矩形鋼管混凝土異形柱及其構(gòu)建方法與流程

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及建筑工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種矩形鋼管混凝土異形柱及其構(gòu)建方法。

背景技術(shù)：

隨著城市化水平的不斷提高，以京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角城市群和常住人口超過(guò)300萬(wàn)城市為代表的城市人口密集度逐漸增大，使得大量高層建筑不斷涌現(xiàn)。為此，國(guó)辦出臺(tái)了《關(guān)于促進(jìn)建筑業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展的意見(jiàn)》，確定了“用10年左右時(shí)間，使裝配式建筑占新建建筑比例達(dá)到30％”的目標(biāo)。

目前建筑行業(yè)正逐步大力發(fā)展推廣裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑，使得此類(lèi)建筑具有發(fā)展節(jié)能環(huán)保新產(chǎn)業(yè)、提高建筑安全水平、推動(dòng)化解過(guò)剩產(chǎn)能等一舉多得之效。加快提高裝配式建筑占新建建筑面積的比例。然而，隨著社會(huì)的發(fā)展和生活水平的提高，人們對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑的美觀性以及居住舒適度要求越來(lái)越高。作為現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)中的豎向承重構(gòu)件——柱，其傳統(tǒng)形式為矩形截面，柱角突出墻面影響了建筑功能的發(fā)揮和視覺(jué)感官的不適。

研究表明，雖然市面上也出現(xiàn)過(guò)一些鋼管或鋼柱，但現(xiàn)有的鋼柱內(nèi)部空間小，且水平截面構(gòu)造復(fù)雜，工廠構(gòu)件制作繁瑣，施工安裝焊縫過(guò)多，現(xiàn)場(chǎng)焊接工作量巨大，不僅導(dǎo)致裝配化程度低，還造成用鋼量指標(biāo)較高，房屋建造成本增大。

因此，迫切需要通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，研發(fā)出具有施工簡(jiǎn)單、便于工業(yè)化生產(chǎn)、或鋼材可重復(fù)利用或節(jié)能環(huán)?；虺杀窘?jīng)濟(jì)等至少一方面優(yōu)點(diǎn)的新的建筑型材，用以提高建筑設(shè)計(jì)與建造水平。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷和不足，本發(fā)明提供了一種矩形鋼管混凝土異形柱及其構(gòu)建方法。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種矩形鋼管混凝土異形柱，包括：預(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管單體、和充滿于每個(gè)矩形鋼管單體的空腔中的混凝土；

預(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管單體，相組合連接且設(shè)置于共同的底面上，平行于底面的截面呈t形、l形或十字形。

進(jìn)一步地，當(dāng)預(yù)設(shè)數(shù)量為兩個(gè)、且截面呈t形時(shí)，第二矩形鋼管單體的短底邊所屬側(cè)面，與第一矩形鋼管單體的長(zhǎng)底邊中央部分所屬側(cè)面，等高正對(duì)并且相焊接；

當(dāng)矩形鋼管單體的預(yù)設(shè)數(shù)量為兩個(gè)、且平行于底面的截面呈l形時(shí)，第二矩形鋼管單體的短底邊所屬側(cè)面，與第一矩形鋼管單體的長(zhǎng)底邊邊緣部分所屬側(cè)面，等高正對(duì)并且相焊接；并且第一矩形鋼管單體的短底邊所屬側(cè)面，與第二矩形鋼管單體的長(zhǎng)底邊所屬側(cè)面共面。

較佳地，當(dāng)矩形鋼管單體的預(yù)設(shè)數(shù)量為三個(gè)、且截面呈十字形時(shí)，兩個(gè)第二矩形鋼管單體的短底邊所屬側(cè)面，分別與第一矩形鋼管單體的兩側(cè)長(zhǎng)底邊中央部分所屬側(cè)面，等高正對(duì)并且相焊接；并且兩個(gè)第二矩形鋼管單體的短底邊所屬側(cè)面相等高正對(duì)。

