钢管混凝土支撑柱的制作方法

本实用新型涉及桥梁、房屋施工的技术领域，尤其是涉及钢管混凝土支撑柱。

背景技术：

钢管混凝土支撑柱是钢管和内填混凝土组合而成的构件，钢管内部的混凝土受到钢管的约束作用，提高了其承载能力，混凝土的存在也制约了钢管向内的屈曲破坏，因此，钢管混凝土支撑柱在桥梁和房屋施工的领域得到了广泛应用。

当钢管混凝土支撑柱需要承载的梁跨度较大时，为了使该钢管混凝土支撑柱能够抵抗较大的风荷载、地震荷载等水平荷载，在现有技术中，施工者通常会不断加大钢管混凝土支撑柱的横截面积；但是，如果一味地扩大截面尺寸来提高钢管混凝土支撑柱的刚度，其中大体积的混凝土的徐变、收缩以及在水泥水化阶段的水化热问题均较突出，这将会对钢管混凝土支撑柱产生较多不利的影响。

而且，钢管混凝土支撑柱的结构耐久性的问题也是一项十分重要和迫切需要解决的问题，受到各界的广泛关注，特别在沿海和近海地区，以在海洋地区为例，钢管混凝土支撑柱由于受到海洋环境的侵蚀，致使其耐久性较差；应用于沿海和近海地区的钢管混凝土支撑柱，钢管腐蚀问题比较严峻，目前常见的防腐措施通常为镀锌或者涂漆，但防腐材料每年都会有一定的损失量，达到一定年限后需要重新镀锌或涂漆，经济消耗较大。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供钢管混凝土支撑柱，以解决现有技术中存在的一味地扩大钢管混凝土支撑柱的截面尺寸来提高其刚度，然而其中大体积的混凝土的徐变、收缩以及在水泥水化阶段的水化热问题均较突出，这将会对钢管混凝土支撑柱产生较多不利的影响的技术问题。

本实用新型提供的一种钢管混凝土支撑柱，包括：内模板、多个主支撑单元和多个连接单元；所述内模板的横截面为环形，所述内模板用于与外模板围设成中空的第一容纳腔；多个所述主支撑单元间隔设置在所述第一容纳腔内，且相连的两个所述主支撑单元之间采用所述连接单元连接；

所述主支撑单元包括：钢管、外围板和多个纵向钢筋，所述钢管设置在所述外围板围设而成的第二容纳腔内，多个所述纵向钢筋均匀分布在所述第二容纳腔内，且与所述钢管平行设置；所述钢管的内侧壁上涂覆有环氧树脂层；

所述连接单元包括：第一端板、型钢、梁纵筋和梁箍筋，所述第一端板设置在所述型钢的一端，所述第一端板与所述外围板采用可拆卸的方式连接；所述梁纵筋与所述型钢平行设置，所述梁箍筋绕设在所述型钢和所述梁纵筋的外部。

进一步，所述钢管的外侧壁上包覆FRP材料层。

进一步，还包括单边螺栓，所述单边螺栓穿过所述第一端板和所述外围板上设置的第一通孔，从而固定所述第一端板和所述外围板。

进一步，所述第一端板的形状为平面状或者弧形。

进一步，所述钢管的横截面为方形、矩形或者圆形。

进一步，所述型钢的横截面为工字型或者十字形。

进一步，还包括耗能单元，所述耗能单元设置在所述内模板围设形成的第三容纳腔内；

所述耗能单元包括：外套管和贴合在一起的两块钢板，所述钢板套设在所述外套管的内部，且所述钢板的两端均设置有两个第二端板，两个所述第二端板平行对称设置在所述钢板的一端，且该两个所述第二端板和所述钢板的横截面为工字型；

所述第二端板上远离所述钢板的一部分位于所述外套管的外部，且与所述内模板采用可拆卸的方式连接。

进一步，所述第二端板与所述钢板连接的一侧填充有多孔泡沫材料。

进一步，所述钢板上对称设置有凸起，且所述凸起沿所述钢板的宽度方向分布。

进一步，所述内模板上设置有角钢，所述第二端板与所述角钢采用可拆卸的方式连接。

本实用新型提供的钢管混凝土支撑柱，包括：内模板、多个主支撑单元和多个连接单元；内模板的横截面为环形，内模板用于与外模板围设成中空的第一容纳腔；多个主支撑单元间隔设置在第一容纳腔内，且相连的两个主支撑单元之间采用连接单元连接；主支撑单元包括：钢管、外围板和多个纵向钢筋，钢管设置在外围板围设而成的第二容纳腔内，多个纵向钢筋均匀分布在第二容纳腔内，且与钢管平行设置；钢管的内侧壁上涂覆有环氧树脂层；连接单元包括：第一端板、型钢、梁纵筋和梁箍筋，第一端板设置在型钢的一端，第一端板与外围板采用可拆卸的方式连接；梁纵筋与型钢平行设置，梁箍筋绕设在型钢和梁纵筋的外部。

