一种钢管柱及钢管柱组的制作方法

本实用新型涉及建筑用钢技术领域，具体涉及一种钢管柱及钢管柱组。

背景技术：

钢管柱就是把混凝土灌入钢管中并捣实以加大钢管的强度和刚度。现有技术中把混凝土强度等级在C50以下的钢管混凝土称为普通钢管混凝土；混凝土强度等级在C50以上的钢管混凝土称为钢管高强混凝土；混凝土强度等级在C100以上的钢管混凝土称为钢管超高强混凝土。混凝土的抗压强度高。但抗弯能力很弱，而钢材，特别是型钢的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高。同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了钢管柱的承载能力。钢管混凝土作为一种新兴的组合结构，主要以轴心受压和作用力偏心较小的受压构件为主，被广泛使用于如厂房和高层的框架结构中。钢管混凝土结构的迅速发展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，具体表现为以下几个方面：

1、承载力高、延性好，抗震性能优越。

钢管混凝土柱中，钢管对其内部混凝土的约束作用使混凝土处于三向受压状态，提高了混凝土的抗压强度；钢管内部的混凝土又可以有效地防止钢管发生局部屈曲。研究表明，钢管混凝土柱的承载力高于相应的钢管柱承载力和混凝土柱承载力之和。钢管和混凝土之间的相互作用使钢管内部混凝土的破坏由脆性破坏转变为塑性破坏，构件的延性性能明显改善，耗能能力大大提高，具有优越的抗震性能。

塑性是指在静载作用下的塑性变形能力。钢管混凝土短柱轴心受压试验表明，试件压缩到原长的2/3,纵向应变达30％以上时，试件仍有承载力。剥去钢管后，内部混凝土虽已有很大的鼓凸褶皱，但仍保持完整，并未松散，且仍有约5％的承载力，用锤敲击后才粉碎脱落。抗震性能是指在动荷载或地震作用下，具有良好的延性和吸能性。在这方面，钢管混凝土构件要比钢筋混凝土构件强得多。在压弯反复荷载作用下，弯矩曲率滞回曲线表明，结构的吸能性能特别好，无刚度退化，且无下降段，和不丧失局部稳定性的钢柱相同，但在一些建筑中，钢柱常常要采用很厚的钢板以确保局部稳定性。但还常发生塑性弯曲后丧失局部稳定。因此，钢管混凝土柱的抗震性能也优于钢柱。

2、施工方便，工期大大缩短。

钢管混凝土结构施工时，钢管可以作为劲性骨架承担施工阶段的施工荷载和结构重量，施工不受混凝土养护时间的影响；由于钢管混凝土内部没有钢筋，便于混凝土的浇注和捣实；钢管混凝土结构施工时，不需要模板，既节省了支模、拆模的材料和人工费用，也节省了时间。

3、有利于钢管的抗火和防火。

由于钢管内填有混凝土，能吸收大量的热能，因此遭受火灾时管柱截面温度场的分布很不均匀，增加了柱子的耐火时间，减慢钢柱的升温速度，并且一旦钢柱屈服，混凝土可以承受大部分的轴向荷载，防止结构倒塌。组合梁的耐火能力也会提高，因为钢梁的温度会从顶部翼缘把热量传递给混凝土而降低。经实验统计数据表明:达到一级耐火3小时要求和钢柱相比可节约防火涂料1/3一2/3甚至更多，随着钢管直径增大，节约涂料也越多。

4、耐腐蚀性能优于钢结构。

钢管中浇注混凝土使钢管的外露面积减少，受外界气体腐蚀面积比钢结构少得多，抗腐和防腐所需费用也比钢结构节省。钢管混凝土构件的截面形式对钢管混凝土结构的受力性能、施工难易程度、施工工期和工程造价都有很大的影响。圆钢管混凝土受压构件借助于圆钢管对其内部混凝土有效的约束作用，使钢管内部的混凝土处于三向受压状态，使混凝土具有更高的抗压强度。但是圆钢管混凝土结构的施工难度大，施工成本较高。相比之下，方钢管混凝土结构的施工较为方便，但钢管混凝土受到的约束作用较小，结构的承载力较低。