較佳地，當(dāng)預(yù)設(shè)數(shù)量為三個(gè)、且截面呈t形時(shí)，

第三矩形鋼管單體的短底邊所屬側(cè)面，與第四矩形鋼管單體的短底邊所屬側(cè)面，等高正對(duì)并且相焊接；并且第二矩形鋼管單體的短底邊所屬側(cè)面，與第三矩形鋼管單體的長(zhǎng)底邊邊緣部分所屬側(cè)面，等高正對(duì)并且相焊接，

第二矩形鋼管單體的長(zhǎng)底邊所屬側(cè)面，跟第三矩形鋼管單體的與第四矩形鋼管單體相焊接的側(cè)面共面。

較佳地，當(dāng)矩形鋼管單體的預(yù)設(shè)數(shù)量為四個(gè)、且截面呈十字形時(shí)，

第三矩形鋼管單體的短底邊所屬側(cè)面，與第四矩形鋼管單體的短底邊所屬側(cè)面，等高正對(duì)并且相焊接；

兩個(gè)第二矩形鋼管單體的短底邊所屬側(cè)面，分別與第三矩形鋼管單體的兩側(cè)長(zhǎng)底邊邊緣部分所屬側(cè)面，等高正對(duì)并且相焊接；上述兩個(gè)第二矩形鋼管單體的長(zhǎng)底邊所屬側(cè)面，跟第三矩形鋼管單體的與第四矩形鋼管單體相焊接的側(cè)面共面。

較佳地，當(dāng)矩形鋼管單體的預(yù)設(shè)數(shù)量為四個(gè)、且截面呈十字形時(shí)，四個(gè)第二矩形鋼管單體各自的一條短底邊所屬側(cè)面圍合成位于中央的方形空腔；四個(gè)第二矩形鋼管單體各自參與圍合的側(cè)面的側(cè)棱兩兩相焊接。

較佳地，當(dāng)矩形鋼管單體的預(yù)設(shè)數(shù)量為三個(gè)、且截面呈l形時(shí)，第四矩形鋼管單體的兩個(gè)相鄰側(cè)面分別與第二、第三矩形鋼管單體的短底邊所屬側(cè)面等高正對(duì)并且相焊接。

一種矩形鋼管混凝土異形柱，包括：相組合連接且設(shè)置于共同的底面上的第一預(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管單體和第二預(yù)設(shè)數(shù)量的u型鋼/扁鋼/冷彎角鋼，充滿于每個(gè)矩形鋼管單體的空腔中的混凝土，以及充滿于第一預(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管單體與第二預(yù)設(shè)數(shù)量的u型鋼鋼條/扁鋼/冷彎角鋼所圍合而成的空腔中的混凝土；

組合連接的第一預(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管單體和第二預(yù)設(shè)數(shù)量的u型鋼/扁鋼/冷彎角鋼平行于底面的截面呈t形、l形或十字形。

進(jìn)一步地，當(dāng)?shù)谝活A(yù)設(shè)數(shù)量為一個(gè)、u型鋼的第二預(yù)設(shè)數(shù)量為三個(gè)、且截面為t形時(shí)，每個(gè)u型鋼開(kāi)口側(cè)與矩形鋼管單體的一個(gè)側(cè)面的側(cè)棱等高正對(duì)并且相焊接。

較佳地，當(dāng)?shù)谝活A(yù)設(shè)數(shù)量為一個(gè)、u型鋼的第二預(yù)設(shè)數(shù)量為二個(gè)、且截面為l形時(shí)，上述兩個(gè)u型鋼的開(kāi)口側(cè)分別與矩形鋼管單體的相鄰兩個(gè)側(cè)面的側(cè)棱等高正對(duì)并且相焊接。

較佳地，當(dāng)?shù)谝活A(yù)設(shè)數(shù)量為一個(gè)、u型鋼的第二預(yù)設(shè)數(shù)量為四個(gè)、且截面為十字形時(shí)，每個(gè)u型鋼的開(kāi)口側(cè)與矩形鋼管單體的一個(gè)側(cè)面的側(cè)棱等高正對(duì)并且相焊接。