上述钢管混凝土支撑柱实际为中空结构，但是在第一容纳腔内设置有多个主支撑单元和多个连接单元，因此，在保证钢管混凝土支撑柱截面刚度的情况下，显著减少了混凝土的用量，能够有效地减轻整个钢管混凝土支撑柱的自重；而且，第一容纳腔内的各个构件不仅可以大幅提高钢管混凝土支撑柱的抗剪和抗震性能，而且还可以承担钢管混凝土支撑柱在初期施工时的荷载，从而即便于施工，还可以明显缩短工期；而且，使用多个连接单元将相邻的主支撑单元连接在一起，还可以进一步地提高主支撑单元的刚度，从而对钢管起到保护作用；而且采用可拆卸的连接方式将连接单元和主支撑单元连接在一起，使加工安装更加方便，而且还可以降低现场焊接造成的焊接残余应力和焊缝质量对整体结构刚度的影响；同时，在钢管的内部涂覆环氧树脂层，从而使钢管的内侧壁与其内部的混凝土隔离开来，使二者之间无粘接。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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。

图1为本实用新型实施例提供的钢管混凝土支撑柱的横截面示意图；

图2为图1所示的钢管混凝土支撑柱的耗能单元的结构示意图；

图3为图2所示的耗能单元的E向视图；

图4为图2所示的耗能单元的钢板的结构示意图；

图5为图2所示的耗能单元的A-A方向的剖视图；

图6为图2所示的耗能单元的B-B方向的剖视图；

图7为图2所示的耗能单元的C-C方向的剖视图；

图8为本实施例另一实施例提供的钢管混凝土支撑柱的横截面示意图；

图9为本实施例又一实施例提供的钢管混凝土支撑柱的横截面示意图。

附图标记：

1-内模板； 2-外模板； 3-主支撑单元；

4-连接单元； 5-耗能单元； 6-角钢；

31-钢管； 32-外围板； 33-纵向钢筋；

41-型钢； 42-梁纵筋； 43-梁箍筋；

44-单边螺栓； 51-钢板； 52-外套管；

53-第二端板； 54-多孔泡沫材料； 55-凸起；

56-第二通孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型实施例提供的钢管混凝土支撑柱的横截面示意图；图2为图1所示的钢管混凝土支撑柱的耗能单元的结构示意图；图3为图2所示的耗能单元的E向视图；图4为图2所示的耗能单元的钢板的结构示意图；图5为图2所示的耗能单元的A-A方向的剖视图；图6为图2所示的耗能单元的B-B方向的剖视图；图7为图2所示的耗能单元的C-C方向的剖视图；图8为本实施例另一实施例提供的钢管混凝土支撑柱的横截面示意图；图9为本实施例又一实施例提供的钢管混凝土支撑柱的横截面示意图。

如图1-9所示，本实施例提供的一种钢管31混凝土支撑柱，包括：内模板1、多个主支撑单元3和多个连接单元4；内模板1的横截面为环形，内模板1用于与外模板2围设成中空的第一容纳腔；多个主支撑单元3间隔设置在第一容纳腔内，且相连的两个主支撑单元3之间采用连接单元4连接；主支撑单元3包括：钢管31、外围板32和多个纵向钢筋33，钢管31设置在外围板32围设而成的第二容纳腔内，多个纵向钢筋33均匀分布在第二容纳腔内，且与钢管31平行设置；钢管31的内侧壁上涂覆有环氧树脂层；连接单元4包括：第一端板、型钢41、梁纵筋42和梁箍筋43，第一端板设置在型钢41的一端，第一端板与外围板32采用可拆卸的方式连接；梁纵筋42与型钢41平行设置，梁箍筋43绕设在型钢41和梁纵筋42的外部。

支撑单元的数量可以为多个，例如：4、6、8等等；如图1所示，作为一种优选的方案支撑单元为8个，此时连接单元4也对应的为8个。

需要说明的是，当钢管31混凝土支撑柱搭建成功后，需要向各个腔体内浇筑混凝土，混凝土的种类可以根据实际使用的环境来选择，例如在沿海等潮湿的位置，则可以选择海砂混凝土。

在上述实施例的基础上，具体地，钢管31的横截面为方形、矩形或者圆形。需要说明的是，外围板32的横截面也可以为方形、矩形或者圆形；当然，优选的，为了使第一端板和外围板32配合更加牢固和紧密，第一端板的形状应与外围板32的横截面相匹配，即，第一端板的形状为平面状或者弧形。

