具有内部连接件的T形钢管混凝土组合柱的制作方法

本实用新型涉及建筑领域，更具体地涉及一种具有内部连接件的 T形钢管混凝土组合柱及其制作方法p。

背景技术：

随着建筑工业化的推广，装配式钢结构在住宅建筑中的应用逐步加大。目前采用的异形钢管混凝土组合柱中的T形钢管混凝土组合柱存在以下问题：

(1)内部空间被分为多个狭小腔体，不利于钢管内混凝土浇筑，同时内部的管壁竖向连接复杂；

(2)在管壁间加装对穿螺杆时需在管壁上开孔，加工制造复杂，削弱了管壁的完整性，同时螺杆外凸影响建筑装修；

(3)管壁对混凝土约束能力较弱，影响承载能力与抗震性能。

为进一步推广异形钢管混凝土组合柱的应用，需研究开发一种受力合理、制造安装简单且具有较高承载力和抗震性能的T形钢管混凝土组合柱。

技术实现要素：

根据本实用新型的一个方面，提供一种具有内部连接件的T形钢管混凝土组合柱，所述T形钢管混凝土组合柱包括具有T形空腔并沿纵向方向延伸的T形钢管和灌注在所述T形空腔中的混凝土，其特征在于，所述T形钢管包括：

焊接在一起的C形管和U形管，所述C形管具有沿所述纵向方向延伸且形成在所述C形管的两个相邻管壁之间的第一开口，所述U形管具有沿所述纵向方向延伸且形成在所述U形管的两个相邻管壁之间的第二开口，所述第一开口和所述第二开口对准；

至少一个连接板，所述至少一个连接板固定在形成所述第一开口的两个管壁之间并且沿与所述纵向方向垂直的方向延伸；和

至少一个连接件，所述至少一个连接件固定在所述连接板和所述 C形管的与所述第一开口相对的管壁之间，所述连接件沿与所述纵向方向和所述连接板的延伸方向垂直的方向延伸。

根据本实用新型的一个实施例，所述C形管包括依次连接的第一管壁、第二管壁、第三管壁、第四管壁和第五管壁，所述U形管包括依次连接的第六管壁、第七管壁和第八管壁，所述第一开口形成在所述第一管壁和所述第五管壁之间，所述第二开口形成在第六管壁和第八管壁之间，第六管壁和第八管壁的形成所述第二开口的边分别焊接至所述第一管壁和第五管壁的表面上。

根据本实用新型的一个实施例，所述连接件为圆柱形连接杆，所述连接板中设置有第三开口，在组装T形钢管时，所述圆柱形连接杆穿过所述第三开口，所述圆柱形连接杆的第一端部被固定至所述第三管壁的内表面，第二端部被固定至所述连接板。

根据本实用新型的一个实施例，所述圆柱形连接杆的邻近第二端部的区段设置有螺纹并且所述圆柱形连接杆通过螺帽固定至所述连接板。

根据本实用新型的一个实施例，在所述第三开口中套设有套筒形绝缘橡胶垫，所述绝缘橡胶垫的内径与所述圆柱形连接杆的外径大致相等，所述绝缘橡胶垫的外径与所述第三开口的直径大致相等，所述绝缘橡胶垫的邻近第三管壁的一端设置有沿径向向外突出的第一唇缘，所述绝缘橡胶垫的远离第三管壁的一端设置有沿径向向外突出的第二唇缘，所述第一唇缘和所述第二唇缘之间的距离大致等于所述连接板的厚度。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一唇缘的直径小于所述第二唇缘的直径。

根据本实用新型的一个实施例，所述连接件为L形杆或L形板，并且作为所述连接件的第一端部的L形的长边的自由端被固定至所述第三管壁的内表面，L形的短边被固定至所述连接板。

根据本实用新型的一个实施例，L形的短边被焊接至所述连接板。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一端部通过埋弧压力焊被焊接至所述第三管壁的内表面。

