半裝配式超高強鋼管注漿疊合柱結構的制作方法

本實用新型涉及組合結構建筑領域，具體為一種半裝配式超高強鋼管注漿疊合柱結構，制作的半裝配式超高強鋼管注漿疊合柱可用于高層、超高層建筑中的承重結構。

背景技術：

隨著社會的發展，出現了越來越多的高層和超高層建筑。這種建筑，由于樓層較高，因此要求用于承重的柱具有很高的承載能力。在柱承載能力相同時，用于承重的柱的強度越高，柱的橫截面面積就越小，占用的建筑面積就越小，會留出更多使用空間。因此，研發高強柱，一直是建筑領域的重要方向之一。同時，減少建筑施工污染，追求綠色建筑也是近些年建筑領域的重要發展方向。為此，提出半裝配式超高強鋼管注漿疊合柱結構及制作方法，該疊合柱具有很高的強度，可達到一般混凝土疊合柱強度的3倍以上，并且可部分采用裝配的方法，符合綠色建筑的的發展要求。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種半裝配式超高強鋼管注漿疊合柱結構，更好的滿足實際高層、超高層建筑工程豎向承重結構的設計、施工需要。

本實用新型的技術方案是：

一種半裝配式超高強鋼管注漿疊合柱結構，該結構包括：鋼管柱、注漿孔、排氣孔、通氣口、連接隔板、灌漿料、坡口、縱向鋼筋、箍筋、混凝土、縱向鋼筋連接套筒，具體結構如下：

鋼管柱的上端和下端做成坡口，鋼管柱的上部側面設置注漿孔，下部側面設置排氣孔；鋼管柱內填充灌漿料；排氣孔靠近灌漿料的一端密封，在排氣孔的側面設置通氣口，通氣口朝下；

在鋼管柱的靠近注漿孔的端面設置連接隔板，連接隔板的外直徑與鋼管柱的內直徑相同，其中環形連接隔板沿厚度方向，環形連接隔板的一半在鋼管柱內，環形連接隔板的另一半露出鋼管柱，露出的部分在連接另一鋼管柱時，伸入另一鋼管柱；

鋼管柱外側四周布置縱向鋼筋，箍筋綁扎于縱向鋼筋上。

所述的半裝配式超高強鋼管注漿疊合柱結構，在一個鋼管柱與另一個鋼管柱連接時，位于上部灌注灌漿料的鋼管柱靠近排氣孔的端部，與位于下部灌注灌漿料的鋼管柱對接。

所述的半裝配式超高強鋼管注漿疊合柱結構，兩個鋼管柱連接時，采用對接坡口焊接。

所述的半裝配式超高強鋼管注漿疊合柱結構，半裝配式超高強鋼管注漿疊合柱結構的橫截面為圓形或矩形，鋼管柱的橫截面為圓形或矩形，箍筋的橫截面為圓形或矩形，連接隔板橫截面為環形或矩形。

本實用新型具有以下特點及有益效果：

1、本實用新型的半裝配式超高強鋼管注漿疊合柱結構，與普通鋼管混凝土疊合柱相比，由于內置鋼管采用高強鋼管，鋼管內的注漿為高強灌漿料，縱筋采用高強鋼筋，混凝土采用高強混凝土，因此其強度遠遠高于一般鋼管混凝土疊合柱，可達到一般混凝土疊合柱強度的3倍以上，可更好的滿足實際高層、超高層建筑工程豎向承重結構的設計需要。

2、本實用新型的半裝配式超高強鋼管注漿疊合柱結構，在高強鋼管內注入高強灌漿料，在高強鋼管外灌入高強混凝土，高強混凝土強度低于高強灌漿料，在柱的周圍設置高強縱向鋼筋，更加符合高層、超高層柱的受力要求，即高層、超高層建筑柱的中部以軸心受壓為主，因此在柱中的高強鋼管內注入高強灌漿料，四周以受壓或受拉為主，并且受壓強度高于中部，因此四周布置了強度更高的高強縱向鋼筋，材料分配合理。

3、本實用新型的半裝配式超高強鋼管注漿疊合柱制作方法，與普通鋼管混凝土疊合柱相比，高強鋼管及高強鋼管內部灌漿料的注入，高強縱筋和箍筋的綁扎均可在工廠預制完成，現場施工簡單，安裝快捷，符合綠色節能建筑的理念。

