專利名稱：配角鋼骨架的十形型鋼混凝土異形柱的制作方法
技術領域：
本發明涉及鋼與混凝土組合結構，尤其是一種配角鋼骨架的十形型鋼混凝土異形柱。
背景技術：
現代文明催生了人們對事物審美觀念的轉變，作為框架結構中的豎向承重構件一柱，其傳統形式為矩形截面，柱楞突出墻面已影響了建筑功能的發揮和視覺感官的不適。異形柱結構具有與填充墻等厚的特點，因此避免了柱楞突出墻面，增加房間的實際使用面積，提高“得房率”，深受業主和用戶的青睞。隨著住宅、辦公等商業建筑不斷向著高層及超高層的方向發展，異形柱結構柱肢的寬度勢必要加大，由此而產生了與建筑使用功能之間的矛盾，限制了異形柱結構的推廣使用。我國幅員遼闊，大多處于地震區，極有可能發生強烈地震的侵襲，與傳統的鋼筋混凝土(Re)矩形柱相比，鋼筋混凝土異形柱的抗震能力因截面異形而受到削弱，因此如何提高異形柱結構的抗震性能也是一項重大的課題。
為了滿足結構承載能力和抗震性能的需求，鋼與混凝土組合結構因其兼顧上述兩種因素而越來越受到行業內的重視。型鋼混凝土(SRC)組合結構作為鋼與混凝土組合結構的一類形式，不僅擁有組合結構的共同優點，即承載能力高、抗震性能好而且相比鋼結構、鋼管混凝土結構而言，外包的混凝土使得內部鋼材的耐久性能和耐火性能均得以提高。研究表明:型鋼混凝土異形柱因其截面內配置了較多的鋼材，使得含鋼率大大增加，從而在承重能力和抗震指標上均比RC異形柱得到加強。
作為框架結構的中柱，一層內它在4面受到梁的約束，其柱子本身不僅承受上部結構的豎向荷載，而且還承受外界水平荷載的作用，包括風荷載、地震作用與沖擊荷載等，受力極為復雜。針對型鋼混凝土異形柱而言，中柱的截面形式主要為十形，而一般的十形截面配鋼主要以實腹式鋼、T形鋼、槽鋼等形式配置，除去型鋼的混凝土保護層后，沿肢寬方向上，它們在各柱肢端部以實腹的形態而存在。然而，考慮截面配鋼率、填充墻厚度等因素，型鋼混凝土異形柱的型鋼保護層厚度具有一定的限度，有的甚至只能滿足最小保護層厚度，如此導致柱的外邊緣至型鋼外表面的之間的空間相對狹小，在進行施工澆筑時，極易產生混凝土中粗骨料因骨料粒徑稍大而難以下降，振搗困難，由此產生保護層混凝土澆筑不密實，影響結構柱本身的耐久性能；而且，位于梁柱節點區的交錯部位，梁中縱向受力鋼筋因柱中實腹形態鋼的阻擋，難以穿入節點核心區，這極有可能因梁端錨固措施不當而導致節點的傳力失效，后果極為嚴重。
基于現有配鋼形式在施工中的困難以及梁柱節點區穿鋼(筋)上的不便，迫切需求一種既可滿足配鋼率要求，又有利于施工和節點錨固的配鋼形式運用于十形型鋼混凝土異形柱中。發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種施工澆筑容易、承載力高且錨固強的配角鋼骨架的十形型鋼混凝土異形柱。
為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案:配角鋼骨架的十形型鋼混凝土異形柱，包括十形混凝土異形柱，十形混凝土異形柱內配置型鋼，型鋼由角鋼通過鋼綴件連接成為十形格構式空間角鋼骨架。
十形混凝土異形柱為異形柱框架結構中的中柱。
型鋼由豎向角鋼通過鋼綴件相互連接形成四面鏤空的十形格構式空間角鋼骨架，豎向角鋼分別設置在空間鋼骨架(十形混凝土異形柱截面)各轉角處。
上述配角鋼骨架的十形型鋼混凝土異形柱中，角鋼通過鋼綴件按照一定間距(稱為綴距)相互連接而成，一般通過焊接的方式進行連接，實際結構中可通過兩種方式實現角鋼與鋼綴件之間的相互連接，可采用水平橫向連接，也可采取水平橫向兼交叉斜向的形式連接。具體如下:
鋼綴件全部以水平橫向的形式焊接于角鋼上，沿豎向各鋼綴件之間設置一定間距，該種連接方式施工簡單明了。
鋼綴件以水平橫向兼交叉斜向的形式焊接于角鋼上，沿豎向各鋼綴件之間設置一定間距，在間距(綴距)內斜向焊接一鋼綴件，且上下斜向鋼綴件首尾相連，左右斜向鋼綴件首首或尾尾相連，該種連接方式利于十形異形柱抗剪承載力的提高。