較佳地，當(dāng)?shù)谝活A(yù)設(shè)數(shù)量為三個(gè)、扁鋼的第二預(yù)設(shè)數(shù)量為一個(gè)、且截面為t形時(shí)，三個(gè)第二矩形鋼管單體呈品字形排布；扁鋼與三個(gè)第二矩形鋼管單體各自的一條短底邊所屬側(cè)面圍合而成方形空腔；每個(gè)第二矩形鋼管參與圍合的側(cè)面的側(cè)棱，與另一側(cè)棱或者扁鋼的側(cè)邊相焊接。

較佳地，當(dāng)矩形鋼管單體的第一預(yù)設(shè)數(shù)量為兩個(gè)、冷彎角鋼的第二預(yù)設(shè)數(shù)量為一個(gè)、且截面呈l形時(shí)，冷彎角鋼的兩條邊所屬側(cè)面分別與第二、三矩形鋼管單體的側(cè)面圍合出矩形空腔；第二、三矩形鋼管單體參與圍合的側(cè)面各自的一條側(cè)棱，分別與冷彎角鋼的兩條邊末端所示側(cè)棱相焊接；參與圍合的側(cè)面各自的另一條側(cè)棱相焊接。

一種矩形鋼管混凝土異形柱的構(gòu)建方法，包括：

將預(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管單體逐一進(jìn)行組合連接，使其平行于底面的截面呈t形、l形或十字形；

將組合連接后的預(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管單體設(shè)置于同一底面上后，向每個(gè)矩形鋼管單體的空腔中澆筑滿混凝土。

一種矩形鋼管混凝土異形柱的構(gòu)建方法，包括：

將第一預(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管單體和第二預(yù)設(shè)數(shù)量的u型鋼/扁鋼/冷彎角鋼逐一進(jìn)行組合連接，使其平行于底面的截面呈t形、l形或十字形；

將組合連接后的第一預(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管單體和第二預(yù)設(shè)數(shù)量的u型鋼/扁鋼/冷彎角鋼設(shè)置于同一底面上后，向每個(gè)矩形鋼管單體的空腔中澆筑滿混凝土，并且向第一預(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管單體與第二預(yù)設(shè)數(shù)量的u型鋼/扁鋼/冷彎角鋼所圍成的空腔中澆筑滿混凝土。

本發(fā)明有益技術(shù)效果：

1.本發(fā)明提供的矩形鋼管混凝土異形柱，包括預(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管單體以及在矩形鋼管單體中澆筑的混凝土。一方面，由于矩形鋼管單體對(duì)混凝土的約束作用，受壓時(shí)核心混凝土處于三向受壓狀態(tài)，提高了混凝土的承載力。另一方面，矩形鋼管單體由于混凝土的填充，防止了鋼管管壁的過(guò)早屈曲。

2.本發(fā)明巧妙地利用矩形鋼管和混凝土兩種材料在受力過(guò)程中的各自弱點(diǎn)和優(yōu)良特性，并將其相互結(jié)合，相互作用，不僅彌補(bǔ)了各自的弱點(diǎn)，更重要的是使得兩種材料性能充分發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)了1+1>2的效果。

3.本發(fā)明提供的矩形鋼管混凝土異形柱，該異形柱的內(nèi)部是無(wú)肋板、無(wú)隔板、無(wú)栓釘?shù)拇笄惑w，空腔內(nèi)澆筑混凝土。大腔體解決了混凝土澆筑困難、混凝土灌注質(zhì)量難以保證的問(wèn)題。該異形柱的外部是無(wú)連接板、無(wú)魚(yú)肋板，每?jī)蓚€(gè)矩形鋼管單體對(duì)拼焊接組合成型，不需要專(zhuān)有設(shè)備，解決了工廠制作繁瑣，現(xiàn)場(chǎng)施工裝配化程度低的問(wèn)題。顯然，本發(fā)明可明顯降低用鋼量指標(biāo)，經(jīng)濟(jì)適用性顯著提高。

4.本發(fā)明提供的矩形鋼管混凝土異形柱的平行于底面的截面，呈t形、l形或十字形，并且這些結(jié)構(gòu)具有與墻體材料等厚的特點(diǎn)，因此避免了柱角突出墻面，提高了“得房率”。

