钢管混凝土叠合式格构柱的制作方法
【专利摘要】本发明提出钢管混凝土叠合式格构柱，包括：至少三个柱肢，所述至少三个柱肢在与所述至少三个柱肢的轴向正交的平面上的截面的每一个的中心的连线构造成多边形，其中，所述至少三个柱肢中的每一个包括钢管、形成在所述钢管内的第一混凝土层、设在所述钢管外的第二混凝土层，所述第二混凝土层内设有环绕所述钢管的外周面的钢筋笼；多个节点板，所述多个节点板与所述钢管相连且所述多个节点板沿所述钢管的轴向间隔布置；和多个缀材，所述多个缀材中的每一个分别与相邻两个所述钢管上的对应节点板相连。根据本发明实施例的钢管混凝土叠合式格构柱结构简单，具有较高的承载力和刚度。
【专利说明】钢管混凝土叠合式格构柱
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钢管混凝土叠合式格构柱。
【背景技术】
[0002]在现有厂房结构中，常用钢管或型钢组成的格构柱作为刚架。当刚架柱承受重载时，一般需要加大截面尺寸或采取厚壁钢材。大截面尺寸柱的局部稳定和厚壁钢带来的焊接问题会给结构承载力带来不利影响。在现有桥梁结构中，常用截面尺寸很大的钢筋混凝土柱作为墩柱，支撑着整个桥面的荷载。过大的截面尺寸，导致钢筋混凝土柱容易开裂，弓丨起内部钢筋锈蚀，进而影响柱的承载力；与此同时，实心的钢筋混凝土柱耗费大量的建筑材料，在结构废弃后，产生大量建筑垃圾，不利于环境保护。为了克服上述不利因素，钢管混凝土格构柱被提出并应用在工程结构中。钢管混凝土格构柱可以节省建筑材料，充分发挥柱肢中填充混凝土的抗压强度。此外，它还具有施工便捷的特点。但是，钢管混凝土格构柱的抗火与防腐蚀问题一直没有得到很好的解决。因此，迫切需要一种节省材料、满足抗火与防腐要求并且施工便捷的柱结构形式。
【发明内容】
[0003]本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。
[0004]为此，本发明的一个目的在于提出一种结构简单、施工便捷、能够有效传递荷载的钢管混凝土叠合式格构柱。
[0005]根据本发明实施例的钢管混凝土叠合式格构柱，包括:至少三个柱肢，所述至少三个柱肢在与所述至少三个柱肢的轴向正交的平面上的截面的每一个的中心的连线构造成多边形，其中，所述至少三个柱肢中的每一个包括钢管、形成在所述钢管内的第一混凝土层、设在所述钢管外的第二混凝土层，所述第二混凝土层内设有环绕所述钢管的外周面的钢筋笼；多个节点板，所述多个节点板与所述钢管相连且所述多个节点板沿所述钢管的轴向间隔布置；和多个缀材，所述多个缀材中的每一个分别与相邻两个所述钢管上的对应节点板相连。
[0006]根据本发明实施例的钢管混凝土叠合式格构柱，可以避免截面过大的实心柱造成的材料浪费，具有较高的承载力和刚度，第二混凝土层提高柱肢的抗火与防腐性能，且第二混凝土层对钢管起到支撑作用，防止钢管的局部向外屈曲，从而提高了承载力。
[0007]另外，根据本发明上述实施例的钢管混凝土叠合式格构柱还可以具有如下附加的技术特征:
[0008]根据本发明的一个示例，所述至少三个柱肢的数量为三个，所述多边形为正三角形。
[0009]根据本发明的一个示例，所述至少三个柱肢的数量为四个，所述多边形为矩形。
[0010]根据本发明的一个示例，所述至少三个柱肢中的每一个在与其轴向正交的平面上的截面为圆形。[0011]根据本发明的一个示例，所述至少三个柱肢中的每一个在与其轴向正交的平面上的截面为矩形。
[0012]根据本发明的一个示例，所述钢管为圆管或者矩形管。
[0013]根据本发明的一个示例，所述节点板为梯形板、矩形板或者半圆形板。
[0014]根据本发明的一个示例，所述节点板与所述钢管焊接相连。
[0015]根据本发明的一个示例，所述缀材包括水平缀材和斜缀材。
[0016]根据本发明的一个示例，所述水平缀材与所述斜缀材之间成预定夹角。
[0017]根据本发明的一个示例，所述预定夹角为30°、45°或60°。
[0018]根据本发明的一个示例，所述缀材为空钢管、角钢、槽钢或工字型钢。
[0019]根据本发明的一个示例，所述缀材与所述节点板焊接相连或者螺栓相连。
[0020]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0022]图1是根据本发明一个实施例的钢管混凝土叠合式格构柱的侧面示意图；
[0023]图2是根据本发明一个实施例的钢管混凝土叠合式格构柱的截面示意图；
[0024]图3是根据本发明又一实施例的钢管混凝土叠合式格构柱的侧面示意图；和
[0025]图4是根据本发明又一实施例的钢管混凝土叠合式格构柱的截面示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0027]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0028]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0029]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[0030]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0031]下面参考附图来详细描述根据本发明实施例的钢管混凝土叠合式格构柱。
