本发明涉及一种端部加劲的钢管混凝土柱，属于建筑技术领域。
背景技术
钢管混凝土柱有着延性好，承载能力高，抗震性能好等优势，并能充分发挥钢管和混凝土两种材料的优点，因此在土木工程的各个领域得到了广泛应用。
钢管混凝土柱按截面形状主要可分为圆形钢管混凝土柱和矩形钢管混凝土柱两种。
其中，圆形钢管混凝土柱的钢管与混凝土间的约束效果最好，但圆钢管不便于进行节点连接，在工程中应用受到限制。
矩形钢管混凝土柱的截面惯性矩大且便于节点连接，其对四角的混凝土约束作用也比较强，但矩形钢管对四边中部的混凝土几乎不存在约束，造成其对混凝土的约束作用十分不均衡，大大降低其承载能力，且矩形钢管的四边中部容易局部屈曲；同时，矩形钢管混凝土柱由于邻边长度不等，长边和核心混凝土的粘接较弱，更易屈曲。
因此，如何将上述圆形钢管混凝土柱和矩形钢管混凝土柱的优势发挥到最大又尽可能的避免两者存在的缺陷是亟需解决的问题。
技术实现要素：
为了解决上述存在的问题，本发明提出了一种端部焊加劲钢板的四角为圆钢管的新型钢管混凝土柱，其既结合了圆钢管混凝土柱和矩形钢管混凝土柱的优点，又很好的规避了两者的缺陷，适用于工业化生产，符合当前建筑工业化的趋势。
本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种端部加劲的钢管混凝土柱，其特征在于，所述钢管混凝土柱包含闭合外骨架、加劲钢板以及混凝土；所述加劲钢板连接于闭合外骨架并从闭合外骨架两端向闭合外骨架内部施力；所述混凝土位于闭合外骨架内部。
在本发明的一种实施方式中，所述闭合外骨架(1)由至少四块矩形钢板(7)和至少四根圆钢管(8)通过焊接而成；所述矩形钢板(7)与圆钢管(8)均垂直于水平面；所述矩形钢板(7)中的任意一块均与相邻两块矩形钢板(7)垂直；所述矩形钢板(7)之间通过圆钢管(8)相连接；所述加劲钢板包含第一加劲钢板(2)、第二加劲钢板(3)、第三加劲钢板(4)、第四加劲钢板(5)；所述第一加劲钢板(2)、第二加劲钢板(3)、第三加劲钢板(4)以及第四加劲钢板(5)通过焊接连接闭合外骨架(1)中相对的两块矩形钢板(7)；所述混凝土(6)浇筑于闭合外骨架(1)的内部以及圆钢管(8)的内部。
在本发明的一种实施方式中，所述闭合外骨架(1)由四块矩形钢板(7)和四根圆钢管(8)通过焊接而成。
在本发明的一种实施方式中，所述第一加劲钢板(2)和第二加劲钢板(3)位于闭合外骨架(1)的顶端；所述第三加劲钢板(4)和第四加劲钢板(5)位于闭合外骨架(1)的底端。
在本发明的一种实施方式中，所述第一加劲钢板(2)和第二加劲钢板(3)相互垂直；所述第三加劲钢板(4)和第四加劲钢板(5)相互垂直。
在本发明的一种实施方式中，所述第一加劲钢板(2)、第二加劲钢板(3)、第三加劲钢板(4)以及第四加劲钢板(5)垂直于水平面。
在本发明的一种实施方式中，所述第一加劲钢板(2)、第二加劲钢板(3)、第三加劲钢板(4)以及第四加劲钢板(5)板身所在的面穿过与之相连矩形钢板(7)的垂直对称轴。
在本发明的一种实施方式中，所述第一加劲钢板(2)位于第二加劲钢板(3)上方；所述第四加劲钢板(5)位于第三加劲钢板(4)下方。
在本发明的一种实施方式中，所述第一加劲钢板(2)的顶面不超过闭合外骨架(1)的顶面；所述第四加劲钢板(5)的底面不超过闭合外骨架(1)的底面。
在本发明的一种实施方式中，所述第一加劲钢板(2)的顶面与闭合外骨架(1)的顶面相重合；所述第四加劲钢板(5)的底面与闭合外骨架(1)的底面相重合。