5.本發(fā)明提供的矩形鋼管混凝土異形柱僅僅采用少量預(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管單體組合建造，能夠滿足住戶開(kāi)間大并方便組合、拆分的居住需求，可顯著提高居住舒適度和宜居性。

【附圖說(shuō)明】

圖1是本發(fā)明構(gòu)建矩形鋼管混凝土異形柱的方法的主要步驟示意圖。

圖2是截面為t形的矩形鋼管混凝土異形柱示例圖。

圖3是圖2的矩形鋼管單體的施工過(guò)程圖。

圖4是截面為l形的矩形鋼管混凝土異形柱示例圖。

圖5是圖4的矩形鋼管單體的施工過(guò)程圖。

圖6是截面為十字形的矩形鋼管混凝土異形柱示例圖。

圖7是圖6的十字形鋼管單體的施工過(guò)程圖。

圖8是截面為t型的矩形鋼管混凝土異形柱示例圖。

圖9是圖8的矩形鋼管單體的施工過(guò)程圖。

圖10是另一種截面為十字形的矩形鋼管混凝土異形柱示例圖。

圖11是圖10的矩形鋼管單體的施工過(guò)程圖。

圖12是又一種截面為十字形的矩形鋼管混凝土異形柱示例圖。

圖13是圖12的矩形鋼管單體的施工過(guò)程圖。

圖14是又一種截面為l形的矩形鋼管混凝土異形柱示例圖。

圖15是圖14的矩形鋼管單體的施工過(guò)程圖。

圖16是又一種截面為t形的矩形鋼管混凝土異形柱示例圖。

圖17是圖16的矩形鋼管單體的施工過(guò)程圖。

圖18是又一種截面為l形的矩形鋼管混凝土異形柱示例圖。

圖19是圖18的矩形鋼管單體的施工過(guò)程圖。

圖20是又一種截面為十字形的矩鋼管混凝土異形柱示例圖。

圖21是圖20的矩形鋼管單體的施工過(guò)程圖。

圖22是又一種截面為t形的矩鋼管混凝土異形柱示例圖。

圖23是圖22的矩形鋼管單體的施工過(guò)程圖。

圖24是截面為l形的矩形鋼管混凝土異形柱示例圖。

圖25是圖24的矩形鋼管單體的施工過(guò)程圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

1-第一矩形鋼管單體，2-第二矩形鋼管單體，3-第三矩形鋼管單體，4-第四矩形鋼管單體，5-u型鋼，6-扁鋼，7-冷彎角鋼。

【具體實(shí)施方式】

為了解決建筑工程技術(shù)領(lǐng)域異形鋼柱內(nèi)部空間小，水平截面構(gòu)造復(fù)雜，工廠構(gòu)件制作繁瑣，施工安裝焊縫過(guò)多，現(xiàn)場(chǎng)焊接工作量大，用鋼量指標(biāo)較高，房屋建造成本較大等技術(shù)問(wèn)題，發(fā)明人考慮設(shè)計(jì)適用于中、高層建筑的柱體建筑型材。

本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在圓形或矩形鋼管內(nèi)填澆混凝土，所成的鋼管混凝土柱具有施工簡(jiǎn)單、便于工業(yè)化生產(chǎn)、鋼材可重復(fù)利用、節(jié)能環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，適用于裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑施工。

然而這種單一的傳統(tǒng)矩形鋼管混凝土柱的截面尺寸往往大于墻體的厚度，使用時(shí)室內(nèi)會(huì)出現(xiàn)柱子部分突出墻體的現(xiàn)象，從而影響室內(nèi)的家具和物件的擺放及美觀，不便于在住宅結(jié)構(gòu)種采用。

