[發(fā)明專利]內(nèi)隔板、加勁肋斷開型多腔體鋼管混凝土柱及作法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210511420.7
• 申請(qǐng)日: 2012-12-03
• 公開（公告）號(hào): CN102995832A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張建偉;武海鵬;曹萬(wàn)林;徐萌萌;王立長(zhǎng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): E04C3/34
• 分類號(hào): E04C3/34;E04B1/98
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種內(nèi)隔板、加勁肋斷開型多腔體鋼管混凝土柱及作法，主要應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中的耗能減震控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

社會(huì)在發(fā)展進(jìn)步，人們生活水平也在不斷提高，各種形式的建筑層出不窮，滿足不同使用功能的建筑也應(yīng)運(yùn)而生。尤其是高層、超高層建筑的大量涌現(xiàn)，這就需要有新的理論和新的技術(shù)來(lái)支撐這類建筑的建設(shè)。矩形鋼管混凝土柱及圓鋼管混凝土柱由于其自身尺寸和加工工藝的限制，不能無(wú)限滿足工程的需要，在這種前提下，多腔體鋼管混凝土結(jié)構(gòu)也就隨之產(chǎn)生，其多腔體鋼管是由鋼板拼連焊接而成。

多腔體鋼管混凝土由多腔體鋼管和混凝土兩種材料組成，由于腔體內(nèi)混凝土的作用，鋼管壁板的穩(wěn)定性有很大的提高，延緩或者避免了鋼管壁板過(guò)早的發(fā)生局部屈曲；同時(shí)鋼管對(duì)其核心混凝土的約束作用，使混凝土處于高度三維應(yīng)力狀態(tài)，從而使混凝土的強(qiáng)度得以提高，塑性和韌性性能得到改善，兩種材料的組合彌補(bǔ)了各自的缺點(diǎn)，使其材料性能得到了充分發(fā)揮。

在多腔體鋼管混凝土巨型柱受壓性能試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)多腔體鋼管混凝土結(jié)構(gòu)性能優(yōu)良的同時(shí)也存在著一些不足之處。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下，腔體壁板容易發(fā)生局部鼓曲，腔體壁板承載力下降，鋼板向外鼓出部分相應(yīng)部位的核心混凝土嚴(yán)重酥碎，而此時(shí)其它部位可能還沒有達(dá)到屈服，材料的性能沒有得到充分發(fā)揮，造成了材料的嚴(yán)重浪費(fèi)，大量震害現(xiàn)象也證明了這一點(diǎn)。

在多腔體鋼管混凝土巨型柱受壓性能試驗(yàn)中，通過(guò)是否設(shè)置內(nèi)部貫穿截面的內(nèi)隔板對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部隔板對(duì)提高構(gòu)件的承載力和延性有明顯的貢獻(xiàn)。內(nèi)部隔板將大腔體分為幾個(gè)小腔體，對(duì)腔體內(nèi)混凝土形成的約束更強(qiáng)，從而提高了混凝土的抗壓能力和延性；同時(shí)內(nèi)部隔板的斜拉桿效應(yīng)明顯，對(duì)腔體外壁板的約束能力很強(qiáng)，從而提高了構(gòu)件的承載力及延性。通過(guò)設(shè)置豎向加勁肋和內(nèi)隔板斷開型對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)是否斷開對(duì)試件的初始剛度、承載力的影響不明顯，僅在當(dāng)變形超過(guò)規(guī)范規(guī)定的彈塑性位移角數(shù)倍后的變形能力有一定的下降，因此，采用豎向加勁肋和內(nèi)部隔斷斷開的設(shè)計(jì)是完全滿足規(guī)范要求的，同時(shí)使焊接工程量減少10%~40%，吊裝定位難度降低，有效提高了施工速度和工程經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提高多腔體鋼管混凝土結(jié)構(gòu)承載力和抗震性能，延緩或避免由于鋼管壁板局部屈曲導(dǎo)致的構(gòu)件剛度、承載力及延性的降低，充分發(fā)揮材料的性能，同時(shí)便于施工。為了解決這一問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種內(nèi)隔板、加勁肋斷開型多腔體鋼管混凝土柱及作法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

該內(nèi)隔板、加勁肋斷開型多腔體鋼管混凝土柱，其包括多邊形鋼管1、內(nèi)隔板2、水平加勁肋3、豎向加勁肋4、填充在多邊形鋼管內(nèi)的混凝土5；高層建筑鋼管混凝土柱的鋼管部分為分段工廠加工，現(xiàn)場(chǎng)焊接拼接起來(lái)的，本發(fā)明中多邊形鋼管1豎向連續(xù)，所有分段均需要焊接連接；內(nèi)隔板分段斷開不焊接，斷開的位置在基礎(chǔ)頂面或者樓板處，分段為高度為1~2h，h為樓層高度；豎向加勁肋分段斷開不焊接，斷開的位置在基礎(chǔ)頂面或者樓板處，分段為高度為1~2h，h為樓層高度。通過(guò)這種方式，在施工過(guò)程中，吊裝定位的技術(shù)難度可以降低，焊接工程量減少10%~40%，有效的縮短了施工周期，提高了工程經(jīng)濟(jì)，施工的便利性得到提高。

所述的內(nèi)隔板、加勁肋斷開型多腔體鋼管混凝土柱中，在加勁肋相交的位置，豎向加勁肋上下貫通，水平加勁肋斷開并與豎向加勁肋焊接到一起。

所述多腔鋼管混凝土柱截面形狀為多邊形。

所述的多邊形鋼管1由鋼板焊接而成。

所述的內(nèi)隔板2采用的鋼板型號(hào)同多邊形鋼管1鋼板或低一個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，厚度為多邊形鋼管鋼板厚度的1/2~2/3，分段高度為1~2h，h為樓層高度，沿高度方向在基礎(chǔ)頂面、樓板處斷開不焊接以便于施工，內(nèi)隔板可由多塊鋼板焊接組合而成“十”字型或者“Y”字形等。內(nèi)隔板2在多邊形鋼管1角部或邊中部與多邊形鋼管1焊接連接。內(nèi)隔板將多邊形鋼管分為若干個(gè)小腔體，鋼板對(duì)核心混凝土的約束作用增強(qiáng)，混凝土處于高度的三維受壓狀態(tài)，從而混凝土的強(qiáng)度得到較大的提高，混凝土的塑性和韌性性能均得到顯著的改善，同時(shí)內(nèi)隔板的斜拉場(chǎng)效應(yīng)明顯，進(jìn)而整個(gè)結(jié)構(gòu)的剛度、承載力、延性、抗震能力均有一定幅度的提高。

所述水平加勁肋3采用的鋼板型號(hào)同多邊形鋼管1鋼板或者低一個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，厚度為多邊形鋼管鋼板厚度的1/3~1/2，豎向間距為1/3~1/5h，h為樓層高度。

所述豎向加勁肋4采用的鋼板型號(hào)同多邊形鋼管1鋼板或者低一個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，厚度為多邊形鋼管鋼板厚度的1/3~1/2，分段高度為1~2h，h為樓層高度，沿高度方向在基礎(chǔ)頂面及樓板處斷開不焊接以便于施工。