[0032]如图1至图4所示，根据本发明实施例的钢管混凝土叠合式格构柱，包括:至少三个柱肢10，多个节点板4和多个缀材2，3。
[0033]具体地说，至少三个柱肢10在与至少三个柱肢10的轴向正交的平面上的截面的每一个的中心的连线构造成多边形。例如，柱肢10的数量为三个时，所述多边形为正三角形，如图2所示。柱肢10的数量为四个时，所述多边形为矩形，如图4所示。每一个柱肢10在与其轴向正交的平面上的截面为圆形(如图2所示)或矩形(如图4所示)。
[0034]其中，每个柱肢10包括钢管5、形成在钢管5内的第一混凝土层6、设在钢管5外的第二混凝土层7。第二混凝土层7内设有环绕钢管5的外周面的钢筋笼。所述钢筋笼由纵筋8和箍筋9构成。钢管5可以为圆管或者矩形管。
[0035]多个节点板4与钢管5相连且多个节点板4沿钢管5的轴向间隔布置。节点板4可以为梯形板、矩形板或者半圆形板。节点板4与钢管5焊接相连。
[0036]多个缀材2，3中的每一个分别与相邻两个钢管5上的对应节点板4相连。有利地，缀材包括水平缀材2和斜缀材3。水平缀材2和斜缀材3沿上下方向依次间隔布置，如图1和图3所示。水平缀材2与斜缀材3之间成预定夹角。例如，所述预定夹角为30°、45°或60°。缀材2，3可以为空钢管、角钢、槽钢或工字型钢。缀材2，3与节点板4之间通过焊接相连或者螺栓相连。
[0037]下面简述根据本发明实施例的钢管混凝土叠合式格构柱的施工方法。
[0038]具体施工方法1: (I)在焊有节点板4的钢管5上给缀材2，3定位并作标记，焊接节点板4与缀材2，3，完成钢结构部分连接；(2)将钢管5、节点板4与缀材2，3整体吊装就位；之后浇注各钢管5内的第一混凝土层6，绑扎各钢管5外围钢筋笼，浇注第二混凝土层，完成根据本发明实施例的钢管混凝土叠合式格构柱的施工。
[0039]具体施工方法2: (I)竖立钢管5，绑扎外围纵筋8和箍筋9以构成钢筋笼，灌注第一混凝土层6和第二混凝土层7，完成柱肢10。节点板4外露并于缀材2，3连接。(2)利用焊接或螺栓连接节点板4和水平缀材2、斜缀材3，完成根据本发明实施例的钢管混凝土叠合式格构柱的施工。
[0040]根据本发明实施例的钢管混凝土叠合式格构柱，与实心截面柱相比，格构柱的形式可以避免截面过大的实心柱造成的材料浪费；缀材的存在，使得格构柱各肢之间共同工作，带来较高的承载力和刚度，充分发挥了格构柱的优势；叠合柱肢外层的混凝土可以保护柱肢内部的钢管混凝土部分，提高柱子的抗火与防腐性能；叠合柱肢外层混凝土对内部钢管混凝土部分起到约束作用，防止内钢管的局部向外屈曲，从而提高了柱肢截面的承载力。
[0041]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0042]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【权利要求】
1.一种钢管混凝土叠合式格构柱，其特征在于，包括: 至少三个柱肢，所述至少三个柱肢在与所述至少三个柱肢的轴向正交的平面上的截面的每一个的中心的连线构造成多边形，其中，所述至少三个柱肢中的每一个包括钢管、形成在所述钢管内的第一混凝土层、设在所述钢管外的第二混凝土层，所述第二混凝土层内设有环绕所述钢管的外周面的钢筋笼； 多个节点板，所述多个节点板与所述钢管相连且所述多个节点板沿所述钢管的轴向间隔布置；和 多个缀材，所述多个缀材中的每一个分别与相邻两个所述钢管上的对应节点板相连。
2.根据权利要求1所述的钢管混凝土叠合式格构柱，其特征在于，所述至少三个柱肢的数量为三个，所述多边形为正三角形。
3.根据权利要求1所述的钢管混凝土叠合式格构柱，其特征在于，所述至少三个柱肢的数量为四个，所述多边形为矩形。
4.根据权利要求1所述的钢管混凝土叠合式格构柱，其特征在于，所述至少三个柱肢中的每一个在与其轴向正交的平面上的截面为圆形。
5.根据权利要求1所述的钢管混凝土叠合式格构柱，其特征在于，所述至少三个柱肢中的每一个在与其轴向正交的平面上的截面为矩形。
6.根据权利要求1所述的钢管混凝土叠合式格构柱，其特征在于，所述钢管为圆管或者矩形管。
7.根据权利要求1所述的钢管混凝土叠合式格构柱，其特征在于，所述节点板为梯形板、矩形板或者半圆形板。
8.根据权利要求7所述的钢管混凝土叠合式格构柱，其特征在于，所述节点板与所述钢管焊接相连。
9.根据权利要求1所述的钢管混凝土叠合式格构柱，其特征在于，所述缀材包括水平缀材和斜缀材。
10.根据权利要求9所述的钢管混凝土叠合式格构柱，其特征在于，所述水平缀材与所述斜缀材之间成预定夹角。
11.根据权利要求10所述的钢管混凝土叠合式格构柱，其特征在于，所述预定夹角为30。、45。或 60°。
12.根据权利要求9-11中任一项所述的钢管混凝土叠合式格构柱，其特征在于，所述缀材为空钢管、角钢、槽钢或工字型钢。
13.根据权利要求12所述的钢管混凝土叠合式格构柱，其特征在于，所述缀材与所述节点板焊接相连或者螺栓相连。
【文档编号】E04C3/36GK103669729SQ201310657060
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月6日 优先权日:2013年12月6日
【发明者】李威, 钱炜武, 赵晓林, 韩林海 申请人:清华大学