并且本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，完全采用單一的傳統(tǒng)矩形鋼管混凝土柱的用鋼量較大，嚴(yán)重增加了高層建筑的前期建造成本，使得此種結(jié)構(gòu)的型材在高層建筑領(lǐng)域難以普及、大面積推廣，為此發(fā)明人進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計(jì)了包括預(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管單體、和充滿于每個(gè)矩形鋼管單體的空腔中的混凝土的矩形鋼管混凝土異形柱。僅僅采用少量預(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管單體組合建造，所獲得的多種截面形狀且簡(jiǎn)潔實(shí)用的異形柱柱體，是應(yīng)用于多層、高層及超高層建筑工程的主要豎向受力構(gòu)件。

下面結(jié)合附圖和示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例作進(jìn)一步地描述。

實(shí)施例一

本發(fā)明實(shí)施例一提供一種矩形鋼管混凝土異形柱，包括預(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管單體、和充滿于每個(gè)矩形鋼管單體的空腔中的混凝土。根據(jù)不同的預(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管單體可以存在不同的排布組合方式，相組合連接后的矩形鋼管單體設(shè)置于共同的底面上。例如，平行于底面的截面呈t形、l形或十字形。

本發(fā)明實(shí)施例中的矩形鋼管單體是指在鋼管中填充混凝土而形成的構(gòu)件，用熱軋、冷彎或中厚板焊接而成的成型鋼管，該構(gòu)件在平行與底面方向的截面形狀為矩形。

本發(fā)明提供的矩形鋼管混凝土異形柱，包括預(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管單體以及在矩形鋼管單體中澆筑的混凝土。一方面，由于矩形鋼管單體對(duì)混凝土的約束作用，受壓時(shí)核心混凝土處于三向受壓狀態(tài)，提高了混凝土的承載力。另一方面，矩形鋼管單體由于混凝土的填充，防止了鋼管管壁的過(guò)早屈曲。

本發(fā)明提供的矩形鋼管混凝土異形柱，巧妙地利用矩形鋼管和混凝土兩種材料在受力過(guò)程中的各自弱點(diǎn)和優(yōu)良特性，并將其相互結(jié)合，相互作用，不僅彌補(bǔ)了各自的弱點(diǎn)，更重要的是使得兩種材料性能充分發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)了1+1>2的效果。

本發(fā)明提供的矩形鋼管混凝土異形柱，該異形柱的內(nèi)部是無(wú)隔板、無(wú)栓釘?shù)拇笄惑w，空腔內(nèi)澆筑混凝土。大腔體解決了混凝土澆筑困難、混凝土灌注質(zhì)量難以保證的問(wèn)題。該異形柱的外部是無(wú)連接板、無(wú)魚(yú)肋板，每?jī)蓚€(gè)矩形鋼管單體對(duì)拼焊接組合成型，不需要專(zhuān)有設(shè)備，解決了工廠制作繁瑣，現(xiàn)場(chǎng)施工裝配化程度低的問(wèn)題。顯然，本發(fā)明可明顯降低用鋼量指標(biāo)，經(jīng)濟(jì)適用性顯著提高。圖1總體介紹了矩形鋼管混凝土異形柱的主要構(gòu)建步驟，從圖1的介紹能夠反映出矩形鋼管混凝土異形柱的一些基本特征。

為了更好地制作構(gòu)建出上述異形柱作為建筑型材，本發(fā)明實(shí)施例一提供一種矩形鋼管混凝土異形柱的構(gòu)建方法，主要包括如下步驟：s101,將預(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管逐一進(jìn)行組合連接，使其平行于底面的截面呈t形、l形或十字形；s102,將組合連接后的預(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管設(shè)置于同一底面上后，向每個(gè)矩形鋼管單體的空腔中澆筑滿混凝土。

本發(fā)明實(shí)施例一在矩形鋼管單體的預(yù)設(shè)數(shù)量上做出了明確設(shè)計(jì)，預(yù)設(shè)數(shù)量可以是兩個(gè)、三個(gè)或四個(gè)，不同數(shù)量的矩形鋼管單體之間做出不同排布后通過(guò)若干根焊縫相連接。焊縫可以理解為焊件(例如各矩形鋼管單體)經(jīng)焊接后所形成的結(jié)合部分。焊縫可以用“條”或“根”計(jì)。本發(fā)明說(shuō)明書(shū)實(shí)施例及說(shuō)明書(shū)附圖中涉及到的焊接處“h”，在金屬構(gòu)件斷面(截面)中代表焊縫。