附圖說明

圖1是高強圓形截面鋼管柱三維圖。

圖2是注入高強灌漿料后高強圓形截面鋼管柱的俯視圖。

圖3是圖2沿A-A方向的剖面圖。

圖4是排氣孔三維圖。

圖5是環形連接隔板三維圖。

圖6是環形連接隔板與高強圓形截面鋼管柱焊接的過程圖。

圖7是環形連接隔板與高強圓形截面鋼管柱焊接后的俯視圖。

圖8是圖7沿B-B方向的剖面圖。

圖9是高強縱向鋼筋的三維圖。

圖10是普通圓形截面箍筋的三維圖。

圖11是高強圓形截面鋼管柱，高強縱向鋼筋和普通圓形截面箍筋組裝完成的三維圖。

圖12是圖11安裝混凝土模具組裝過程的三維圖。

圖13是澆筑混凝土后的高強圓形截面鋼管柱俯視圖。

圖14是圖13沿C-C方向的剖面圖。

圖15是兩個注漿后的帶環形隔板的高強圓形截面鋼管柱對接安裝過程的三維圖。

圖16是其它截面形式Ⅰ的半裝配式超高強鋼管注漿疊合柱結構的俯視圖。

圖17是其它截面形式Ⅱ的半裝配式超高強鋼管注漿疊合柱結構的俯視圖。

圖中，1高強圓形截面鋼管柱；2注漿孔；3排氣孔；4通氣口；5環形連接隔板；6高強灌漿料；7坡口；8高強縱向鋼筋；9普通圓形截面箍筋；10混凝土模具；11高強混凝土；12高強縱向鋼筋連接套筒；13普通矩形截面箍筋；14高強矩形截面鋼管柱；15膠泥或其它封堵材料。

具體實施方式

本實用新型半裝配式超高強鋼管注漿疊合柱結構的截面形式可以是圓形，也可以是其它截面形式Ⅰ和其它截面形式Ⅱ。如圖1-圖17所示，本實用新型的半裝配式超高強鋼管注漿疊合柱結構，主要包括：高強圓形截面鋼管柱1、注漿孔2、排氣孔3、通氣口4、環形連接隔板5、高強灌漿料6、坡口7、高強縱向鋼筋8、普通圓形截面箍筋9、混凝土模具10、高強混凝土11、高強縱向鋼筋連接套筒12、普通矩形截面箍筋13、高強矩形截面鋼管柱14、膠泥或其它封堵材料15，具體結構如下：

如圖1-圖4所示，高強圓形截面鋼管柱1的上端和下端做成坡口7，目的是兩個高強圓形截面鋼管柱1連接時，可以采用對接坡口焊。

高強圓形截面鋼管柱1的上部側面設置注漿孔2，下部側面設置排氣孔3，注漿孔2的下邊緣距離高強圓形截面鋼管柱1上端面的距離以及排氣孔下邊緣距離高強圓形截面鋼管柱1下端面的距離，需要根據連接處需要高強灌漿料6的長度計算確定。

其中，設置注漿料孔2的目的是為了使一個高強圓形截面鋼管柱1與另一個高強圓形截面鋼管柱1連接時，可以從注漿料孔2注入高強灌漿料6，完成高強圓形截面鋼管柱的連接。排氣孔3靠近高強灌漿料6的一端密封，在排氣孔3的側面設置通氣口4，通氣口4朝下，這樣能保證灌注高強灌漿料6時，高強灌漿料6不會封堵通氣口4，同時高強灌漿料6也可灌注到預定位置。設置排氣孔3的目的是為了使從注漿料孔2注入高強灌漿料6時，高強圓形截面鋼管柱1與另一個高強圓形截面鋼管柱1連接部分的空氣可以排出，同時也可用來觀察高強灌漿料6是否完全填滿連接部分。

本實用新型圓形截面的半裝配式超高強鋼管注漿疊合柱結構的具體制作方法如下：

如圖1-圖3所示，將高強圓形截面鋼管柱1有排氣孔3的一端，采用膠泥或其它封堵材料15封堵，膠泥或其它封堵材料15的兩個端面，一端與高強圓形截面鋼管柱1的端面平齊，另一端與排氣孔3的下邊緣平齊；采用膠泥或其它封堵材料15封堵住注漿孔2和排氣孔3，以免灌漿料因施工問題導致注漿孔2和排氣孔3被高強灌漿料6堵塞。將高強灌漿料6注入高強圓形截面鋼管柱1內，最終注入灌漿料的上表面與注漿料孔2的下邊緣高度一致。待高強灌漿料凝固后，拿出全部膠泥或其它封堵材料15。

如6-圖8所示，完成上述步驟后，在高強圓形截面鋼管柱1的靠近注漿口2的端面點焊環形連接隔板5，環形連接隔板5的外直徑與高強圓形截面鋼管柱1的內直徑相同，其中環形連接隔板5沿厚度方向，環形連接隔板5的一半在高強圓形截面鋼管柱1內，環形連接隔板5的另一半露出高強圓形截面鋼管柱1，露出的部分在連接另一高強圓形截面鋼管柱1時，可伸入另一高強圓形截面鋼管柱1。

