專利名稱:一種型鋼混凝土異形柱及制作方法
技術領域:
本發明涉及一種型鋼混凝土異形柱及制作方法,屬于異形柱結構領域。
背景技術:
隨著我國經濟的快速發展,人們對房屋建筑的功能和外觀都有了較高的要求。為了滿足建筑等專業功能要求,高層建筑結構中出現了許多鋼筋混凝土異形柱,例如截面形如乒乓球拍、T形、十字形、Z形和L形等。這些異形柱的抗震性能低于傳統的矩形截面和圓形截面柱,現行的《混凝土結構設計規范》和《建筑抗震設計規范》未能提供相關的設計方法。
我國是多地震國家,建筑物不僅需要良好的建筑功能,也需要具有良好的抗震性能,這就要求建筑結構和構件有較高的承載力和良好延性。
然而,異形柱框架結構在更進一步推廣應用上,如應用于層數更多、高度更高的建筑,受到了其自身特點的限制異形柱為了和墻體的尺寸一致,柱截面偏小,因此其承載能力就會受到限制,目前工程中所用到的異形截面柱的軸壓比限值較低;相對普通矩形截面柱,其柱肢較為薄弱,抗震能力相對不足,延性較差。已有的研究發現,鋼筋混凝土異形柱承載力和延性相對較低,從而提高其承載力和延性成為改變異形柱抗震性能的主要問題。
發明內容
本發明所要解決的技術問題,是在保持現有異形截面尺寸,甚至減小異形截面尺寸的情況下,進一步改善其受力性能,提高承載力、改善延性。從而充分發揮異形柱框架結構的優點,使其應用范圍更廣。本發明提出了一種型鋼混凝土異形柱及制作方法。
本發明的型鋼混凝土異形柱采用的技術方案是
異形柱的橫截面為(1)圓形和矩形組合的截面,如乒乓球拍形截面;(2)兩個及兩個以上矩形組合的截面,如十字形截面、T形截面、L形截面、Z形截面等。在混凝土異形柱中配置適量的型鋼和鋼筋,型鋼在整個異形柱中是連續成一整體的,在型鋼外圍配置縱筋和箍筋。由縱筋和箍筋共同組成了截面為矩形或圓形的鋼筋骨架,組合形成異形截面。為保證型鋼和混凝土能共同工作,不發生滑移,需采取適當的構造措施,如在型鋼翼緣外側焊接鋼筋段或錨釘等,這些鋼筋段和錨釘起到栓釘的作用。
根據本發明的技術方案,采用型鋼混凝土異形柱的制作方法,其順序如下1)制作異形柱中的型鋼,通過焊接的方式將獨立的型鋼拼裝起來;2)箍筋需要穿過型鋼或焊接到型鋼上,當為穿過型鋼的設計方式時,在型鋼上加工預留孔,孔直徑比要穿過的箍筋直徑大2mm;3)在型鋼翼緣外側焊接鋼筋段或錨釘;4)配置型鋼外側的縱筋及箍筋,形成矩形或圓形鋼筋骨架;5)在箍筋外側留一定保護層厚度,支模板。
6)將異形柱的型鋼、縱筋和箍筋,通過澆搗混凝土一次成型為型鋼混凝土異形柱。
本發明采用了圓形截面和矩形截面組合、矩形截面和矩形截面組合、型鋼和鋼筋混凝土組合形成了型鋼混凝土異形柱,充分發揮型鋼和鋼筋混凝土的自身性能,將型鋼承載力高和延性好的特點與鋼筋混凝土柱穩定性和耐火性好的特點結合起來,構造簡單,施工方便。同鋼筋混凝土柱相比,型鋼混凝土異形柱中的型鋼提高了柱子的承載力和延性,因而可以減小構件的截面尺寸,增加建筑物使用空間以及減輕自重。同時,在強震作用下混凝土脫落后,型鋼可以繼續承受荷載,并且具有很好的延性,明顯提高了異形柱框架的抗震能力。
由于混凝土柱是建筑結構中的主要承重構件,提高了混凝土柱的抗震能力,也就提高了建筑結構的整體抗震能力,當建筑物遭遇強烈地震時,可減輕其震害,防止其倒塌。
圖1是本發明型鋼混凝土異形柱乒乓球拍形截面示意圖;圖2是本發明型鋼混凝土異形柱十字形截面示意圖;圖3是本發明型鋼混凝土異形柱T形截面示意圖;圖4是本發明型鋼混凝土異形柱L形截面示意圖;圖5是本發明型鋼混凝土異形柱Z形截面示意圖;圖6是型鋼翼緣外側焊接鋼筋段示意圖。
圖中1-型鋼,2-縱筋,3-箍筋,4-型鋼腹板,5-型鋼翼緣,6-鋼筋段,7-加焊鋼板條。