根据本实用新型的一个实施例，所述连接板被从所述C形管内部焊接在所述第一管壁和所述第五管壁之间。

根据本实用新型的另一方面，还提供一种制作根据权利要求1-6 中任一项所述的T形钢管混凝土组合柱的制作方法，其特征在于，包括：

分别制备C形管和U形管；

将沿与纵向方向垂直的方向延伸的至少一个连接板固定在形成所述C形管的第一开口的两个管壁之间；

将沿与所述纵向方向和所述连接板的延伸方向垂直的方向延伸的至少一个连接件固定在所述连接板和所述C形管的与所述第一开口相对的管壁之间；

将所述U形管焊接至所述C形管，使得所述U形管的第二开口大致对准并覆盖所述C形管的第一开口；以及

对T形空腔灌注混凝土。

根据本实用新型的一个实施例，所述连接件为圆柱形连接杆，所述连接板中设置有第三开口，固定所述连接件的步骤包括：

将所述圆柱形连接杆的第一端部插入所述第三开口使得所述第一端部大致接触所述第三管壁的内表面；

将所述圆柱形连接杆的第一端部固定至所述第三管壁的内表面；以及

将所述圆柱形连接杆的第二端部固定至所述连接板。

根据本实用新型的一个实施例，固定所述连接件的步骤还包括：

在将所述圆柱形连接杆的第一端部插入所述第三开口之前，将套筒形绝缘橡胶垫套设在所述第三开口中，所述绝缘橡胶垫的内径与所述圆柱形连接杆的外径大致相等，所述绝缘橡胶垫的外径与所述第三开口的直径大致相等，所述绝缘橡胶垫的邻近第三管壁的一端设置有沿径向向外突出的第一唇缘，所述绝缘橡胶垫的远离第三管壁的一端设置有沿径向向外突出的第二唇缘，两个唇缘之间的距离大致等于所述连接板的厚度；

将所述圆柱形连接杆穿过所述绝缘橡胶垫使得所述绝缘橡胶垫位于所述圆柱形连接杆和所述连接板之间，以便所述圆柱形连接杆和所述连接板之间形成电绝缘；和

对C形管和所述圆柱形连接杆通电，以通过埋弧压力焊将所述第一端部焊接至所述第三管壁的内表面。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一唇缘的直径小于所述第二唇缘的直径。

根据本实用新型的一个实施例，所述圆柱形连接杆的邻近第二端部的区段设置有螺纹并且所述圆柱形连接杆通过螺帽固定至所述连接板。

根据本实用新型的一个实施例，所述连接件为L形杆或L形板，在固定所述连接板之前固定所述连接件，并且固定所述连接件的步骤包括：

将作为所述连接件的第一端部的L形的长边的自由端固定至所述第三管壁的内表面；和

将L形的短边固定至所述连接板。

根据本实用新型的一个实施例，固定L形的长边的自由端的步骤包括：

L形的长边的自由端大致接触第三管壁的内表面；和

对C形管和所述L形杆或L形板通电，以将所述第一端部通过埋弧压力焊焊接至所述第三管壁的内表面。

根据本实用新型的一个实施例，L形的短边被焊接至所述连接板。

根据本实用新型的具有内部连接件的T形钢管混凝土组合柱及其制作方法，制造工艺简单，成本低，管壁对混凝土约束力大，具有良好的承载能力与抗震性能。

附图说明

本实用新型的这些和/或其他方面和优点从下面结合附图对优选实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型的一个实施例的带内部连接件的T形钢管混凝土组合柱的结构示意图。

