一个连接件与H型钢的腹板垂直连接，其中的两个圆形钢管关于H型钢的腹板对称地布置于其两侧。图16中的四个圆形钢管分别通过一个连接件与H型钢的腹板垂直连接，其中的四个圆形钢管关于H型钢的腹板两两对称地布置于其两侧。
[0035]图7是含有本实用新型的组合异形柱的结构体系的第一种优选实施方式的示意图。如图7所示，该结构体系包括组合异形柱、主梁100和次梁200，其中次梁的布置方向为纵向，主梁分为纵向布置的主梁和横向布置的主梁。需要说明的是，本实用新型中的横向和纵向只是为了清楚地说明技术方案而引入的可以互换的相对概念。然而为了本实用新型描述的需要，在此将图7-9中水平方向称为纵向，竖直方向称为横向。当然，这种限定不应被理解为是对其保护范围的限定，而仅是为了描述的需要。其中的主梁可以是H型钢梁或钢桁架，主梁与组合异形柱的连接可以是通过螺栓或焊接的铰接或固定连接。次梁也可以是与主梁通过螺栓或焊接连接的H型钢梁或钢桁架。
[0036]在该实施方式中，组合异形柱的钢管肢与第一方向(横向方向)的主梁构成横向框架，组合异形柱中的H型钢肢与第二方向(纵向方向)的主梁形成纵向框架。该种结构形式适用于在结构的纵向方向上侧向载荷比较大的情形。其中，组合异形柱的钢管肢主要承受竖向载荷，H型钢肢主要承受侧向载荷。两者的协调工作使得该结构体系的承载性能更加优化，能够承受更大的侧向载荷。
[0037]在该结构体系中，组合异形柱根据其设置位置的不同包括四种不同的结构形式，分别如图10-13中所示。图10-13分别显示了角柱10、第一边柱20、第二边柱30和中间柱40的可能实施方式的示意图。需要说明的是，该结构体系中的组合异形柱并不限于图10-13中的情形。如上所述并如图1-6、10-13和15-16中所示，各种类型和布置方式的组合异形柱均可根据实际需要被用于本实用新型的结构体系中。
[0038]如图10所示的角柱10，其中的一个圆形的钢管I通过一个连接件3与H型钢2的腹板在非中间位置处垂直连接，钢管I中浇筑有混凝土 12。优选地，钢管的直径、H型钢的高度(腹板加两个翼缘的总高度，下同)和连接件的长度的比值为I:0.5-5:0.2-2,连接件3与H型钢2的腹板的连接位置将H型钢的高度分为1:2-3的两部分。更优地，钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1:3: I，连接件3与H型钢2的腹板的连接位置将H型钢的高度分为1:2.5的两部分。
[0039]如图11中所示的第一边柱20，其中关于H型钢对称布置的两个圆形的钢管I分别通过一个连接件3与H型钢2的腹板在非中间位置处垂直连接，钢管I中浇筑有混凝土 12。优选地，钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1: 0.5-5:0.1 -1，连接件3与H型钢2的腹板的连接位置将H型钢的高度分为1:2-3的两部分。更优地，钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1: 3:0.5，连接件3与H型钢2的腹板的连接位置将H型钢的高度分为1:2.5的两部分。
[0040]如图12中所示的第二边柱30，其中的一个圆形的钢管I通过一个连接件3与H型钢2的腹板在中间位置处垂直连接，钢管I中浇筑有混凝土 12。优选地，钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1:0.5-5:0.2-2，连接件3与H型钢2的腹板的连接位置将H型钢的高度分为1:1的两部分。更优地，钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1:3:1o
[0041]如图13中所示的中间柱40，其中关于H型钢对称布置的两个圆形的钢管I分别通过一个连接件3与H型钢2的腹板在中间位置处垂直连接，钢管I中浇筑有混凝土 12。优选地，钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1:0.5-5:0.1-1，连接件3与H型钢2的腹板的连接位置将H型钢的高度分为1:1的两部分。更优地，钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1:3:0.5。
[0042]在如图7所示的实施方式中，经无数次的结构试验和计算机数值模拟的计算结果可知，角柱的钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1: 3:1，连接件与H型钢的腹板的连接位置将H型钢的高度分为1:2.5的两部分;第一边柱的钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1:3:0.5，连接件与H型钢的腹板的连接位置将H型钢的高度分为1:2.5的两部分;第二边柱的钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1:3:1;中间柱的钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1:3:0.5。当处于上述数据的组合时，整体结构的承力性能达到最优。
