專利名稱：一種波紋鋼板約束混凝土組合柱及其制作方法
技術領域：
本發明涉及ー種建筑構件形式，特別涉及ー種應用于土木工程領域的波紋鋼板約束混凝土組合柱及其制作方法。
背景技術：
鋼管約束混凝土柱即鋼管混凝土柱是指在鋼管空腔內填充混凝土而形成的組合結構構件。其基本原理在于1)利用鋼管對鋼管內部填充的混凝土產生的約束效應使核心混凝土處于三向受壓狀態，從而使核心混凝土具有更高的抗壓強度和壓縮變形能力；2)借助內部混凝土的支撐作用，增強鋼管壁的幾何穩定性，改變空腔鋼管的失穩模態，從而提高鋼管的抗壓承載力。另外，鋼管混凝土柱的澆筑不需要模版，從而節省了施工成本，提高了施工效率。鋼管混凝土由于充分利用了鋼材和混凝土各自的受カ優勢而具有強度高、質量輕、塑性好、耐疲勞和耐沖擊等優越的力學性能，從而廣泛應用于土木工程各領域。傳統鋼管混凝土柱中的鋼管是由平鋼板加工而成，其在使用中通常處于雙向受カ狀態，一方面承受軸カ產生的軸向應力；另一方面承受核心混凝土橫向變形而產生的環向應力。根據蔡紹懷等相關學者的研究表明當鋼管主要提供混凝土的環向約束時鋼管混凝土柱可以獲得更高抗壓承載力。另外對于多邊形鋼管混凝土由于各邊長上的鋼板的平面外剛度較小，使得其容易在核心混凝土橫向作用下產生鼓曲而降低其對核心混凝土的環向約束力，從而降低鋼管的約束效應。
發明內容
本發明的目的是克服傳統采用平鋼板加工而成的鋼管易發生鼓曲而對核心混凝土約束效果不佳等問題，利用波紋鋼板對核心混凝土的環向約束效應強以及波紋鋼板平面外剛度大等優點提出一種波紋鋼板約束混凝土組合柱。本發明的技術方案一種波紋鋼板約束混凝土組合柱，由若干波紋鋼板為側面和若干鋼管為轉角而組成的多邊形管，波紋鋼板的波紋方向和多邊形管的長度方向相同，再在多邊形管和轉角處鋼管內填充混凝土即成。所述的波紋鋼板約束混凝土組合柱，所述轉角處鋼管為圓形鋼管或矩形鋼管或正方形鋼管。波紋鋼板約束混凝土組合柱，所述多邊形管的斷面根據工程需要為任意多邊形。所述的波紋鋼板約束混凝土組合柱的制作方法，按照設計尺寸加工好波紋鋼板和鋼管；以鋼管為轉角并以波紋鋼板為側面焊接組成多邊形管；波紋鋼板的波紋方向和多邊形管的長度方向相同；在多邊形管以及轉角處鋼管內填充混凝土。有益效果本發明除了具有現有鋼管混凝土所具有的強度高、質量輕、塑性好、抗震性能好、耐疲勞和耐沖擊等優越的力學性能之外，還具有現有鋼管混凝土所不具有的如下明顯優點
I)波紋鋼板沿波紋方向所承受的荷載小，根據Von Mises屈服準則可知，這樣可以使得波紋鋼板的強度主要為核心混凝土提供環向約束，從而大大提高核心混凝土的抗壓承載力，使得組合柱的抗壓承載カ大幅度提高，進而節約材料，降低工程造價。2)波紋鋼板的平面外剛度大，這樣波紋鋼板在核心混凝土的橫向膨脹變形作用下不易鼓曲，從而增加了波紋鋼板對核心混凝土的環向有效約束，進ー步提高了組合柱的抗壓承載力。3)波紋鋼板約束混凝土組合柱的外表面是波浪形的，具有很好的美學效果。
圖1本發明的實例ー結構示意圖；圖2本發明的實例ニ結構示意圖； 圖3本發明的實例三結構示意圖；圖中1-波紋鋼板；2_鋼管；3_混凝土 ；