針對現有十形型鋼混凝土異形柱存在的不足，發明人設計了本發明配角鋼骨架的十形型鋼混凝土異形柱，它通過將四面格構的空間角鋼骨架配置于十形截面混凝土異形柱中，增強了鋼與混凝土之間的相互粘結，實現了兩者的真正組合；保持合理的鋼綴件間距，克服了混凝土澆筑時骨料難以填滿狹小型鋼保護層區域的問題，便利了施工進程；十形空間角鋼骨架式套籠可約束其內混凝土的橫向變形，提高柱本身的承載力，還有利于框架節點區梁中鋼筋或型鋼穿入異形柱柱肢內部，增強節點的錨固效果。
圖1是本發明配角鋼骨架的十形型鋼混凝土異形柱第一種實施方式(水平橫向焊接鋼綴件)各組合部件空間示意圖。
圖2是本發明配角鋼骨架的十形型鋼混凝土異形柱第二種實施方式(水平橫向兼交叉斜向焊接鋼綴件)各組合部件空間示意圖。
圖中:1角鋼一,2角鋼二，3角鋼三，4角鋼四，5角鋼五，6角鋼六，7角鋼七，8角鋼八，9角鋼九，10角鋼十，11角鋼十一，12角鋼十二，13十形混凝土異形柱，14水平橫向鋼綴件，15交叉斜向鋼綴件。
具體實施方式
圖1顯示了本發明配角鋼骨架的十形型鋼混凝土異形柱的第一種實施方式，格構式角鋼型鋼骨架的架立通過全部水平橫向的鋼綴件焊接而成。其中，角鋼一 1、角鋼三3、角鋼四4、角鋼六6、角鋼七7、角鋼九9、角鋼十10、角鋼十二 12位于十形截面異形柱各柱肢端部，以角鋼肢背朝外的方式設置，其肢背表面至異形柱柱肢外表面之間的垂直距離為角鋼混凝土保護層厚度；角鋼二 2、角鋼五5、角鋼八8、角鋼十一 11則位于十形截面異形柱各柱肢的交匯處，正好處于截面的拐角部位，以肢背朝里的方式設置，該部位為異形柱的應力復雜區，因此通過此處設置角鋼不僅可穩定整個角鋼型鋼骨架的連接，而且亦可加強其薄弱環節，增強其受力性能。在連接各個角鋼時，首先以一定的綴距將水平橫向鋼綴件14焊接至角鋼的肢背(肢腹)上。若位于框架結構的底部幾層柱子時，因上部荷載較大，需滿足十形型鋼混凝土異形柱的承載力需求，則可通過適當減小水平綴件之間的距離來強化對其內核心混凝土的約束作用，提高柱的承載力；若位于框架結構的上部幾層柱子時，由于荷載偏小，可適當增大水平綴件之間的距離來滿足所需的承載性能，如此可節約部分鋼材。第一種實施方式的制作方法如下:
I)通過水平焊接的方法分別將角鋼一、角鋼十二，角鋼三、角鋼四，角鋼六、角鋼七，角鋼九、角鋼十沿豎向以一定的鋼綴件之間的距離連接起來；
2)通過水平焊接的方法分別將角鋼一、角鋼二，角鋼四、角鋼五，角鋼七、角鋼八，角鋼十、角鋼十一以上述同樣的方式進行焊接；
3)通過水平焊接的方法分別將角鋼二、角鋼三，角鋼五、角鋼六，角鋼八、角鋼九，角鋼十一、角鋼十二以上述同樣的方式進行焊接；
4)將所形成的格構式空間角鋼型鋼骨架嵌入于十形混凝土異形柱13的模板中，從中澆筑混凝土即得。
圖2顯示了本發明配角鋼骨架的十形型鋼混凝土異形柱的第二種實施方式，格構式角鋼型鋼骨架的架立通過水平橫向兼交叉斜向的鋼綴件焊接而成。其中，角鋼一至角鋼十二的設置與第一種實施方式相同，僅在連接各個角鋼時，首先以一定的綴距將水平橫向鋼綴件14焊接至角鋼的肢背(肢腹)上，再在相鄰的兩水平綴件之間加焊一道交叉斜向鋼綴件15，且上下斜向鋼綴件首尾相連，左右斜向鋼綴件首首或尾尾相連，以利于抵抗柱的剪切變形。綴距調節亦同上述實施方式。第二種實施方式的制作方法基本同前，僅在步驟3)和4)之間增加如下操作:在各個水平橫向鋼綴件14之間內，加焊一道交叉斜向鋼綴件15，其焊接以上下斜向鋼綴件首尾相連、左右斜向鋼綴件首首或尾尾相連的形式而進行。
上述焊縫 可參照相應規范，以采用角焊縫的方式將鋼綴件與角鋼進行連接，并在兩者搭接處全部滿焊，保證連接的有效性。
綜上所述，本發明應用空間格構式十形角鋼骨架，與現有技術相比具有如下優占-^ \\\.