具體實施例方式
下面結合附圖1~6詳細說明本發明的具體實施例實施例1型鋼混凝土異形柱的橫截面是一個圓形和一個矩形組合的截面,即如圖1所示的乒乓球拍形截面。截面中部配置型鋼1,圓形截面部分的型鋼1由兩個工字形型鋼在圓心交叉,布置呈十字形,其中在矩形截面長向對稱軸的延長線上的型鋼腹板4沿此對稱軸線延長至矩形截面遠離圓形截面的一端,同時在此端部與腹板4垂直的方向焊接翼緣5,當矩形截面的長邊大于或等于2倍的短邊長度時,在矩形截面中的型鋼腹板上(距翼緣5一定距離處)加焊一個和翼緣5平行的鋼板條7。通過焊接,型鋼1在整個截面中是連續的一個整體。在型鋼外圍配置縱筋2和箍筋3,圓形截面中,縱筋和箍筋綁扎在一起形成圓形鋼筋骨架,矩形截面部分箍筋成U形,伸入圓形截面中,焊接在型鋼翼緣5上形成封閉箍筋,并和縱筋2綁扎成鋼筋骨架。為保證型鋼和混凝土能共同工作,不發生滑移,在型鋼翼緣5外側焊接鋼筋段6,這些鋼筋段起到銷栓的作用。
制作方法1)通過焊接的方式將獨立的型鋼拼接起來,制作成異形柱中截面連續貫通的型鋼1;2)在型鋼翼緣5外側按一定的間距焊接鋼筋段6;3)配置型鋼外側的縱筋2及箍筋3,在圓形截面部分由縱筋和圓形箍筋形成圓形鋼筋骨架,矩形截面部分U形箍筋焊接在型鋼翼緣5上形成封閉箍筋,并和角部縱筋綁扎成鋼筋骨架;4)在鋼筋骨架外側留一定保護層厚度,支模板;5)將異形柱的型鋼、縱筋和箍筋,通過澆搗混凝土一次成型為型鋼混凝土異形柱。
實施例2實施例2的型鋼混凝土異形柱的橫截面是如圖2所示的十字形截面。截面中部配置型鋼1,型鋼1由兩個工字形型鋼在兩矩形相交部位的中心點交叉,布置呈十字形。通過焊接,型鋼1在整個截面中是連續的一個整體。其余同制作方法基本同實施例1,不同的是在第一和第二步中間加一步,即在型鋼1上加工箍筋3穿過的預留孔,其直徑比要穿過的箍筋直徑大2mm。第三步中配置型鋼外側的縱筋2及箍筋3,矩形箍筋3穿過型鋼1上的預留孔和矩形角部縱筋綁扎成兩個垂直的矩形鋼筋骨架,兩骨架呈十字形。
實施例3
實施例3的型鋼混凝土異形柱的橫截面是如圖3所示的T形截面。截面中部配置型鋼1,型鋼1由兩個工字形型鋼在兩矩形相交部位的中心點交叉,當T形截面的豎向這一矩形截面長邊大于或等于2倍的短邊長度時,在此矩形截面中的型鋼腹板上(距翼緣5一定距離處)加焊一個和翼緣5平行的鋼板條7。通過焊接,型鋼1在整個截面中是連續的一個整體。其余同實施例2。
制作方法基本同實施例2,不同之處在于矩形箍筋3穿過型鋼1上的預留孔和矩形角部縱筋綁扎成兩個垂直的矩形鋼筋骨架,兩骨架呈T形。
實施例4實施例4的型鋼混凝土異形柱的橫截面是如圖4所示的L形截面。截面中部配置型鋼1,型鋼1由兩個工字形型鋼在兩矩形相交部位的中心點交叉,當兩矩形的截面長邊大于或等于2倍的短邊長度時,在矩形截面中的型鋼腹板上(距翼緣5一定距離處)加焊一個和翼緣5平行的鋼板條7。通過焊接,型鋼1在整個截面中是連續的一個整體。其余同實施例2。
制作方法基本同實施例2,不同之處在于矩形箍筋3穿過型鋼1上的預留孔和矩形角部縱筋綁扎成兩個垂直的矩形鋼筋骨架,兩骨架呈L形。
實施例5實施例5的型鋼混凝土異形柱的橫截面是如圖5所示的Z形截面。截面中部配置型鋼1,型鋼1由Z字形中部豎向矩形截面內的王字形型鋼和上部、下部矩形截面內的工字形型鋼焊接而成,當上部、下部矩形的截面長邊大于或等于2倍的短邊長度時,在矩形截面中的型鋼腹板上(距翼緣5一定距離處)加焊一個和翼緣5平行的鋼板條7。通過焊接,型鋼1在整個截面中是連續的一個整體。其余同實施例2。
制作方法基本同實施例2,不同之處在于矩形箍筋3穿過型鋼1上的預留孔和矩形角部縱筋綁扎成三個互相垂直的矩形鋼筋骨架,三骨架呈Z形。