图2是沿图1的A-A线的剖面图。

图3是沿图1的B-B线的剖面图。

图4是沿图1的C-C线的剖面图。

图5a-5d分别是套筒形绝缘橡胶垫的结构示意图、D-D剖视图、 E-E向视图和F-F剖视图。

图6a-6f是T型钢管制作流程示意图。

图7是示出了根据本实用新型的另一实施例的带内部连接件的T 形钢管混凝土组合柱的结构示意图。

图8是沿图7的G-G线的剖面图。

图9是沿图7的H-H线的剖面图。

图10是沿图7的J-J线的剖面图。

附图标记列表：

100 T形钢管混凝土组合柱

1 C形管

11 第一管壁

12 第二管壁

13 第三管壁

14 第四管壁

15 第五管壁

16 第一开口

2 U形管

21 第六管壁

22 第七管壁

23 第八管壁

24 第二开口

31 连接板

32 连接杆

33 绝缘橡胶垫

34 螺帽

35 焊缝

36 焊缝

37 焊缝

38 L形杆或板

39 焊缝

40 第三开口

41 混凝土第一浇筑空间

42 混凝土第二浇筑空间

43 第一唇缘

44 第二唇缘

L 纵向方向

具体实施方式

在整个说明书中，类似的附图标记表示类似的部分。

下面将通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本实用新型实施方式的说明旨在对本实用新型的总体实用新型构思进行解释，而不应当理解为对本实用新型的一种限制。

需要理解的是，在描述中使用的第一、第二、第三等的术语并不是将相关元件顺序排列，而是旨在区分相关元件，因而不构成对本实用新型的限制。

另外，在下面的详细描述中,为便于解释,阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下,公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

在权利要求书中，放在括号内的任意附图标记不应该认为是对权利要求进行限制。词语“包括”或“包含”并不排除存在除了在权利要求中所列出的那些之外的元件或步骤。在列举了几个手段的装置权利要求中，这些手段中的几个可以由一个相同的硬件实施。在元件前面的词语“一”或“一个”不排除存在多个这种元件。在列举了几个手段的任意装置权利要求中，这些手段中的几个可以由一个相同的硬件实施。某些元件在多个不同从属权利要求中表述的这个单纯事实不表示这些元件不能组合使用。

根据本实用新型的构思，提供一种具有内部连接件的T形钢管混凝土组合柱，所述T形钢管混凝土组合柱包括具有T形空腔并沿纵向方向延伸的T形钢管和灌注在所述T形空腔中的混凝土，其特征在于，所述T形钢管包括：焊接在一起的C形管和U形管，所述C形管具有沿所述纵向方向延伸且形成在所述C形管的两个相邻管壁之间的第一开口，所述U形管具有沿所述纵向方向延伸且形成在所述U形管的两个相邻管壁之间的第二开口，所述第一开口和所述第二开口对准；至少一个连接板，所述至少一个连接板固定在形成所述第一开口的两个管壁之间并且沿与所述纵向方向垂直的方向延伸；和至少一个连接件，所述至少一个连接件固定在所述连接板和所述C形管的与所述第一开口相对的管壁之间，所述连接件沿与所述纵向方向和所述连接板的延伸方向垂直的方向延伸。

图1是根据本实用新型的一个实施例的带内部连接件的T形钢管混凝土组合柱100的结构示意图。图2是沿图1的A-A线的剖面图。图3是沿图1的B-B线的剖面图。图4是沿图1的C-C线的剖面图。

如图1所示，根据本实用新型的一个实施例的带内部连接件的T 形钢管混凝土组合柱100包括具有T形空腔并沿纵向方向L延伸的T 形钢管和灌注在所述T形空腔中的混凝土。所述T形钢管包括焊接在一起的C形管1和U形管2。所述C形管1具有沿所述纵向方向L延伸且形成在所述C形管1的两个相邻管壁之间的第一开口16。所述U 形管2具有沿所述纵向方向L延伸且形成在所述U形管2的两个相邻管壁之间的第二开口24。所述第一开口16和所述第二开口24对准。所述T形钢管还包括：至少一个连接板31，所述至少一个连接板31 固定在形成所述第一开口16的两个管壁之间并且沿与所述纵向方向 L垂直的方向延伸；和至少一个连接件，所述至少一个连接件固定在所述连接板31和所述C形管1的与所述第一开口16相对的管壁之间，所述连接件沿与所述纵向方向L和所述连接板31的延伸方向垂直的方向延伸。通过在所述连接板31和所述C形管1的与所述第一开口 16相对的管壁之间设置连接件，加强了C形管1对T形空腔内的混凝土的约束，提高了T形钢管混凝土组合柱100的承载能力和抗震性能。所述C形管1和所述U形管2分别由钢板冷弯成型。冷弯成型是本领域公知的技术，在此不再赘述。