矩形鋼管單體及型鋼等對(duì)拼焊接組合成新的異形鋼管構(gòu)件，即矩形鋼管混凝土異形柱。異形柱腔內(nèi)澆筑混凝土，是一種用作裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑(例如住宅)的豎向核心受力構(gòu)件，具體屬于裝配式鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。具體的焊接方法參見(jiàn)本發(fā)明提供的矩形鋼管混凝土異形柱的構(gòu)建方法，首先，將預(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管單體逐一進(jìn)行組合連接，使其平行于底面的截面呈t形、l形或十字形。

然后將組合連接后的預(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管設(shè)置于同一底面上后，向每個(gè)矩形鋼管單體的空腔中澆筑滿混凝土。

本發(fā)明實(shí)施例的矩形鋼管混凝土異形柱是先由兩個(gè)矩形鋼管單體按照短邊與短邊(或長(zhǎng)邊與短邊)對(duì)拼焊接工藝成為新的矩形鋼管單體組合或半成品的矩形鋼管單體組合，然后再將新的矩形鋼管單體組合或半成品的矩形鋼管單體組合與另外至少一個(gè)矩形鋼管單體組合成為新的異形鋼管。例如，采用2-3個(gè)矩形鋼管單體，采用3-4個(gè)矩形鋼管單體。上述制作工序簡(jiǎn)單、焊接工藝成熟，結(jié)構(gòu)形式非常易于設(shè)計(jì)、制作和施工。

進(jìn)一步地，舉例說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例一采用2-3個(gè)、或3-4個(gè)矩型鋼管分別組合成t形、l形、或十形異形鋼管柱。具體為，

構(gòu)成本發(fā)明實(shí)施例中的矩形鋼管混凝土異形柱的矩形鋼管單體，包含以下五種類(lèi)型的至少一種：

第一矩形鋼管單體，長(zhǎng)底邊的長(zhǎng)度為c，短底邊的長(zhǎng)度為a。

第二矩形鋼管單體,長(zhǎng)底邊的長(zhǎng)度為b,短底邊的長(zhǎng)度為a。

第三矩形鋼管單體，長(zhǎng)底邊的長(zhǎng)度為c-a，短底邊的長(zhǎng)度為a。

第四矩形鋼管單體，長(zhǎng)底邊的長(zhǎng)度為a,短底邊的長(zhǎng)度為a。

參見(jiàn)圖2，當(dāng)矩形鋼管單體的預(yù)設(shè)數(shù)量為兩個(gè)、且截面呈t形時(shí)，第二矩形鋼管單體2的短底邊所屬側(cè)面，與第一矩形鋼管單體1的長(zhǎng)底邊中央部分所屬側(cè)面，等高正對(duì)并且相焊接。圖2中的第二矩形鋼管單體2在平行與地面上的矩形截面的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度為b，短邊長(zhǎng)度為a。圖2中的第一矩形鋼管單體1在平行與地面上的矩形截面的長(zhǎng)邊長(zhǎng)度為c，短邊長(zhǎng)度為a。

圖3是圖2的矩形鋼管單體的施工過(guò)程圖。對(duì)拼焊接是一種工藝實(shí)現(xiàn)形式，如上圖3所示：圖3中的a部分包含的第一矩形鋼管單體1與第二矩形鋼管單體2對(duì)拼后通過(guò)工廠埋弧焊機(jī)器的埋弧自動(dòng)焊接方式，形成了尚未澆注混凝土的矩形鋼管異形柱，也就是圖3中的b部分，埋弧焊接和手工焊接及二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊一樣屬于一種焊接類(lèi)型。圖3示出了第一矩形鋼管單體1和第二矩形鋼管單體2的焊接過(guò)程，即第二矩形鋼管單體2的短底邊所屬側(cè)面，與第一矩形鋼管單體1的長(zhǎng)底邊中央部分所屬側(cè)面，等高正對(duì)并且相焊接。從圖3中可以清晰看到焊接的位置，h表示焊接處。下面的焊接方式與組合過(guò)程與此例類(lèi)同。

