[發明專利]帶十字形約束綴板箱形鋼骨約束混凝土柱及作法

有效

• 申請號: 201410140904.4
• 申請日: 2014-04-10
• 公開（公告）號: CN103924741A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 曹萬林;武海鵬;牛海成;徐萌萌;楊光
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E04C3/36
• 分類號: E04C3/36
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及一種帶十字形約束綴板箱形鋼骨約束混凝土柱及作法，主要應用于建筑結構中的抗震耗能領域。

背景技術

鋼骨混凝土結構指在普通鋼筋混凝土結構中配置鋼骨的組合結構體系。在鋼骨混凝土結構中，鋼骨可分為實腹式和空腹式兩種。實腹式鋼骨混凝土構件具有較好的抗震性能，而空腹式鋼骨混凝土構件的抗震性能與普通鋼筋混凝土構件基本相同。因此，目前在抗震結構中多采用實腹式鋼骨混凝土構件。實腹式鋼骨可由鋼板焊接拼制而成或直接采用軋制型鋼。

研究表明，在配置一定構造要求柔性鋼筋的情況下，鋼骨混凝土結構中鋼和混凝土能協同工作，直至達到極限承載力；鋼骨混凝土結構綜合了鋼結構和鋼筋混凝土結構二者的優點。與鋼結構相比，它具有比較大的剛度和阻尼，有利于控制結構的變形；外包混凝土可以起到防止鋼骨腐蝕和提高結構耐火性能的作用；外包混凝土也可以防止鋼骨局部屈曲，使鋼骨強度得到充分利用，節約鋼材。同鋼筋混凝土結構相比，鋼骨提高了結構的承載力和延性，有利于減小構件截面尺寸，有利于結構抗震；鋼骨混凝土中鋼骨在混凝土澆灌前己形成可獨立承載的結構體系，可承受施工活荷載和結構自重，無需設置臨時支撐，在多高層建筑中不必等待混凝土達到一定強度后再施工，可縮短建設工期。

在結構設計中，有時因建筑設計需要，柱的截面尺寸受到限制，當采用鋼骨混凝土柱時，往往通過提高截面配鋼率以提高其承載力及延性。如內置箱形鋼骨型鋼混凝土柱，鋼骨材料離中性軸較遠，可提供較大的慣性矩，但當鋼骨邊長較長或鋼板厚度較薄時，箱型鋼骨鋼板承受較大的徑向壓力時，易發生失穩，鋼骨對混凝土的約束能力下降，繼而整個型鋼混凝土柱承載力下降。因此，當箱型截面鋼骨邊長較長或鋼板厚度較薄時，應采用有效的措施約束其屈曲變形，以提高整個混凝土柱的承載力及延性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提高內置箱型鋼骨約束混凝土柱的承載力和延性，延緩或避免由于箱型鋼骨邊鋼板屈曲導致的構件剛度、承載力及延性的降低，充分發揮材料的性能，同時便于施工。為了解決這一問題，本發明提出了帶十字形約束綴板箱形鋼骨約束混凝土柱及作法。

本發明采用的技術方案是：

該帶十字形約束綴板箱形鋼骨約束混凝土柱，包括箱形鋼骨1、十字形約束綴板2、縱向鋼筋3、復合箍筋4、混凝土5；十字形約束綴板2分別與箱形鋼骨1的相對兩邊鋼板在鋼板中部分段焊接連接，鋼骨外側沿柱邊布置縱向鋼筋3，并配置復合箍筋4約束縱向鋼筋3及內部混凝土5，復合箍筋4沿高度配置于上下相鄰兩約束綴板之間。

所述的帶十字形約束綴板箱形鋼骨約束混凝土柱為矩形或方形截面。

所述的箱形鋼骨1由高強鋼板焊接而成，截面形狀為箱形，為閉口形式。

所述的十字形約束綴板2由三片高強矩形鋼板焊接而成十字形，沿高均勻設置，截面厚度小于箱形鋼骨1鋼板，截面高度與上下相鄰兩十字形約束綴板間距之比小于1，相鄰兩十字形約束綴板間距小于與其焊接的箱型鋼骨邊鋼板的1/2。

所述的縱向鋼筋3為高強鋼筋，沿柱邊均勻配置。

所述的復合箍筋4為高強鋼筋，由矩形雙肢箍筋與六邊形雙肢箍筋復合而成，柱腳部位減小間距加密布置，其他部位均勻布置。

所述的混凝土5為高強混凝土，混凝土強度等級大于C50。

根據本發明的技術方案，該帶十字形約束綴板箱形鋼骨約束混凝土柱，其制作步驟如下：

1）工廠預制焊接箱形鋼骨1；

2）定位十字形約束綴板2并與箱形鋼骨1的邊鋼板焊接；

3）將工廠預制焊接好的鋼骨構件運至現場并定位后，綁扎縱向鋼筋3與復合箍筋4；

4）支模板并灌注混凝土5，進行養護；

5）當混凝土達到強度后，形成帶十字形約束綴板箱形鋼骨約束混凝土柱。

本發明可以取得如下有益效果：

本發明采用十字形約束綴板將箱形鋼骨的邊鋼板進行了有效的拉結，減小了邊鋼板的計算長度，約束了邊鋼板的屈曲變形，同時十字形約束綴板的存在使得鋼骨對其內部混凝土的約束能力增強，使箱形鋼骨發揮了優于方鋼管混凝土柱中方鋼管的作用；縱向分布鋼筋與復合箍筋對其內部混凝土同樣具有較好的約束能力，與鋼骨雙重約束內部混凝土，而復合箍筋布置于上下相鄰約束綴板之間，對無約束綴板部分箱型鋼骨邊鋼板起到了輔助加強約束混凝土的作用；約束綴板間隔布置，在約束了箱型鋼骨邊鋼板的同時，保證了混凝土的澆筑質量；綜上幾方面因素，本發明中的混凝土具有較高的強度和良好的彈塑性變形能力，形成的鋼骨混凝土柱具有較高的承載力、延性及耗能能力。