在本发明的一种实施方式中，所述矩形钢板(7)中，任意两块相邻矩形钢板(7)所在面的交叉线正好是连接这两块矩形钢板(7)的圆钢管(8)的中轴线。
在本发明的一种实施方式中，所述第一加劲钢板(2)、第二加劲钢板(3)、第三加劲钢板(4)以及第四加劲钢板(5)的长为700mm，高为100mm，厚度为8mm。
在本发明的一种实施方式中，所述矩形钢板(7)的边长为625mm，厚度为4mm。
在本发明的一种实施方式中，所述圆钢管(8)的外径为150mm、壁厚为4.5mm。
本发明提供了上述钢管混凝土柱在建筑方面的应用。
本发明提供了上述钢管混凝土柱的制备方法，包含如下步骤：
步骤1：将四块矩形钢板(7)与四根圆钢管(8)进行焊接，得到一个方形的闭合外骨架(1)；
步骤2：将第一加劲钢板(2)、第二加劲钢板(3)、第三加劲钢板(4)以及第四加劲钢板(5)分别焊接至闭合外骨架(1)的两端；
步骤3：在闭合外骨架(1)与圆钢管(8)内部浇筑混凝土(6)，得到钢管混凝土柱。
有益效果：
(1)本发明提供的这种钢管混凝土柱四角为圆钢管，能一定程度地提高方钢管四边中部对核心混凝土的约束作用；柱两端四边中部交叉焊接垂直布置的加劲钢板，使得内部混凝土处于三向受压状态，能有效加强钢管对核心混凝土的约束作用，抑制或延缓钢管的局部屈曲，提高其延性以及承载能力；
(2)本发明提供的这种钢管混凝土柱能使其截面面积减小，减轻结构的自重，在工程应用中能降低基础造价；
(3)本发明提供的这种钢管混凝土柱既有利于节点连接，又可直接作为浇筑混凝土的模板，制作工艺简单，能提高施工效率；
(4)本发明提供的这种钢管混凝土柱适用于工厂化生产，符合当前建筑工业化的趋势。
附图说明
图1为本发明钢管混凝土柱的结构示意图；
图2为本发明钢管混凝土柱的横截面；
其中，1闭合外骨架、2第一加劲钢板、3第二加劲钢板、4第三加劲钢板、5第四加劲钢板、6混凝土、7矩形钢板以及8圆钢管。
具体实施方式
下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明。
如图1-2，本发明提供的端部加劲的钢管混凝土柱包含闭合外骨架、加劲钢板以及混凝土；所述加劲钢板连接于闭合外骨架并从闭合外骨架两端向闭合外骨架内部施力；所述混凝土位于闭合外骨架内部。
作为进一步地优选，所述闭合外骨架(1)由至少四块矩形钢板(7)和至少四根圆钢管(8)通过焊接而成；所述矩形钢板(7)与圆钢管(8)均垂直于水平面；所述矩形钢板(7)中的任意一块均与相邻两块矩形钢板(7)垂直；所述矩形钢板(7)之间通过圆钢管(8)相连接；所述加劲钢板包含第一加劲钢板(2)、第二加劲钢板(3)、第三加劲钢板(4)、第四加劲钢板(5)；所述第一加劲钢板(2)、第二加劲钢板(3)、第三加劲钢板(4)以及第四加劲钢板(5)通过焊接连接闭合外骨架(1)中相对的两块矩形钢板(7)；所述混凝土(6)浇筑于闭合外骨架(1)的内部以及圆钢管(8)的内部。
作为进一步地优选，所述闭合外骨架(1)由四块矩形钢板(7)和四根圆钢管(8)通过焊接而成。
作为进一步地优选，所述第一加劲钢板(2)和第二加劲钢板(3)位于闭合外骨架(1)的顶端；所述第三加劲钢板(4)和第四加劲钢板(5)位于闭合外骨架(1)的底端。
作为进一步地优选，所述第一加劲钢板(2)和第二加劲钢板(3)相互垂直；所述第三加劲钢板(4)和第四加劲钢板(5)相互垂直。