施工方面，钢管混凝土柱的零件较少，焊缝少，构造简单，柱脚常采用在混凝土基础上预留杯口的插入式柱脚，因而工厂制造比较简单，同时构件自重较小，运输和吊装也较易，施工很简便，而且钢管混凝土柱采用板材卷制，板材厚度都不大，一般在40mm以内，无论工厂焊接和现场进行对接，都没有什么困难。同时，与钢筋混凝土柱相比，钢管柱的外皮钢管具有钢筋的功能，兼有纵向钢筋和横向箍筋的作用，所以管内没钢筋，省了钢筋下料和绑扎钢筋等一系列工艺，又由于柱外皮钢管本身就是耐侧压的模板，同时也省了支模和拆模等工序。近年来，泵送砼相当普遍，现场浇灌并无困难，我国创造并广泛使用的高位抛落不振捣混凝土的施工方法，更简化了现场灌混凝土的工序，简便了施工。也有在管柱下部开临时浇灌孔，用混凝土泵自下而上灌注混凝土的方法，既快，又保证浇灌质量。而且，在浇筑后，钢管内处于相当稳定的湿度条件，水分不易蒸发，省去浇水养护工序，简化了混凝土的养护工艺。

因此研发一款钢管柱更进一步改进现有技术中钢管柱的结构性能，更进一步提升钢管柱的抗震性能成为一种必需。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种钢管柱及钢管柱组，具有结构坚固，抗震能力强，易于与混凝土结合的优点。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：一方面，本实用新型提供一种钢管柱，所述钢管柱的内壁设置有条形沟槽。

在优选的实施方案中，所述条形沟槽沿所述钢管柱的长度方向设置。

在优选的实施方案中，所述条形沟槽呈网格状设置。

在优选的实施方案中，所述钢管柱的内壁在除条形沟槽以外的部位设置有凸起。

在优选的实施方案中，还包括连接端；所述连接端包括：第一法兰和与所述第一法兰外形相适配的第二法兰；所述第二法兰设置有与所述第一法兰内孔尺寸相适配的插入段；所述钢管柱的两端分别固设有所述第一法兰或第二法兰。

另一方面，本实用新型还提供一种钢管柱组，包括内钢管柱和外钢管柱，所述内钢管柱位于所述外钢管柱的内腔，与所述外钢管柱同轴线设置；所述内钢管柱为如前所述的钢管柱。

进一步的，本实用新型通过将在钢管柱的内壁设置的条形沟槽的延伸方向，沿钢管柱的长度方向设置，有助于在钢管柱承受地震力的同时沿条形沟槽裂成条状，在充分吸收地震冲击力的同时依旧具备建筑结构支撑的能力，并为抗震建筑提供保护性的结构支撑，使抗震建筑具备更进一步的形变柔性。

进一步的，本实用新型通过将在钢管柱的内壁设置的条形沟槽的延伸方向，呈网格状设置，有助于更进一步增强钢管柱的吸能技术效果，破碎后的钢管柱碎片能够与周围的混凝土相结合为抗震建筑提供柔性支撑，使抗震建筑具备更进一步的形变柔性。

进一步的，本实用新型通过在钢管柱的内壁在除条形沟槽以外的部位设置凸起，有助于更进一步提升钢管柱与周围混凝土之间的结合力，进而当钢管柱形变为碎片时，依旧能够为抗震建筑提供稳固的结构支撑。

进一步的，本实用新型通过为钢管柱设置连接端，有助于实现将钢管柱结构模块化，分批量生产，使用时只需将：第一法兰和与所述第一法兰外形相适配的第二法兰通过螺栓紧固，既能达到将钢管柱长度进一步延长的技术效果。

进一步的，本实用新型通过提供一种钢管柱组，有助于在为抗震建筑提供稳固支撑的同时，不失自身的结构柔性，能够为抗震建筑提供更进一步的稳固支撑。

本实用新型的有益效果为：本实用新型通过提供一种钢管柱，并在钢管柱的内壁设置有条形沟槽，当钢管柱在承受地震冲击时会优先沿条形凹槽发生断裂，进而形成条状或块状的钢板，这些钢板与周围的混凝土能够继续为抗震建筑提供相对稳定的结构支撑，进而为增强建筑物的抗震柔性提供了更为稳固的结构支撑，有助于更进一步提升现有技术中的抗震钢结构建筑的抗震效果。