具體實施例方式以下結合具體實施例，對本發明進行詳細說明。實施例1如圖1所示為ー種波紋鋼板約束混凝土組合柱。該組合柱是由四塊波紋鋼板I和四個截面為方形的鋼管2焊接組成四邊形管，其中，四個截面為方形的鋼管2位于四邊形的四個頂點，再在四邊形管和四個方形(或者矩形)的鋼管2內填充混凝土 3而形成的。其制作方法如下I)按照設計尺寸加工好波紋鋼板I和方鋼管2 ；2)以方形的鋼管2為轉角并以波紋鋼板I為側面焊接組成四邊形管，波紋鋼板I的波紋方向和四邊形管的長度方向相同；3)在四邊形管以及轉角處方鋼管I內填充混凝土 3。實施例2如圖2所示為另ー種波紋鋼板約束混凝土組合柱。該組合柱是由四塊波紋鋼板I和四個圓形的鋼管2焊接組成四邊形管，其中，四個圓形的鋼管2位于四邊形的四個頂點(即轉角)，再在四邊形管和四個圓形的鋼管2內填充混凝土 3而形成的。其制作方法如下I)按照設計尺寸加工好波紋鋼板I和圓形的鋼管2 ；2)以圓形的鋼管2為轉角并以波紋鋼板I為側面焊接組成四邊形管，波紋鋼板I的波紋方向和四邊形管的長度方向相同；3)在四邊形管以及轉角處圓鋼管I內填充混凝土 3。實施例3如圖3所示為另外一種波紋鋼板約束混凝土組合柱。該組合柱是由三塊波紋鋼板I和三個圓形的鋼管2焊接組成三邊形管，其中，三個圓形的鋼管2位于三邊形的三個頂點，再在三邊形管和三個圓形的鋼管2內填充混凝土 3而形成的。其制作方法如下4)按照設計尺寸加工好波紋鋼板I和圓形的鋼管2 ；
5)以圓形的鋼管2為轉角并以波紋鋼板I為側面焊接組成三邊形管，波紋鋼板I的波紋方向和三邊形管的長度方向相同；6)在三邊形管以及轉角處圓鋼管I內填充混凝土 3。應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種波紋鋼板約束混凝土組合柱，其特征在于由若干波紋鋼板為側面和若干鋼管為轉角而組成的多邊形管，波紋鋼板的波紋方向和多邊形管的長度方向相同，再在多邊形管和轉角處鋼管內填充混凝土即成。
2.根據權利要求1所述的波紋鋼板約束混凝土組合柱，其特征在于，所述轉角處鋼管為圓形鋼管或矩形鋼管或正方形鋼管。
3.根據權利要求1所述的波紋鋼板約束混凝土組合柱，其特征在于，所述多邊形管的斷面根據工程需要為任意多邊形。
4.根據權利要求1所述的波紋鋼板約束混凝土組合柱的制作方法，其特征在于按照設計尺寸加工好波紋鋼板和鋼管；以鋼管為轉角并以波紋鋼板為側面焊接組成多邊形管， 波紋鋼板的波紋方向和多邊形管的長度方向相同；在多邊形管以及轉角處鋼管內填充混凝土。
全文摘要
本發明公開了一種波紋鋼板約束混凝土組合柱，由若干波紋鋼板為側面和若干鋼管為轉角而組成的多邊形管，波紋鋼板的波紋方向和多邊形管的長度方向相同，再在多邊形管和轉角處鋼管內填充混凝土即成。本發明除了具有現有鋼管混凝土的優越的力學性能之外，還具有如下明顯優點波紋鋼板沿波紋方向所承受的荷載小，這樣可以使得波紋鋼板的強度主要為核心混凝土提供環向約束，從而大大提高核心混凝土的抗壓承載力，使得組合柱的抗壓承載力大幅度提高，進而節約材料，降低工程造價。波紋鋼板的平面外剛度大，這樣波紋鋼板在核心混凝土的橫向膨脹變形作用下不易鼓曲，從而增加了波紋鋼板對核心混凝土的環向有效約束，進一步提高了組合柱的抗壓承載力。
文檔編號E04C3/34GK103015632SQ20121055384
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月9日 優先權日2012年12月9日
發明者李賢 , 夏俊, 夏承柱, 梁彥爍, 趙澤華 申請人:中國礦業大學