綴板約束型工字形鋼骨約束混凝土柱及作法
【專利摘要】本發明涉及一種鋼骨混凝土柱，特別涉及一種綴板約束型工字形鋼骨約束混凝土柱。本發明綴板約束型工字形鋼骨約束混凝土柱，其包括工字形鋼骨、約束綴板、縱向鋼筋、復合箍筋、混凝土。約束綴板分別與工字形鋼骨兩翼緣在翼緣自由邊處分段焊接連接，有效減小了翼緣的自有外伸長度，約束了翼緣的屈曲變形，同時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；約束綴板間隔布置，鋼骨內部與外部混凝土相互串通，保證了混凝土的澆筑質量；因此，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。
【專利說明】綴板約束型工字形鋼骨約束混凝土柱及作法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種綴板約束型工字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】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。如內置工字形鋼骨型鋼混凝土柱，除采用增加鋼板厚度的方法提高配鋼率外，還可以采用增大翼緣的方法。試驗研究表明，在加載后期有較大變形時，由于內置帶工字形鋼骨型鋼混凝土柱鋼骨翼緣自由外伸長度較大，當寬厚比較大時，會發生一定的屈曲變形，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，當翼緣寬厚比較小時，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】
[0005]本發明所要解決的技術問題是:提高內置工字形鋼骨約束混凝土柱的承載力和延性，延緩或避免由于翼緣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，本發明提出了綴板約束型工字形鋼骨約束混凝土柱及作法。
[0006]本發明采用的技術方案是:
[0007]該綴板約束型工字形鋼骨約束混凝土柱，包括工字形鋼骨1、約束綴板2、縱向鋼筋3、復合箍筋4、混凝土 5 ;約束綴板2分別與工字形鋼骨I的兩翼緣在翼緣外側自由邊處分段焊接連接，在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。[0008]所述的綴板約束型工字形鋼骨約束混凝土柱為矩形或方形截面。
[0009]所述的工字形鋼骨I由高強鋼板焊接而成或采用熱軋工字鋼，截面形狀為工字形。
[0010]所述的約束綴板2為高強矩形鋼板，沿高均勻設置，截面厚度不小于工字形鋼骨I翼緣鋼板，截面高度與上下相鄰兩約束綴板間距之比小于I。
[0011]所述的縱向鋼筋3為高強鋼筋，沿柱邊均勻配置。
[0012]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。
[0013]所述的混凝土 5為高強混凝土，混凝土強度等級大于C50。
[0014]根據本發明的技術方案，該綴板約束型工字形鋼骨約束混凝土柱，其制作步驟如下:
[0015]I)工廠預制工字形鋼骨I ;
[0016]2)定位約束綴板2并與工字形鋼骨I的翼緣焊接；
[0017]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 ；
[0018]4)支模板并灌注混凝土 5，進行養護；
[0019]5)當混凝土達到強度后，形成綴板約束型工字形鋼骨約束混凝土柱。
[0020]本發明可以取得如下有益效果:
[0021]本發明采用約束綴板將工字形鋼骨的翼緣部分進行了有效的拉結，減小了翼緣的自有外伸長度，約束了翼緣的屈曲變形，同時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，發揮了類似于鋼管混凝土柱中鋼管的作用；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，對約束綴板間隙內混凝土有較好的約束作用；約束綴板間隔布置，鋼骨內部與外部混凝土相互串通，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。
[0022]本發明采用外包混凝土的形式，相比于鋼管混凝土柱具有良好的耐火、耐腐蝕能力，有利于降低使用過程中的維護陳本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是綴板約束型工字形鋼骨約束混凝土柱立體圖；
[0024]圖2是綴板約束型工字形鋼骨約束混凝土柱截面圖；
[0025]其中:1_工字形鋼骨，2-約束綴板，3-縱向鋼筋，4-復合箍筋，5-混凝土。
【具體實施方式】
[0026]下面結合具體實例對本發明做進一步說明:
[0027]實施實例
[0028]如圖1、圖2所示，該綴板約束型工字形鋼骨約束混凝土柱，包括工字形鋼骨1、約束綴板2、縱向鋼筋3、復合箍筋4、混凝土5 ;其是在內置工字形鋼骨混凝土柱基礎上增設約束綴板形成。
[0029]根據本發明的技術方案，該綴板約束型工字形鋼骨約束混凝土柱，其制作步驟如下:
[0030]I)工廠預制焊接工字形鋼骨I ;
[0031]2)定位約束綴板2并與工字形鋼骨I的翼緣焊接；
[0032]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 ；
[0033]4)支模板并灌注混凝土 5，進行養護；
[0034]5)當混凝土達到強度后，形成綴板約束型工字形鋼骨約束混凝土柱。
[0035]以上是本發明的典型實施例，本發明的實施不限于此。
【權利要求】
1.綴板約束型工字形鋼骨約束混凝土柱，其特征在于:其包括工字形鋼骨(I)、約束綴板(2)、縱向鋼筋(3)、復合箍筋(4)、混凝土(5);約束綴板(2)分別與工字形鋼骨(I)的兩翼緣在翼緣自由邊處分段焊接連接，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(2)之間。
2.根據權利要求1所述的綴板約束型工字形鋼骨約束混凝土柱，其特征在于:其截面形狀為矩形或方形。
3.根據權利要求1所述的綴板約束型工字形鋼骨約束混凝土柱，其特征在于:工字形鋼骨(I)由高強鋼板焊接而成或直接采用熱軋工字鋼，截面形狀為工字形。
4.根據權利要求1所述的綴板約束型工字形鋼骨約束混凝土柱，其特征在于:約束綴板(2)為高強矩形鋼板，沿高均勻設置，截面厚度不小于工字形鋼骨(I)翼緣鋼板，截面高度與上下相鄰兩約束綴板間距之比小于I。
5.根據權利要求1所述的綴板約束型工字形鋼骨約束混凝土柱，其特征在于:縱向鋼筋(3)為高強鋼筋，沿柱邊均勻配置。
6.根據權利要求1所述的綴板約束型工字形鋼骨約束混凝土柱，其特征在于: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。
7.根據權利要求1所述的綴板約束型工字形鋼骨約束混凝土柱，其特征在于:混凝土(5)強度等級大于C50。
8.根據權利要求1-7任一項所述的綴板約束型工字形鋼骨約束混凝土柱的制作方法，其特征在于，步驟如下: 1)工廠預制工字形鋼骨(I); 2)定位約束綴板(2)并與工字形鋼骨(I)的翼緣焊接； 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(5)養護28天后，形成綴板約束型工字形鋼骨約束混凝土柱。
【文檔編號】E04C3/34GK103924734SQ201410140901
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月10日 優先權日:2014年4月10日
【發明者】曹萬林, 武海鵬, 牛海成, 徐萌萌, 楊光 申請人:北京工業大學