作为进一步地优选，所述第一加劲钢板(2)、第二加劲钢板(3)、第三加劲钢板(4)以及第四加劲钢板(5)垂直于水平面。
作为进一步地优选，所述第一加劲钢板(2)、第二加劲钢板(3)、第三加劲钢板(4)以及第四加劲钢板(5)板身所在的面穿过与之相连矩形钢板(4)的垂直对称轴。
作为进一步地优选，所述第一加劲钢板(2)位于第二加劲钢板(3)上方；所述第四加劲钢板(5)位于第三加劲钢板(4)下方。
作为进一步地优选，所述第一加劲钢板(2)的顶面不超过闭合外骨架(1)的顶面；所述第四加劲钢板(5)的底面不超过闭合外骨架(1)的底面。
作为进一步地优选，所述第一加劲钢板(2)的顶面与闭合外骨架(1)的顶面相重合；所述第四加劲钢板(5)的底面与闭合外骨架(1)的底面相重合。
作为进一步地优选，所述矩形钢板(7)中，任意两块相邻矩形钢板(7)所在面的交叉线正好是连接这两块矩形钢板(7)的圆钢管(8)的中轴线。
作为进一步地优选，所述第一加劲钢板(2)、第二加劲钢板(3)、第三加劲钢板(4)以及第四加劲钢板(5)的长为700mm，高为100mm，厚度为8mm。
作为进一步地优选，所述矩形钢板(7)的边长为625mm，厚度为4mm。
作为进一步地优选，所述圆钢管(8)的外径为150mm、壁厚为4.5mm。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的阐述。
本发明涉及的检测方法如下：
承载能力检测方法：
钢管混凝土柱在压力为10000kn的试验机上进行测试。测试装置用于确定制造的钢管混凝土柱的轴压性能。在柱的顶部表面使用铸造石膏，以确保表面在加载之前处于水平。开始阶段采用荷载控制加载对样本进行测试，每级荷载增量为50kn，持续时间约为2min，当柱发生屈服变形后，改用位移控制加载，每级位移增量为1mm，持续时间约为2min，当试件钢管的鼓曲变形剧烈时改为缓慢连续加载，直至钢管角部焊缝撕裂严重时加载结束。
将位移计布置在柱顶、柱侧面以量测柱的变形和位移。将应变片分别布置在试件的钢管和矩形钢板上：应变片在一块矩形钢板和一个钢管的长度的每四分之一处各布置一个，并且剩余的三块矩形钢板和三个钢管在其中间上各布置一个应变片。每个应变仪都能测量钢管和矩形钢板的轴向和横向应变。
实施例1：普通方形钢管混凝土柱
实施例1的具体步骤如下：
选取高3m、边长625mm、厚4mm的四块钢板焊接成一个方形外骨架，并灌注混凝土c40，制备得到普通方形钢管混凝土柱，测量其承载能力，检测结果为1034.8kn。
实施例2：单圆管
实施例2的具体步骤如下：
选取外径为150mm，壁厚为4.5mm，高3m的圆钢管，并灌注混凝土c40，制备得到单圆管，测量其承载能力，检测结果为457.6kn。
实施例3：本发明的钢管混凝土柱
实施例3的具体步骤如下：
选取高3m、边长625mm、厚4mm的四块钢板；外径为150mm，壁厚为4.5mm的四个圆钢管和长700mm，高100mm，厚8mm的四块加劲钢板按上述实施方式制备得到本发明的钢管混凝土柱，测量其承载能力，检测结果为3809kn。
从以上实例可以看出：本发明提出的新型钢管混凝土柱的承载能力明显大于各组成要素单独的承载力叠加值：1034.8+457.6*4＝2865.2kn<3809kn，承载能力大约能提高30％。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。