异形截面多腔钢管内置圆钢管混凝土组合巨型柱的制作方法
【技术领域】
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[0001]本实用新型属于一种异形截面钢管混凝土组合巨型柱，具体涉及一种在异形截面多腔钢管混凝土组合巨型柱内添加圆钢管。
【背景技术】
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[0002]钢管混凝土柱与传统混凝土柱相比，承载力高，在保持截面形式相同的情况下，钢管混凝土柱的承载力明显高于普通钢筋混凝土柱。方钢管与圆钢管对混凝土具有约束性能，能够有效克服高强混凝土的脆性，同时保持一定的延性。其中圆钢管对混凝土的约束性能远高于方钢管。圆钢管内可以浇筑强度更高的混凝土。工程中柱的设计多采用单腔截面形式，但现在巨型柱应用越来越广泛，单腔截面形式不能满足承载力要求。多腔巨型柱应用逐渐增多，尤其是异形截面巨型柱截面形式。但异形截面巨型柱截面形式复杂，易出现应力集中区域。在这种情况下，结构承载力降低，甚至低于原正常使用设计值，例如在进行某天津117高层建筑和北京Z15大厦的实验模拟时，在试件的角部出现较严重的破坏。巨型柱由于体积较大，浇筑混凝土时产生水化热较多，易产生温度裂缝。在这些情况下，对人们的生命和财产安全形成巨大的隐患。
[0003]因此，研发一种经济实用，造价低廉，施工简便的异形截面多腔钢管混凝土组合巨型柱结构形式对于提高异形截面方钢管混凝土巨型柱承载力具有十分重要的实践意义和社会经济价值。
【发明内容】
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[0004]本实用新型的目的在于提供一种施工简单、造价低廉的异形截面多腔钢管混凝土组合巨型柱形式，以期解决异形截面多腔钢管混凝土组合巨型柱因为应力集中问题导致的局部破坏问题，同时缓解大体积混凝土水化热引起的混凝土温度裂缝。
[0005]为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下:
[0006]—种异形截面多腔钢管内置圆钢管混凝土组合巨型柱，包括钢管1、横隔板2、纵向加劲肋3、圆钢管4、普通高强混凝土 5、高性能高强混凝土 6 ;钢管I截面形式可以为三角形，四边形，五边形，六边形，内置圆钢管4，内部焊接有横隔板2和纵向加劲肋3，钢管I内浇筑普通高强混凝土 5，圆钢管4内浇筑高性能高强混凝土 6。通过不同截面形式之间的单独应用或组合应用，这就形成了一种异形截面多腔钢管内置圆钢管混凝土组合巨型柱。
[0007]所述的一种异形截面多腔钢管内置圆钢管混凝土组合巨型柱，其特征在于:
[0008]所述钢管I内焊接纵向加劲肋3，横隔板2，将普通高强混凝土 5分为多个小体积混凝土，能够有效缓解大体积混凝土水化热引起的温度裂缝，保证混凝土强度。钢管I对混凝土形成约束作用，能够有效克服高强混凝土的脆性，钢管I内可以浇筑高强混凝土。
[0009]所述的一种异形截面多腔钢管内置圆钢管混凝土组合巨型柱，其特征在于:所述横隔板2与钢管I焊接，提高方钢管整体稳定性。横隔板2上留有孔洞，以便能够浇筑，振捣混凝土。
[0010]所述的一种异形截面多腔钢管内置圆钢管混凝土组合巨型柱，其特征在于:所述纵向加劲肋3 —侧与钢管I钢板中心焊接，一侧与圆钢管4焊接，上下两端与横隔板2焊接，增强钢管I与圆钢管4的稳定性。纵向加劲肋3上留有孔洞，使圆钢管4周围腔体之间混凝土相互连通。
[0011]所述的一种异形截面多腔钢管内置圆钢管混凝土组合巨型柱，其特征在于:所述圆钢管4与横隔板2、纵向加劲肋3焊接，提高圆钢管整体稳定性。圆钢管对混凝土约束能力远远大于方钢管，圆钢管内可以浇筑比外部强度更高的混凝土，有效提高混凝土柱的轴压和偏压承载力。