型钢41的形状可以有多种选择，例如：十字形或者工字型等等。

本实施例提供的钢管31混凝土支撑柱，包括：内模板1、多个主支撑单元3和多个连接单元4；内模板1的横截面为环形，内模板1用于与外模板2围设成中空的第一容纳腔；多个主支撑单元3间隔设置在第一容纳腔内，且相连的两个主支撑单元3之间采用连接单元4连接；主支撑单元3包括：钢管31、外围板32和多个纵向钢筋33，钢管31设置在外围板32围设而成的第二容纳腔内，多个纵向钢筋33均匀分布在第二容纳腔内，且与钢管31平行设置；钢管31的内侧壁上涂覆有环氧树脂层；连接单元4包括：第一端板、型钢41、梁纵筋42和梁箍筋43，第一端板设置在型钢41的一端，第一端板与外围板32采用可拆卸的方式连接；梁纵筋42与型钢41平行设置，梁箍筋43绕设在型钢41和梁纵筋42的外部。

上述钢管31混凝土支撑柱实际为中空结构，但是在第一容纳腔内设置有多个主支撑单元3和多个连接单元4，因此，在保证钢管31混凝土支撑柱截面刚度的情况下，显著减少了混凝土的用量，能够有效地减轻整个钢管31混凝土支撑柱的自重；而且，第一容纳腔内的各个构件不仅可以大幅提高钢管31混凝土支撑柱的抗剪和抗震性能，而且还可以承担钢管31混凝土支撑柱在初期施工时的荷载，从而即便于施工，还可以明显缩短工期；而且，使用多个连接单元4将相邻的主支撑单元3连接在一起，还可以进一步地提高主支撑单元3的刚度，从而对钢管31起到保护作用；而且采用可拆卸的连接方式将连接单元4和主支撑单元3连接在一起，使加工安装更加方便，而且还可以降低现场焊接造成的焊接残余应力和焊缝质量对整体结构刚度的影响；同时，在钢管31的内部涂覆环氧树脂层，从而使钢管31的内侧壁与其内部的混凝土隔离开来，使二者之间无粘接。

在上述实施例的基础上，具体地，钢管31的外侧壁上包覆FRP材料层。

由于钢管31外包覆FRP材料层，避免钢管31直接与外界环境接触，显著提高了其耐久性。

在上述实施例的基础上，具体地，还包括单边螺栓44，单边螺栓44穿过第一端板和外围板32上设置的第一通孔，从而固定第一端板和外围板32。

采用单边螺栓44现场拼接主支撑单元3和连接单元4，可以快速地搭建起总体的框架结构，方便进一步地钢筋绑扎和混凝土浇筑。

在上述实施例的基础上，具体地，还包括耗能单元5，耗能单元5设置在内模板1围设形成的第三容纳腔内；耗能单元5包括：外套管52和贴合在一起的两块钢板51，钢板51套设在外套管52的内部，且钢板51的两端均设置有两个第二端板53，两个第二端板53平行对称设置在钢板51的一端，且该两个第二端板53和钢板51的横截面为工字型；第二端板53上远离钢板51的一部分位于外套管52的外部，且与内模板1采用可拆卸的方式连接。

由于当今的建筑越来越趋向高大化，为使建筑结构具有较强的抵抗地震等外力破坏的能力，经常需要在框架结构中增设耗能单元5；常见的耗能单元5为防屈曲支撑，而该防屈曲支撑一般多为单一内核的支撑形式，因此，当需要实现较大的屈服荷载，又需要获得较好的疲劳性能与耗能性能时，上述耗能单元5往往很难满足要求。

因此，如图2-7所示，本实施例提供的耗能单元5包括由贴合在一起的两块钢板51和外套管52构成；两块钢板51就构成了双内核的耗能元件，同时在钢板51的端部设置第二端板53，将钢板51扩大成工字型界面，当承受轴力时，两块钢板51共同作用，可以实现较大的屈服载荷，并进行耗能。

在上述实施例的基础上，具体地，第二端板53与钢板51连接的一侧填充有多孔泡沫材料54。采用此种结构能够方便外套管52内部的混凝土浇筑。

在上述实施例的基础上，具体地，如图2和图4所示，钢板51上对称设置有凸起55，且凸起55沿钢板51的宽度方向分布。设置凸起55可以防止钢板51和外套管52在轴向运动时，钢板51与外套管52内的混凝土之间发生滑移。

在上述实施例的基础上，具体地，内模板1上设置有角钢6，第二端板53与角钢6采用可拆卸的方式连接。设置角钢6方便第二端板53与内模板1的连接。

具体地在，第二端板53上和角钢6上均设置多个第二通孔56，通过螺栓将二者紧固在一起。

如图8和图9所示，耗能单元5与内模板1的连接方式有很多种选择，例如：在每一层仅设置一个耗能单元5，或者在每一层设置两个耗能单元5，且两个耗能单元5的一端连接在内模板1的同一个角钢6上。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。