在图1所示的实施例中，所述C形管1包括依次连接的第一管壁 11、第二管壁12、第三管壁13、第四管壁14和第五管壁15，所述U 形管2包括依次连接的第六管壁21、第七管壁22和第八管壁23，所述第一开口16形成在所述第一管壁11和所述第五管壁15之间，所述第二开口24形成在第六管壁21和第八管壁23之间，第六管壁21 和第八管壁23的形成所述第二开口24的边分别焊接至所述第一管壁 11和第五管壁15的表面上。

图1中示出的连接板31被从所述C形管1内部焊接在所述第一管壁11和所述第五管壁15之间并与C形管1形成焊缝35。图1中示出的连接件为圆柱形连接杆32。所述连接板31中设置有第三开口 40。在组装T形钢管时，所述圆柱形连接杆32穿过所述第三开口40。所述圆柱形连接杆32的第一端部被固定至所述第三管壁13的内表面，第二端部被固定至所述连接板31。如图1和3所示，连接板31 沿纵向方向L间隔布置在C形管1的第一管壁11和第五管壁15的内侧，并且与第一管壁11和第五管壁15之间的搭接长度为10mm-30mm。连接板31与C形管1形成混凝土第一浇筑空间41，连接板31与U 形管2形成混凝土第二浇筑空间42，混凝土第一浇筑空间41与混凝土第二浇筑空间42相对独立但又互相连通。图3示出了每个连接板 31同时与两个圆柱形连接杆32相连，但本实用新型并不局限于此。每个连接板31可以与一个或同时与多于两个的圆柱形连接杆32相连。通过圆柱形连接杆32的设置，可有效降低第三管壁13的宽厚比，从而减小C形管1的厚度，同时增加对钢管内混凝土的约束能力，提高柱的承载能力和抗震性能、降低工程造价。所述圆柱形连接杆32 可由钢筋制成，也可为从市场上直接买到的端部带螺纹的螺柱。

如图1、图3和图4所示，所述圆柱形连接杆32的第一端部通过埋弧压力焊被焊接至所述第三管壁13的内表面。所述圆柱形连接杆32的邻近第二端部的区段设置有螺纹并且所述圆柱形连接杆32通过螺帽34固定至所述连接板31。也就是说，圆柱形连接杆32无螺纹一端即第一端部与C形管1的第三管壁13采用埋弧压力焊连接，有螺纹一端第二端部穿过连接板31中的第三开口40并采用螺帽34 与连接板31连接。通过利用埋弧压力焊将所述圆柱形连接杆32的第一端部焊接至所述第三管壁13的内表面，有效地解决了由于C形管 1深度大导致的不容易焊接所述圆柱形连接杆32的第一端部的问题。由于所述圆柱形连接杆32的第二端部利用螺帽34固定，所以操作方便快捷，施工成本低。

在图1和图4所示的实施例中，在所述第三开口40中套设有套筒形绝缘橡胶垫33。图5a-5d是套筒形绝缘橡胶垫33的结构示意图、 D-D剖视图、E-E向视图和F-F剖视图。所述绝缘橡胶垫33的内径与所述圆柱形连接杆32的外径大致相等，所述绝缘橡胶垫33的外径与所述第三开口40的直径大致相等。如图1所示，所述绝缘橡胶垫33 的邻近第三管壁13的一端设置有沿径向向外突出的第一唇缘43，所述绝缘橡胶垫33的远离第三管壁13的一端设置有沿径向向外突出的第二唇缘44。所述第一唇缘43和所述第二唇缘44之间的距离大致等于所述连接板31的厚度。通过设置所述绝缘橡胶垫33，能够在所述圆柱形连接杆32和所述连接板31之间形成绝缘，为实施埋弧压力焊提供了可能。通过在所述绝缘橡胶垫33上设置第一唇缘43和第二唇缘44，使得在进行埋弧压力焊时所述绝缘橡胶垫33不会脱落或移动，提供了可靠的绝缘性能。