[0012]所述的一种带圆钢管的钢管混凝土柱，其特征在于:所述钢管I内浇筑普通高强混凝土 5强度不低于C50，圆钢管4内浇筑高性能高强混凝土 6强度不低于C60。
[0013]所述的一种异形截面多腔钢管内置圆钢管混凝土组合巨型柱的施工方法，其特征在于包括以下要求:
[0014]I)钢管I为焊接；
[0015]2)横隔板2与钢管I焊接；
[0016]3)圆钢管4与横隔板2焊接；
[0017]4)纵向加劲肋3焊接于钢管I边板中点处，并与横隔板2，圆钢管4焊接；
[0018]5)钢管I内饶筑普通高强混凝土 5，圆钢管4内饶筑高性能高强混凝土 6，圆钢管内混凝土强度高于方钢管内混凝土强度。
[0019]本实用新型可以获得以下益果:
[0020](I)钢管，纵向加劲肋，横隔板，圆钢管之间相互焊接，有效提高了方钢管，以及圆钢管的稳定性。在纵向加劲肋上开孔，使相邻腔体之间混凝土相互贯通，形成混凝土内置钢板结构，有效提尚混凝土承载力；
[0021](2)圆钢管对混凝土约束性能远远大于方钢管，可以有效克服高强混凝土的脆性。所以，圆钢管内可以浇筑强度更高的混凝土，或者使用高强再生混凝土，达到节能环保的效果O
[0022](3)不同截面形式可以单独使用或组合使用，有效解决异形截面巨型柱的应力集中问题。
[0023](4)圆钢管内浇筑混凝土，形成内嵌圆钢管混凝土柱形式，充分利用了圆钢管具有较大轴向抗压能力的特点。与方钢管具有较大截面惯性矩，压弯承载力高的特点相结合。极大的提高了钢管混凝土柱的承载力，从而保护人们的生命财产安全；
[0024](5)巨型柱截面采用多腔形式，将大体积混凝土分为多个小体积混凝土，能够有效缓解混凝土水化热引起的温度裂缝；
[0025](6)本实用新型经济有效，施工简单，适用于在建筑结构设计中推广应用。
【附图说明】
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[0026]图1是异形截面多腔钢管内置圆钢管混凝土组合巨型柱基本单元；
[0027]图2是天津117超高层建筑原设计截面；
[0028]图3是天津117超高层建筑角部内置圆钢管截面；
[0029]图4是天津117超高层建筑整体添加原钢管截面；
[0030]图5是北京Z15项目原设计截面；
[0031]图6是北京Z15项目角部内置圆钢管截面；
[0032]图7是异形截面多腔钢管内置圆钢管混凝土组合巨型柱局部示意图。
[0033]图中:1_方钢管；2_横隔板；3_纵向加劲肋；4_圆钢管；5_普通高强混凝土 ；6-高性能尚强混凝土。
【具体实施方式】
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[0034]为了更好地理解本实用新型，下面结合附图进一步阐明本【实用新型内容】。
[0035]如附图1和附图7，一种异形截面多腔钢管内置圆钢管混凝土组合巨型柱，包括钢管1、横隔板2、纵向加劲肋3、圆钢管4、混凝土 5、混凝土 6 ;钢管I为异形截面多腔钢管内置圆钢管混凝土组合巨型柱基本单元，截面形式可以为三角形，四边形，五边形，六边形，内置圆钢管4，内部焊接有横隔板2和纵向加劲肋3，钢管I内浇筑普通高强混凝土 5，圆钢管4内浇筑高性能高强混凝土 6。附图2为天津117超高层建筑原设计截面，附图3在附图2的基础上在角部内置圆钢管，附图5为北京Z15项目原设计截面，附图6为北京Z15项目角部内置圆钢管截面，这属于基本单元的单独应用。附图4在附图2的基础上整体添加圆钢管，这属于基本单元的组合应用。
[0036]所述方钢管I采用Q345级钢板。内部焊接纵向加劲肋3，横隔板2，将大体积混凝土分为多个小体积混凝土，能够有效缓解大体积混凝土水化热引起的温度裂缝，保证混凝土强度。方钢管对混凝土形成约束作用，能够有效克服高强混凝土的脆性，钢管I内可以浇筑高强混凝土。
