[發(fā)明專利]多室式鋼管混凝土異形柱

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910083472.7
• 申請日: 2009-05-06
• 公開（公告）號: CN101555721A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 屠永清;劉林林;葉英華
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: E04C3/34
• 分類號: E04C3/34
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所
• 代理人: 周長琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于建筑工程領(lǐng)域，具體涉及一種多室式鋼管混凝土異形柱。

背景技術(shù)

隨著我國鋼產(chǎn)量的不斷提高，經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對綠色環(huán)保型建筑的不斷要求，鋼結(jié)構(gòu) 住宅在我國得到了迅速發(fā)展。考慮到我國人口眾多，土地資源相對不足，宜發(fā)展多層和小高層 鋼結(jié)構(gòu)住宅。這些鋼結(jié)構(gòu)住宅多采用框架-支撐體系或框架-混凝土剪力墻(核心筒)體系， 柱子可采用鋼柱、鋼管混凝土柱和鋼骨混凝土柱，后兩種為組合柱。在小高層建筑中，組合 柱比鋼柱省鋼，進(jìn)而也就可以降低工程造價(jià)，但是鋼骨混凝土柱的施工較鋼管混凝土柱復(fù)雜， 因此目前已建的鋼結(jié)構(gòu)住宅中有許多采用了鋼管混凝土柱。然而盡管鋼管混凝土柱的截面尺 寸與鋼筋混凝土柱相比已大大減小，但柱子凸出墻面的問題依然存在。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中， 采用異形柱使這個(gè)問題得到了解決，因此，近年來對鋼管混凝土也提出了異形柱的概念，即 角柱采用L形截面、邊柱采用T形截面、中柱采用十字形截面，通過在鋼管中直接澆注混凝 土而成。鋼管混凝土異形柱不但能避免柱子凸出墻面，便于空間利用，還能充分發(fā)揮鋼材和 混凝土的材料性能。

目前，研究者已提出了多種鋼管混凝土異形柱的截面形式，最早提出的是普通鋼管混凝 土異形柱，如圖1所示，由鋼板焊接成異形鋼管再向其中澆注混凝土構(gòu)成，但該截面上存在 90度的負(fù)角，削弱了鋼和混凝土的相互作用，其組合性能較差。在此基礎(chǔ)上，研究者們提出 了一些構(gòu)造措施如設(shè)置加勁肋如圖2所示、設(shè)置約束拉桿如圖3所示，或焊接銷釘如圖4所 示等來更好的實(shí)現(xiàn)鋼材和混凝土的共同工作。這些措施在一定程度上彌補(bǔ)了普通鋼管混凝土 異形柱的缺陷，抑制或減緩鋼板的局部屈曲，但上述構(gòu)造措施也增加了異形柱的施工制作和 設(shè)計(jì)難度，不便于應(yīng)用。還有的研究者提出了用兩根或三根矩形鋼管焊接成鋼管混凝土組合 異形柱，這種截面構(gòu)造簡單，便于施工，但截面上存在寬厚比較大的邊，容易過早屈曲，降 低了構(gòu)件的整體性能。此外，這種截面尺寸也受到了鋼管規(guī)格的制約，限制了其進(jìn)一步的應(yīng) 用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的鋼管混凝土異形柱截面形式的不足，綜合考慮力學(xué)性能、 施工制作、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造、設(shè)計(jì)難度及經(jīng)濟(jì)效益等各方面因素，提供一種多室式鋼管混凝土異形 柱，其多室式截面能有效增強(qiáng)鋼材和混凝土的相互作用，提高了構(gòu)件的承載力和延性，便于 施工制作，設(shè)計(jì)也相對簡單。

本發(fā)明是一種多室式鋼管混凝土異形柱，由U形鋼、矩形鋼管和澆注其內(nèi)的混凝土組成， U形鋼和矩形鋼管相互焊接在一起，組成不同截面的異形柱，整個(gè)異形柱截面由U形鋼和矩 形鋼管分隔成多室，U形鋼和矩形鋼管內(nèi)填充混凝土。

所述的U形鋼由鋼板彎折或由鋼板焊接而成，所述的矩形鋼管由鋼板先彎折后焊接或由 鋼板直接焊接而成。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)異形柱的截面分成多室能有效增強(qiáng)鋼材和混凝土的相互作用，并且U形鋼和矩形 鋼管直接受力，減小了截面尺寸，降低了鋼板的寬厚比，利于材料性能的充分發(fā)揮和截面性 能的提高；

(2)與普通鋼管混凝土異形柱相比，截面被分成多室后消除了90度的負(fù)角，提高了異 形柱的承載力，改善了異形柱的抗震性能；

(3)本發(fā)明比設(shè)置加勁肋等構(gòu)造措施的鋼管混凝土異形柱施工制作相對簡單，保證了混 凝土的振搗、澆注質(zhì)量，便于施工制作，經(jīng)濟(jì)效益較好；

(4)與鋼管混凝土組合異形柱相比，多室式截面上鋼材沒有重疊的部分，比前者省鋼； 截面上寬度較大的鋼板因被分成了幾段，不易過早屈曲，使混凝土和鋼材的變形協(xié)調(diào)，受力 性能就更為合理。

附圖說明

圖1是本發(fā)明背景技術(shù)中普通鋼管混凝土異形柱截面示意圖；

圖2是本發(fā)明背景技術(shù)中設(shè)置加勁肋的普通鋼管混凝土異形柱截面示意圖；

圖3是本發(fā)明背景技術(shù)中設(shè)置拉桿的普通鋼管混凝土異形柱截面示意圖；

圖4是本發(fā)明背景技術(shù)中焊接銷釘?shù)钠胀ㄤ摴芑炷廉愋沃孛媸疽鈭D；

圖5a是本發(fā)明的U形鋼示意圖；

圖5b是本發(fā)明的矩形鋼管示意圖；

圖6a是本發(fā)明由兩個(gè)U形鋼和一個(gè)矩形鋼管組成截面為“T”字形的多室式鋼管混凝土 異形柱截面示意圖；

圖6b是本發(fā)明由兩個(gè)U形鋼和一個(gè)矩形鋼管組成截面為“L”字形的多室式鋼管混凝土 異形柱截面示意圖；