过加劲肋将均匀传递给钢板，使拉杆的点状约束转变为线状约束，避免应力集中，钢管对核心混凝土的约束作用相对于单纯加设约束拉杆的矩形钢管混凝土柱更加连续和均匀，相对于单纯加设加劲肋的矩形钢管混凝土柱更能有效减少耗钢量，增强钢管与混凝土的一体性。(4)拉杆沿沿高度方向，加劲肋沿截面长度方向将钢板进行了分割，减小了钢板的高宽比和宽厚比，从而使其半屈曲波长大大减小。对于外围钢板，拉杆约束加劲肋提供了强有力的侧向约束，防止钢板过早的屈曲，有利于发挥其强度，同时，钢板又以拉杆为支点，以其抗弯刚度约束核心混凝土，使混凝土多轴受压提高其强度。(5)该构件易于与周围的其他钢构件相连接，可以充分发挥钢板和混凝土两种材料的力学性能，既有利于承担竖向荷载，又有利于承担水平荷载。
【附图说明】
[0011]图1为本发明的正立面图；
图2为本发明的侧面图；
图3为图1、图2的A-A剖面图；
图4为本发明的特例，即方形钢管混凝土柱的正立面图；
图5为本发明的特例，即方形钢管混凝土柱的侧面图；
图6为图4、图5的A-A剖面图。
[0012]图中所示:1_拉杆与钢管壁连接点2-截面长边方向设置的开孔加劲肋3-截面短边方向设置的开孔加劲肋4-拉杆5-钢管6-矩形钢管混凝土柱的加劲肋开孔位置7-混凝土
对于方形钢管混凝土柱，2，3表示不同方向边长方向设置的开孔加劲肋。
【具体实施方式】
[0013]下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。实施例
[0014]实施例
一种穿孔肋拉杆约束矩形钢管混凝土柱，包括截面长边方向设置的开孔加劲肋2、截面短边方向设置的开孔加劲肋3、拉杆4、矩形钢管5、混凝土 7。所述开孔加劲肋为条带形钢板，其厚度宜与钢管5壁厚相同。所述开孔加劲肋上拉杆穿过部位6应开孔，孔大小以恰能穿过拉杆4为宜。所述开孔加劲肋在钢管5管壁内部周边均匀布置，垂直于钢管5管壁采用焊接方法连接。所述拉杆4采用普通拉杆或钢筋，垂直穿过矩形钢管5的管壁，沿柱截面长边，短边以适当间距交错布置。所述拉杆端部与钢管壁连接点I的第一种连接方式是选用焊接，如穿孔塞焊等方式，第二种连接方式是在拉杆端部用钢筋套丝机进行套丝处理，穿过钢管壁开孔处采用螺栓连接。。
[0015]实施例1
一种穿孔肋拉杆约束矩形钢管混凝土柱的制作步骤为:
(1)按照设计图纸要求确定矩形钢管、拉杆及开孔加劲肋的强度、尺寸、位置；
(2)制作矩形钢管混凝土柱的矩形钢管5、开孔加劲肋、拉杆4;
(3)测量定位拉杆4布置位置，在钢管混凝土柱的矩形钢管的拉杆I穿过位置钻孔；
(4)采用焊接方式方法将开孔加劲肋焊接在矩形钢管壁上；
(5)将拉杆4穿过开孔加劲肋安装在矩形钢管已钻好的孔内，采用穿孔塞焊连接或螺栓连接；
(6)将混凝土浇灌入矩形钢管内，按施工要求进行养护。
[0016]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种穿孔肋拉杆约束矩形钢管混凝土柱，其特征在于，包括矩形钢管、混凝土、开孔加劲肋、拉杆，所述加劲肋在钢管管壁内部周边均匀布置，垂直于钢管壁采用焊接方法安装，所述拉杆穿过加劲肋开孔部位，沿柱高长边，短边以适当间距交错布置。2.根据权利要求1所述的一种穿孔肋拉杆约束矩形钢管混凝土柱，其特征在于，所述开孔加劲肋为条带形钢板，其厚度宜与钢管壁厚相同，开孔加劲肋开孔部位在拉杆穿过处，孔大小以恰能穿过拉杆为宜。3.根据权利要求1所述的一种穿孔肋拉杆约束矩形钢管混凝土柱，其特征在于，所述开孔加劲肋上在拉杆穿过部位开孔，孔大小以恰能穿过拉杆为宜。4.根据权利要求1所述的一种加设约束拉杆和劲化带的矩形钢管混凝土柱，其特征在于，所述约束拉杆采用普通拉杆或钢筋，垂直穿过开孔加劲肋和钢管的管壁，沿柱高长边，短边以适当间距交错布置，拉杆端部与钢管壁连接。5.根据权利要求4所述的一种加设约束拉杆和劲化带的矩形钢管混凝土柱，其特征在于，所述拉杆端部与钢管壁的第一种连接方式选用焊接，如穿孔塞焊方式。6.根据权利要求4所述的一种加设约束拉杆和劲化带的矩形钢管混凝土柱，其特征在于，所述拉杆端部与钢管壁的第二种连接方式采用螺栓连接，即所采用拉杆的端部预先用钢筋套丝机进行套丝处理，穿过钢管壁开孔采用螺栓连接。
【文档编号】E04C3/34GK106049755SQ201610145467
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年3月15日 公开号201610145467.4, CN 106049755 A, CN 106049755A, CN 201610145467, CN-A-106049755, CN106049755 A, CN106049755A, CN201610145467, CN201610145467.4
【发明人】郑新志
【申请人】河南理工大学