[0037]所述横隔板2采用Q345级钢板，与钢管I焊接，提高方钢管整体稳定性。横隔板2上留有孔洞，直径不小于30mm，以便能够浇筑，振捣混凝土。
[0038]所述纵向加劲肋3采用Q235级钢板，与钢管I焊接，增强钢管I稳定性。纵向加劲肋3上留有孔洞，直径15mm，使圆钢管4周围4个腔体之间混凝土相互连通。
[0039]所述圆钢管4采用外径89_，壁厚4mm的无缝圆钢管系列I。圆钢管与横隔板2、纵向加劲肋3焊接，提高圆钢管整体稳定性。内置圆钢管，能够提高方钢管混凝土柱的轴压和偏压承载力。
[0040]所述钢管I内浇筑普通高强混凝土 5强度不低于C50，圆钢管4内浇筑高性能高强混凝土 6强度不低于C60。
[0041]上述一种异形截面多腔钢管内置圆钢管混凝土组合巨型柱的施工方法，其特征在于包括以下步骤:
[0042]I)焊接钢管I ;
[0043]2)焊接横隔板2与钢管I ;
[0044]3)焊接圆钢管4与横隔板2 ;
[0045]4)纵向加劲肋3焊接于钢管I边板中点处，并与横隔板2，圆钢管4焊接；
[0046]5)钢管I内饶筑普通高强混凝土 5，圆钢管4内饶筑高性能高强混凝土 6，圆钢管内混凝土强度高于方钢管内混凝土强度。
[0047]以上是本实用新型的一个典型的实施案例，但是本实用新型的实施不限于此。本实用新型中所列举的各结构尺寸及材料的选取均可根据实际需要选取，在此不再一一列 y
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【主权项】
1.一种异形截面多腔钢管内置圆钢管混凝土组合巨型柱，包括钢管(I)、横隔板(2)、纵向加劲肋(3)、圆钢管(4)、普通高强混凝土(5)、高强高性能混凝土(6);钢管(I)内置圆钢管(4)，内部焊接有横隔板(2)和纵向加劲肋(3)，钢管(I)内浇筑普通高强混凝土(5)，圆钢管⑷内浇筑高性能高强混凝土(6);纵向加劲肋(3)上留有孔洞，使圆钢管⑷周围腔体之间混凝土相互联通。2.根据权利要求1所述的一种异形截面多腔钢管内置圆钢管混凝土组合巨型柱，其特征在于:所述钢管(I)内焊接纵向加劲肋(3)，横隔板(2)，将普通高强混凝土(5)分为多个小体积混凝土。3.根据权利要求1所述的一种异形截面多腔钢管内置圆钢管混凝土组合巨型柱，其特征在于:钢管(I)截面形式为三角形，四边形，五边形或六边形。4.根据权利要求1所述的一种异形截面多腔钢管内置圆钢管混凝土组合巨型柱，其特征在于:所述钢管(I)内浇筑普通高强混凝土(5)强度不低于C50，圆钢管(4)内浇筑高性能高强混凝土(6)强度不低于C60。
【专利摘要】一种异形截面多腔钢管内置圆钢管混凝土组合巨型柱属于建筑领域。钢管截面形式可以为三角形，四边形，五边形，六边形等等，通过不同截面形式的组合或单独使用，形成异形截面多腔钢管内置圆钢管混凝土组合巨型柱；横隔板与方钢管焊接；纵向加劲肋与方钢管、横隔板焊接；圆钢管与纵向加劲肋、横隔板焊接；钢管内浇筑高强混凝土，圆钢管内混凝土强度高于方钢管内混凝土强度，圆钢管内可以浇筑再生混凝土。本实用新型适用于异形截面多腔钢管混凝土巨型柱提高轴压、偏压承载力，对于改善异形截面多腔钢管混凝土巨型柱的应力集中问题以及混凝土水化热问题有重要意义。本实用新型简便，经济有效，有利于在建筑结构设计中推广应用。
【IPC分类】E04C3/36
【公开号】CN204728582
【申请号】CN201520146253
【发明人】曹万林, 殷飞, 董宏英, 乔崎云, 杨光, 胡建华, 陈相家
【申请人】北京工业大学
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年3月15日