參見(jiàn)圖4，當(dāng)矩形鋼管單體的預(yù)設(shè)數(shù)量為兩個(gè)、且平行于底面的截面呈l形時(shí)，第二矩形鋼管單體2的短底邊所屬側(cè)面，與第一矩形鋼管單體1的長(zhǎng)底邊邊緣部分所屬側(cè)面，等高正對(duì)并且相焊接；并且第一矩形鋼管單體1的短底邊所屬側(cè)面，與第二矩形鋼管單體2的長(zhǎng)底邊所屬側(cè)面共面。

圖5，是圖4的矩形鋼管單體的施工過(guò)程圖。

參見(jiàn)圖6，當(dāng)矩形鋼管單體的預(yù)設(shè)數(shù)量為三個(gè)、且平行與底面的截面呈十字形時(shí)，兩個(gè)第二矩形鋼管單體2的短底邊所屬側(cè)面，分別與第一矩形鋼管單體1的兩側(cè)長(zhǎng)底邊中央部分所屬側(cè)面，等高正對(duì)并且相焊接；并且兩個(gè)第二矩形鋼管單體2的短底邊所屬側(cè)面相等高正對(duì)。

圖7，是圖6的矩形鋼管單體的施工過(guò)程圖。

參見(jiàn)圖8，當(dāng)矩形鋼管單體的預(yù)設(shè)數(shù)量為三個(gè)、且截面呈t形時(shí)，

第三矩形鋼管單體3的短底邊所屬側(cè)面，與第四矩形鋼管單體4的短底邊所屬側(cè)面，等高正對(duì)并且相焊接；并且第二矩形鋼管單體2的短底邊所屬側(cè)面，與第三矩形鋼管單體3的長(zhǎng)底邊邊緣部分所屬側(cè)面，等高正對(duì)并且相焊接。

第二矩形鋼管單體2的短底邊所屬側(cè)面，跟第三矩形鋼管單體3的與第四矩形鋼管單體4相焊接的側(cè)面共面。

圖9是圖8的矩形鋼管單體的施工過(guò)程圖。圖9分別示出了a,b,c和d四個(gè)裝備環(huán)節(jié)，a部分表示第三矩形鋼管單體3的短底邊所屬側(cè)面，與第四矩形鋼管單體4的短底邊所屬側(cè)面，等高正對(duì)并且相焊接，形成b部分。c部分示出了第二矩形鋼管單體2的短底邊所屬側(cè)面，與b部分中的第三矩形鋼管單體3的長(zhǎng)底邊邊緣部分所屬側(cè)面，等高正對(duì)并且相焊接，獲得d部分。參見(jiàn)圖10，當(dāng)矩形鋼管單體的預(yù)設(shè)數(shù)量為四個(gè)、且截面呈十字形時(shí)，第三矩形鋼管單體3的短底邊所屬側(cè)面，與第四矩形鋼管單體4的短底邊所屬側(cè)面，等高正對(duì)并且相焊接；

兩個(gè)第二矩形鋼管單體2的短底邊所屬側(cè)面，分別與第三矩形鋼管單體3的兩側(cè)長(zhǎng)底邊邊緣部分所屬側(cè)面，等高正對(duì)并且相焊接；上述兩個(gè)第二矩形鋼管單體2的短底邊所屬側(cè)面，跟第三矩形鋼管單體3的長(zhǎng)底邊右部側(cè)面相焊接的側(cè)面共面，第三矩形鋼管單體3的短底邊與第四矩形鋼管單體4相焊接的側(cè)面共面。

圖11，是圖10的矩形鋼管單體的施工過(guò)程圖。

參見(jiàn)圖12，當(dāng)矩形鋼管單體的預(yù)設(shè)數(shù)量為四個(gè)、且平行于底面的截面呈十字形時(shí)，如圖12可知，四個(gè)第二矩形鋼管單體2各自的一條短底邊所屬側(cè)面圍合成位于中央的方形空腔；四個(gè)第二矩形鋼管單體2各自參與圍合的側(cè)面的側(cè)棱兩兩相焊接。