附图说明

下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型实施例1中钢管柱的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1中钢管柱的改进结构示意图；

图3是本实用新型实施例1中钢管柱的另一种改进结构示意图；

图4是本实用新型实施例2中钢管柱的连接端的结构示意图；

图5是本实用新型实施例3中钢管柱组的结构示意图。

图中：

100、条形沟槽；200、凸起；300、连接端；310、第一法兰；320、第二法兰；321、插入段；400、内钢柱；500、外钢柱。

具体实施方式

实施例1：

不失一般性，如图1所示，本实用新型提供一种在钢管柱的内壁设置有条形沟槽100的钢管柱，并将其应用在抗震钢结构建筑中。使用时，通过混凝土浇筑技术，在钢管柱内填充满混凝土，并将其作为抗震建筑的组成构件加以使用。当地震发生时，钢管柱在地震波的作用下，会优先沿条形沟槽断裂成条状或块状，并继续与混凝土结合，为抗震建筑提供更进一步的柔性支撑。改进后的钢管柱能够更进一步增加抗震建筑的结构柔性，为提升抗震建筑的抗震性能提供更进一步的结构支持。

优选的，在本实施例的一个优选技术方案中，将条形沟槽沿钢管柱的长度方向设置。本实用新型通过将在钢管柱的内壁设置的条形沟槽的延伸方向，沿钢管柱的长度方向设置，有助于在钢管柱承受地震力的同时沿条形沟槽裂成条状，在充分吸收地震冲击力的同时依旧具备建筑结构支撑的能力，并为抗震建筑提供保护性的结构支撑，使抗震建筑具备更进一步的形变柔性。

优选的，如图2所示，在本实施例的一个优选技术方案中，将条形沟槽呈网格状设置。本实用新型通过将在钢管柱的内壁设置的条形沟槽的延伸方向，呈网格状设置，有助于更进一步增强钢管柱的吸能技术效果，破碎后的钢管柱碎片能够与周围的混凝土相结合为抗震建筑提供柔性支撑，使抗震建筑具备更进一步的形变柔性。

优选的，如图3所示，在本实施例的一个优选技术方案中，将钢管柱的内壁在除条形沟槽以外的部位设置凸起200。本实用新型通过在钢管柱的内壁在除条形沟槽以外的部位设置凸起，有助于更进一步提升钢管柱与周围混凝土之间的结合力，进而当钢管柱形变为碎片时，依旧能够为抗震建筑提供稳固的结构支撑。

本实用新型通过提供一种钢管柱，并在钢管柱的内壁设置有条形沟槽，当钢管柱在承受地震冲击时会优先沿条形凹槽发生断裂，进而形成条状或块状的钢板，这些钢板与周围的混凝土能够继续为抗震建筑提供相对稳定的结构支撑，进而为增强建筑物的抗震柔性提供了更为稳固的结构支撑，有助于更进一步提升现有技术中的抗震钢结构建筑的抗震效果。

实施例2：

如图4所示，本实施例在实施例1的基础上，还包括连接端300；连接端300的结构包括：第一法兰310和与第一法兰外形相适配的第二法兰320；第二法兰设置有与第一法兰内孔尺寸相适配的插入段321；钢管柱的两端分别固设有第一法兰310或第二法兰320。

本实用新型通过为钢管柱设置连接端，有助于实现将钢管柱结构模块化，分批量生产，使用时只需将：第一法兰和与第一法兰外形相适配的第二法兰通过螺栓紧固，既能达到将钢管柱长度进一步延长的技术效果。

需要说明的是，本实施例中不限于使用图4所示的连接端作为连接两根钢管柱的连接方式，依现有技术能够实现将两根上述结构的钢管柱连接的任意结构均应落入本实用新型的保护范围。

实施例3：

如图5所示，本实施例在上述实施例的基础上，还提供一种钢管柱组，包括内钢管柱400和外钢管柱500，内钢管柱400位于外钢管柱500的内腔，与外钢管柱500同轴线设置；内钢管柱为上述实施例中的钢管柱。使用时，需要在内钢管柱400内及内钢管柱400和外钢管柱500间浇筑填充混凝土。

本实用新型通过提供一种钢管柱组，有助于在为抗震建筑提供稳固支撑的同时，不失自身的结构柔性，能够为抗震建筑提供更进一步的稳固支撑。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。