權利要求
1.一種型鋼混凝土異形柱,橫截面的形狀是圓形和矩形組合的截面或兩個及兩個以上矩形組合的截面,由縱筋(2)和箍筋(3)共同組成了截面為矩形或圓形的鋼筋骨架,其特征在于在鋼筋骨架內配置型鋼(1),型鋼(1)在整個異形柱中是連續成一整體的,包括型鋼腹板(4)及型鋼翼緣(5),在型鋼翼緣(5)外側焊接鋼筋段(6)或錨釘。
2.按照權利要求1所述的一種型鋼混凝土異形柱,其特征在于異形柱的橫截面是一個圓形和一個矩形組合的截面,圓形截面部分的型鋼(1)由兩個工字形型鋼在圓心交叉,布置呈十字形,其中在矩形截面長向對稱軸的延長線上的型鋼腹板(4)沿此對稱軸線延長至矩形截面遠離圓形截面的一端,同時在此端部與腹板(4)垂直的方向焊接翼緣(5),圓形截面中,縱筋(2)和箍筋(3)綁扎在一起形成圓形鋼筋骨架,矩形截面中,箍筋(3)成U形,伸入圓形截面中,焊接在型鋼翼緣(5)上形成封閉箍筋,并和縱筋(2)綁扎成鋼筋骨架;當矩形截面的長邊大于或等于2倍的短邊長度時,在矩形截面中的型鋼腹板上加焊一個和翼緣(5)平行的鋼板條(7)。
3.按照權利要求1所述的一種型鋼混凝土異形柱,其特征在于異形柱的橫截面是十字形截面,型鋼(1)由兩個工字形型鋼在兩矩形相交部位的中心點交叉形成,布置呈十字形。
4.按照權利要求1所述的一種型鋼混凝土異形柱,其特征在于異形柱的橫截面是T形截面,型鋼(1)由兩個工字形型鋼在兩矩形相交部位的中心點交叉形成,當T形截面的豎向這一矩形截面長邊大于或等于2倍的短邊長度時,在此矩形截面中的型鋼腹板上加焊一個和翼緣(5)平行的鋼板條(7)。
5.按照權利要求1所述的一種型鋼混凝土異形柱,其特征在于異形柱的橫截面是L形截面,型鋼(1)由兩個工字形型鋼在兩矩形相交部位的中心點交叉,當兩矩形的截面長邊大于或等于2倍的短邊長度時,在矩形截面中的型鋼腹板上加焊一個和翼緣(5)平行的鋼板條(7)。
6.按照權利要求1所述的一種型鋼混凝土異形柱,其特征在于異形柱的橫截面是Z形截面,型鋼(1)由Z字形中部豎向矩形截面內的王字形型鋼和上部、下部矩形截面內的工字形型鋼焊接而成,當上部、下部矩形的截面長邊大于或等于2倍的短邊長度時,在矩形截面中的型鋼腹板上加焊一個和翼緣(5)平行的鋼板條(7)。
7.型鋼混凝土異形柱的制作方法,是一種混凝土柱的制作方法,其特征在于包括以下步驟1)制作異形柱中的型鋼(1),通過焊接的方式將獨立的型鋼(1)拼裝起來;2)箍筋需要穿過型鋼(1)或焊接到型鋼(1)上,當為穿過型鋼(1)的設計方式時,在型鋼(1)上加工預留孔,孔直徑比要穿過的箍筋直徑大2mm;3)在型鋼翼緣(5)外側焊接鋼筋段(6)或錨釘;4)配置型鋼(1)外側的縱筋(2)和箍筋(3),形成矩形或圓形鋼筋骨架;5)在箍筋(3)外側留一定保護層厚度,支模板;6)將異形柱的型鋼(1)、縱筋(2)和箍筋(3),通過澆搗混凝土一次成型為型鋼混凝土異形柱。
全文摘要
本發明涉及一種型鋼混凝土異形柱及制作方法,屬于異形柱結構領域。本發明異形柱的橫截面的形狀是圓形和矩形組合的截面或兩個及兩個以上矩形組合的截面,由縱筋(2)和箍筋(3)共同組成了截面為矩形或圓形的鋼筋骨架,在鋼筋骨架內配置型鋼(1),型鋼(1)在整個異形柱中是連續成一整體的,包括型鋼腹板(4)及型鋼翼緣(5),在型鋼翼緣(5)外側焊接鋼筋段(6)或錨釘。本發明改善了現有鋼筋混凝土異形柱的受力性能,提高了承載力、改善了延性。
文檔編號E04C3/30GK1963104SQ20061016493
公開日2007年5月16日 申請日期2006年12月8日 優先權日2006年12月8日
發明者曹萬林, 張建偉, 王敏, 張維斌 申請人:北京工業大學