在一个优选的实施例中，所述第一唇缘43的直径小于所述第二唇缘44的直径。所述绝缘橡胶垫33的厚度为2mm-4mm，第一唇缘43 的外径尺寸比第三开口40的直径大2mm-4mm，第二唇缘44的外径尺寸比螺帽34的外径大3mm-5mm。由于所述第一唇缘43较小，所以可以在插入所述圆柱形连接杆32之前容易地将所述绝缘橡胶垫33放入所述第三开口40。同时，较大的第二唇缘44可以作为固定圆柱形连接杆32第二端部时所用螺帽34的垫圈。螺帽34与连接板31之间的绝缘橡胶垫圈33具有微小的压缩性，使得第三管壁13在承受竖向荷载产生外凸变形时，圆柱形连接拉杆32具有微小的水平向位移从而推迟其受拉屈服的时间，进一步提高柱的延性和抗震性能。

图2-4所示的实施例中，每个连接板31上设置两个第三开口40。相应地，在每个连接板31与所述第三管壁13之间固定有两个圆柱形连接杆32。但是，本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于此。例如，每个连接板31上可以设置一个或多于两个的第三开口40。相应地，在每个连接板31与所述第三管壁13之间固定有相等数量的圆柱形连接杆32。

图6a-6f是T型钢管制作流程示意图。根据本实用新型的一个实施例的制作上述T形钢管混凝土组合柱100的制作方法，包括：分别制备C形管1和U形管2，如图6a所示；将沿与纵向方向L垂直的方向延伸的至少一个连接板31固定在形成所述C形管1的第一开口 16的两个管壁之间，如图6d所示；将沿与所述纵向方向L和所述连接板31的延伸方向垂直的方向延伸的至少一个连接件固定在所述连接板31和所述C形管1的与所述第一开口16相对的管壁之间，如图 6e所示；将所述U形管2焊接至所述C形管1，使得所述U形管2的第二开口24大致对准并覆盖所述C形管1的第一开口16，如图6f 所示；以及对T形空腔灌注混凝土图中未示出。所述U形管2与所述 C形管1之间形成有焊缝37。

在图6d所示的实施例中，所述连接件为圆柱形连接杆32，所述连接板31中设置有第三开口40。如图6d-6e所示，固定所述连接件的步骤包括：将所述圆柱形连接杆32的第一端部插入所述第三开口 40使得所述第一端部大致接触所述第三管壁13的内表面；将所述圆柱形连接杆32的第一端部固定至所述第三管壁13的内表面；以及将所述圆柱形连接杆32的第二端部固定至所述连接板31。所述第一端部大致接触所述第三管壁13的内表面是指，所述第一端部大致接触所述第三管壁13的内表面之间的距离足够小，使得能够满足相关工艺要求以执行相关操作，例如埋弧压力焊。

如图6b-6e所示，固定所述连接件的步骤还包括：在将所述圆柱形连接杆32的第一端部插入所述第三开口40之前，将套筒形绝缘橡胶垫33套设在所述第三开口40中，所述绝缘橡胶垫33的内径与所述圆柱形连接杆32的外径大致相等，所述绝缘橡胶垫33的外径与所述第三开口40的直径大致相等，所述绝缘橡胶垫33的邻近第三管壁 13的一端设置有沿径向向外突出的第一唇缘43，所述绝缘橡胶垫33 的远离第三管壁13的一端设置有沿径向向外突出的第二唇缘44，两个唇缘之间的距离大致等于所述连接板31的厚度；将所述圆柱形连接杆32穿过所述绝缘橡胶垫33使得所述绝缘橡胶垫33位于所述圆柱形连接杆32和所述连接板31之间，以便所述圆柱形连接杆32和所述连接板31之间形成电绝缘；和对C形管1和所述圆柱形连接杆 32通电，以通过埋弧压力焊将所述第一端部焊接至所述第三管壁13 的内表面。所述第一端部与所述第三管壁13的内表面之间形成焊缝 36。在一个优选的实施例中，所述第一唇缘43的直径小于所述第二唇缘44的直径。