[0043]然而，根据本实用新型的含有组合异形柱的结构体系并不限于图7中所示的布置形式。图8和9分别显示了含有本实用新型的组合异形柱的结构体系的第二和第三种实施方式的示意图。在图8中，沿结构框架的同一方向上，组合异形柱的钢管肢和H型钢肢依次交错布置，该种结构形式适用于侧向载荷沿结构的纵向和横向均有较大分布时的情形。在图9中，沿结构框架的同一方向上，组合异形柱的钢管肢和H型钢肢无序布置，该种结构形式可以是针对特定需求而设计，可以在局部结构承受侧向载荷较大的方向上布置H型钢肢。
[0044]根据本实用新型的组合异形柱还可以与支撑、剪力墙或核心筒组合使用，以形成框架支撑结构体系、框架剪力墙结构体系或框架核心筒结构体系。
[0045]在使用本实用新型的组合异形柱形成结构体系时，由于钢的耐热性能不佳，还可以在H型钢、钢管和连接件表面涂抹防火剂或者外包防火混凝土。
[0046]本实用新型中的含有组合异形柱的结构体系充分利用了钢管混凝土抗压、抗拉强度高的优势，竖向荷载传递至组合柱中的钢管混凝土肢，由钢管混凝土肢承担;组合异形柱中H型钢肢主要承受侧向荷载。本申请结构体系充分利用了钢管混凝土和H型钢的优势，在结构体系和构件层面实现了竖向承重和抗侧向力的分离，具有受力合理、加工制作简便、布置灵活、标准化程度高等诸多优势，具有较好的推广应用前景。
[0047]虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
【主权项】
1.一种组合异形柱，其特征在于，包括一个H型钢(2)和至少一个钢管(I)，钢管(I)中浇筑有混凝土，钢管(I)和H型钢(2)之间通过连接件(3)连接，H型钢的腹板和钢管的厚度的比值为0.2-5。2.根据权利要求1所述的组合异形柱，其特征在于，钢管的截面形状是圆形或多边形。3.根据权利要求1或2所述的组合异形柱，其特征在于，钢管通过连接件连接到H型钢的腹板和/或翼缘，连接件与H型钢的腹板和/或翼缘垂直或不垂直。4.根据权利要求1或2所述的组合异形柱，其特征在于，连接件是平直形或弯折形的连接件。5.—种含有根据权利要求1-4中任一项所述的组合异形柱的结构体系，其特征在于，包括组合异形柱、主梁(10)和次梁(200); 至少一部分所述组合异形柱中的钢管肢与第一方向的主梁构成沿第一方向的框架，H型钢肢与第二方向的主梁构成沿第二方向的框架;另外一部分所述组合异形柱中的钢管肢与第二方向的主梁构成沿第二方向的框架，H型钢肢与第一方向的主梁构成沿第一方向的框架;或者 全部的所述组合异形柱中的钢管肢与第一方向的主梁构成沿第一方向的框架，H型钢肢与第二方向的主梁构成沿第二方向的框架。6.根据权利要求5所述的结构体系，其特征在于，所述组合异形柱包括角柱、第一边柱、第二边柱和中间柱。7.根据权利要求6所述的结构体系，其特征在于，所述角柱包括一个钢管，所述钢管通过一个连接件与H型钢的腹板在非中间位置处垂直连接，钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1:0.5-5:0.2-2，连接件与H型钢的腹板的连接位置将H型钢的高度分为1:2-3的两部分。8.根据权利要求6所述的结构体系，其特征在于，所述第一边柱包括关于H型钢对称布置的两个钢管，所述两个钢管分别通过一个连接件与H型钢的腹板在非中间位置处垂直连接，钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1: 0.5-5:0.1 -1，连接件与H型钢的腹板的连接位置将H型钢的高度分为I: 2-3的两部分。9.根据权利要求6所述的结构体系，其特征在于，所述第二边柱包括一个钢管，所述钢管通过一个连接件与H型钢的腹板在中间位置处垂直连接，钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1: 0.5-5:0.2-2。10.根据权利要求6所述的结构体系，其特征在于，所述中间柱包括关于H型钢对称布置的两个钢管，所述两个钢管分别通过一个连接件与H型钢的腹板在中间位置处垂直连接，钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1: 0.5-5:0.1 -1。
【专利摘要】本实用新型涉及一种组合异形柱及含有该柱的结构体系，适用于建筑工程的技术领域。根据本实用新型的组合异形柱，包括一个H型钢(2)和至少一个钢管(1)，钢管(1)中浇筑有混凝土，钢管(1)和H型钢(2)之间通过连接件(3)连接，H型钢的腹板和钢管厚度的比值为0.2-5。根据本实用新型的结构体系，包括组合异形柱、主梁(100)和次梁(200)，组合异形柱中的钢管肢和H型钢肢分别与主梁构成承力框架，其中的组合异形柱根据其设置位置的不同可以分为不同的结构形式。该结构能够同时满足竖向载荷和侧向载荷的承载要求，能够极大地提高结构体系的抗侧向力水平。
【IPC分类】E04B1/30, E04B1/58
【公开号】CN205206034
【申请号】CN201521045719
【发明人】龚超, 侯兆新, 郑云, 常好诵, 陈煊, 李亮, 李贺贺, 赵松涛
【申请人】中冶建筑研究总院有限公司
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月17日