如圖11所示，首先將灌入高強灌漿料6的高強圓形截面鋼管柱1固定好，然后在其四周布置高強縱向鋼筋8(圖9)，高強縱向鋼筋8的根數根據結構配筋計算確定，然后將普通圓形截面箍筋9(圖10)按設計間距綁扎于高強縱向鋼筋8上。其中，將普通圓形截面箍筋9(圖10)按設計間距綁扎于高強縱向鋼筋8上，該步工作也可在工廠預制完成。

如圖12、13所示所示，將普通圓形截面箍筋9按設計間距綁扎于高強縱向鋼筋8上后，于普通圓形截面箍筋9外側設置混凝土模具10，混凝土模具10為上下分體對接結構。

如圖13、14所示，在混凝土模具10內澆筑高強混凝土11，澆筑的高強混凝土11的上表面與高強圓形截面鋼管柱1內高強灌漿料6的上表面高度相同。

如圖15所示，將上部灌注高強灌漿料6的高強圓形截面鋼管柱1靠近排氣孔3的端部，與下部灌注高強灌漿料6的高強圓形截面鋼管柱1對接。對接時，下部環形連接隔板5伸入上部高強圓形截面鋼管柱1內，然后在對接坡口7處施焊，再通過下部高強圓形截面鋼管柱1的注漿孔2灌注高強灌漿料6，直至高強灌漿料6從上部高強圓形截面鋼管柱1的排氣孔3流出，完成灌注高強灌漿料6后的高強圓形截面鋼管柱1的連接。另外，位于下部的高強混凝土11中設置高強縱向鋼筋連接套筒12，位于上部的高強縱向鋼筋8與所述高強縱向鋼筋連接套筒12相對應，通過所述高強縱向鋼筋連接套筒12對位于上部的高強縱向鋼筋8進行定位。

重復上述過程，可完成圓形截面的半裝配式超高強鋼管注漿疊合柱的施工。

如圖16所示，其它截面形式Ⅰ的半裝配式超高強鋼管注漿疊合柱結構，其結構主要包括：高強灌漿料6、高強縱向鋼筋8、高強混凝土11、普通矩形截面箍筋13、高強矩形截面鋼管柱14，其具體制作方法同圓形截面的半裝配式超高強鋼管注漿疊合柱：

首先，將灌入高強灌漿料6的高強矩形截面鋼管柱14固定好，然后在其四周布置高強縱向鋼筋8；再將普通矩形截面箍筋13按設計間距綁扎于高強縱向鋼筋8上后，于普通矩形截面箍筋13外側設置混凝土模具10，在混凝土模具10內澆筑高強混凝土11，澆筑的高強混凝土11的上表面與高強矩形截面鋼管柱14內高強灌漿料6的上表面高度相同。

如圖17所示，其它形式Ⅱ的半裝配式超高強鋼管注漿疊合柱結構，其結構主要包括：高強圓形截面鋼管柱1、高強灌漿料6、高強縱向鋼筋8、高強混凝土11、普通矩形截面箍筋13等，其具體制作方法同圓形截面的半裝配式超高強鋼管注漿疊合柱。

首先，將灌入高強灌漿料6的高強圓形截面鋼管柱1固定好，然后在其四周布置高強縱向鋼筋8；再將普通矩形截面箍筋13按設計間距綁扎于高強縱向鋼筋8上后，于普通矩形截面箍筋13外側設置混凝土模具10，在混凝土模具10內澆筑高強混凝土11，澆筑的高強混凝土11的上表面與高強圓形截面鋼管柱1內高強灌漿料6的上表面高度相同。

本實用新型中，高強圓形截面鋼管柱為Q420-Q690，其屈服強度420MPa-690MPa；高強灌料的為CGMJM-Ⅵ，其抗壓強度100MPa-120MPa；高強縱向鋼筋為Ⅳ級鋼筋，其屈服強度≥540MPa；高強混凝土的標號為C60-C80，其抗壓強度≥72MPa；高強矩形截面鋼管柱為Q420-Q690，其屈服強度420MPa-690MPa。

另外，本實用新型半裝配式超高強鋼管注漿疊合柱結構的性能指標范圍如下：

高強圓形截面鋼管柱外直徑尺寸需滿足：按高強圓形截面鋼管柱外直徑計算的圓形面積>35％半裝配式超高強鋼管注漿疊合柱橫截面面積；

高強矩形截面鋼管柱外邊長尺寸需滿足：按高強矩形截面鋼管柱外邊緣計算的矩形面積>35％半裝配式超高強鋼管注漿疊合柱橫截面面積；

半裝配式超高強鋼管注漿疊合柱邊緣屈服強度：≥540MPa；

半裝配式超高強鋼管注漿疊合柱截面中部高強灌料部分抗壓強度：150MPa-180MPa(該部分強度因為高強鋼管及高強混凝土的約束，比單獨高強灌料的抗壓強度高)；

半裝配式超高強鋼管注漿疊合柱高強混凝土部分抗壓強度：≥72MPa；

半裝配式超高強鋼管注漿疊合柱整體抗壓強度：120MPa-160MPa。