如图6b-6f所示所述圆柱形连接杆32的邻近第二端部的区段设置有螺纹并且所述圆柱形连接杆32通过螺帽34固定至所述连接板 31。

以上以所述连接件为圆柱形连接杆32为例详细描述了T形钢管混凝土组合柱100及其制作方法，但是本实用新型并不局限于此。所述连接件例如可以为下面结合图7-10描述的L形杆38或L形板。此外，连接件的第一端部也可以是方形、椭圆形等形状，而第二端部为具有螺纹的圆柱形形状。只要连接件的第一端部固定至第三管壁，例如通过埋弧压力焊焊接至第三管壁，第二端部固定至连接板，就均在本实用新型的保护范围内。

图7是示出了根据本实用新型的另一实施例的带内部连接件的T 形钢管混凝土组合柱100的结构示意图。图8是沿图7的G-G线的剖面图。图9是沿图7的H-H线的剖面图。图10是沿图7的J-J线的剖面图。该实施例与图2-6f所示的实施例的不同之处在于所述连接件是不同的。在该实施例中，所述连接件为L形杆38，并且作为所述连接件的第一端部的L形的长边的自由端被固定至所述第三管壁 13的内表面。L形的短边被固定至所述连接板31。采用L形杆38的结构，省去了连接板31中的第三开口40，进一步减少了工艺流程。所述第一端部通过埋弧压力焊被焊接至所述第三管壁13的内表面。L 形的短边可以钩住所述连接板31，然后被焊接至所述连接板31。L 形的短边与连接板31之间形成焊缝39。图9示出了每个连接板31 同时与两个L形杆38相连，连接板31的一侧设置一个L形杆38，但本实用新型并不局限于此。每个连接板31可以与一个或同时与多于两个的L形杆38相连。在连接板31的一侧，可以根据需要设置两个及以上的L形杆38。尽管以上本文描述和示出了作为所述连接件的L形杆38，但是本领域技术人员可以理解的是，所述连接件可以为L形板。由于与L形杆仅存在形状上的差异，在此不再对L形板进行详细描述。

制作具有L形杆38或L形板的T形钢管混凝土组合柱100的方法与制作具有圆柱形连接杆32的T形钢管混凝土组合柱100的方法的不同之处在于，在固定所述连接板31之前固定所述连接件，并且固定所述连接件的步骤包括：将作为所述连接件的第一端部的L形的长边的自由端固定至所述第三管壁13的内表面；和将L形的短边固定至所述连接板31。具体地，固定L形的长边的自由端的步骤包括： L形的长边的自由端大致接触第三管壁13的内表面；和对C形管1 和所述L形杆38或L形板通电，以将所述第一端部通过埋弧压力焊焊接至所述第三管壁13的内表面。相应地，L形的短边被焊接至所述连接板31。关于具有内部连接件的T形钢管混凝土组合柱100及其制作方法，对于连接件为L形杆或L形板的情况与连接件为圆柱形连接杆的情况相同或类似的描述在此不再赘述。

根据本实用新型的具有内部连接件的T形钢管混凝土组合柱100 及其制作方法，制造工艺简单，成本低，管壁对混凝土约束力大，具有良好的承载能力与抗震性能。

虽然为了例举说明的目的而根据当前被认为是最实际并且优选的实施例对本实用新型进行了详细描述，但是要理解的是，这些细节仅仅用于那个目的，并且本实用新型不限于所披露的实施例，但是相反本实用新型打算涵盖落入在所附权利要求的精神和范围内的所有变型和等同装置。例如，要理解的是，本实用新型考虑到，在可能的范围，任意实施例的一个或多个特征可以与任意其它实施例的一个或多个特征组合。