I)提高了施工時混凝土澆筑的便利性，利于混凝土中的骨料與砂漿在十形混凝土異形柱截面內的流動，方便混凝土骨料在十形型鋼混凝土異形柱中保護層區域的分布，使得型鋼保護層混凝土澆筑密實，改善其耐久性能；
2)十形混凝土異形柱柱肢端部通過格構形式的角鋼配置，可方便節點區梁中鋼筋或型鋼在十形型鋼混凝土異形柱柱肢中的穿透，強化錨固效果，加強梁柱節點的共同工作，有效增強十形型鋼混凝土異形柱與梁組成的節點區抗剪承載能力的發揮；
3)可約束鋼骨架內的混凝土，減小其橫向變形，提高十形型鋼混凝土異形柱的承壓能力；
4)可使鋼與混凝土之間的粘結效果在一定程度上得到增強，達到真正使鋼與混凝土組合的目的。
權利要求
1.一種配角鋼骨架的十形型鋼混凝土異形柱，包括十形混凝土異形柱，其特征在于:所述十形混凝土異形柱內配置型鋼，型鋼由角鋼通過鋼綴件連接成為十形格構式空間角鋼骨架。
2.根據權利要求1所述的配角鋼骨架的十形型鋼混凝土異形柱，其特征在于:所述十形混凝土異形柱為異形柱框架結構中的中柱。
3.根據權利要求1所述的配角鋼骨架的十形型鋼混凝土異形柱，其特征在于:所述型鋼由豎向角鋼通過鋼綴件相互連接形成四面鏤空的十形格構式空間角鋼骨架，豎向角鋼分別設置在空間鋼骨架各轉角處。
4.根據權利要求3所述的配角鋼骨架的十形型鋼混凝土異形柱，其特征在于:所述鋼綴件全部以水平橫向的形式焊接于角鋼上，沿豎向各鋼綴件之間設置一定間距。
5.根據權利要求3至4所述的配角鋼骨架的十形型鋼混凝土異形柱，其特征在于:所述鋼綴件以水平橫向兼交叉斜向的形式焊接于角鋼上，沿豎向各鋼綴件之間設置一定間距，在間距內斜向焊接一鋼綴件，且上下斜向鋼綴件首尾相連，左右斜向鋼綴件首首或尾尾相連。
全文摘要
本發明公開了一種配角鋼骨架的十形型鋼混凝土異形柱，包括十形混凝土異形柱，十形混凝土異形柱內配置型鋼，型鋼由角鋼通過鋼綴件連接成為十形格構式空間角鋼骨架。本發明解決柱肢端部沿肢寬方向配實腹鋼端板的十形型鋼混凝土異形柱施工時澆筑的困難以及梁柱節點區穿鋼(筋)的不便；通過合理的角鋼及鋼綴件配置，可約束其內混凝土的橫向變形，增強鋼材與混凝土之間的粘結作用，從而提高柱本身的承載能力，擴大異形柱結構的使用范圍。
文檔編號E04C3/34GK103174260SQ20131012123
公開日2013年6月26日 申請日期2013年4月9日 優先權日2013年4月9日
發明者徐金俊, 蘇益聲, 薛建陽, 陳宗平 申請人:廣西大學