圖13，是圖12的矩形鋼管單體的施工過(guò)程圖。

如圖13所示，a部分表示三個(gè)第二矩形鋼管單體2呈品字形排布。b部分示出了上述三個(gè)第二矩形鋼管單體2在保持品字形布設(shè)的前提下，在兩個(gè)交點(diǎn)h處相焊接。c部分示出了增加第四個(gè)第二矩形鋼管單體2后，四個(gè)第二矩形鋼管單體2各自的一條短底邊所屬側(cè)面圍合成位于中央的方形空腔；四個(gè)第二矩形鋼管單體2各自參與圍合的側(cè)面的側(cè)棱兩兩相焊接。從圖13中可以看到分布在不同夾角的四個(gè)焊接處h。

參見(jiàn)圖14，當(dāng)矩形鋼管單體的預(yù)設(shè)數(shù)量為三個(gè)、且平行于底面截面呈l形時(shí)，第四矩形鋼管單體4的兩個(gè)相鄰側(cè)面分別與第二矩形鋼管單體2、第三矩形鋼管單體3的短底邊所屬側(cè)面等高正對(duì)并且相焊接。

圖15是圖14的矩形鋼管單體的施工過(guò)程圖。

實(shí)施例二

本發(fā)明實(shí)施例二還提供另一種矩形鋼管混凝土異形柱，包括：相組合連接且設(shè)置于共同的底面上的第一預(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管單體和第二預(yù)設(shè)數(shù)量的u型鋼/扁鋼/冷彎角鋼，充滿于每個(gè)矩形鋼管單體的空腔中的混凝土，以及充滿于第一預(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管單體與第二預(yù)設(shè)數(shù)量的u型鋼/扁鋼/冷彎角鋼所圍合而成的空腔中的混凝土；

組合連接的第一預(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管單體和第二預(yù)設(shè)數(shù)量的u型鋼/扁鋼/冷彎角鋼平行于底面的截面呈t形、l形或十字形。

u型鋼/扁鋼/冷彎角鋼表示u型鋼和/或扁鋼和/或冷彎角鋼，是建筑行業(yè)廣泛使用的幾種型材。

另一種方式是將第一預(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管單體和第二預(yù)設(shè)數(shù)量的u型鋼和/或扁鋼和/或冷彎角鋼逐一進(jìn)行組合連接，使其平行于底面的截面呈t形、l形或十字形；

將組合連接后的第一預(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管單體和第二預(yù)設(shè)數(shù)量的u型鋼和/或扁鋼和/或冷彎角鋼設(shè)置于同一底面上后，向每個(gè)矩形鋼管單體的空腔中澆筑滿混凝土，并且向第一預(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管單體與第二預(yù)設(shè)數(shù)量的u型鋼和/或扁鋼和/或冷彎角鋼所圍成的空腔中澆筑滿混凝土。例如，采用矩形鋼管單體與u型鋼，或者，采用矩形鋼管單體與扁鋼或冷彎角鋼通過(guò)埋弧焊接分別組合成t形、l形或十字形。此種方法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理簡(jiǎn)單科學(xué)。

進(jìn)一步地，參見(jiàn)圖16，當(dāng)?shù)谝活A(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管單體為一個(gè)，u型鋼第二預(yù)設(shè)數(shù)量為三個(gè)，且截面為t形時(shí)，每個(gè)u型鋼5開(kāi)口側(cè)與第四矩形鋼管單體4的一個(gè)側(cè)面的側(cè)棱等高正對(duì)并且相焊接。

圖17是圖16的矩形鋼管單體的施工過(guò)程圖。

較佳的，參見(jiàn)圖18，當(dāng)?shù)谝活A(yù)設(shè)數(shù)量為一個(gè)，u型鋼5的第二預(yù)設(shè)數(shù)量為二個(gè)、且截面為l形時(shí)，上述兩個(gè)u型鋼5的開(kāi)口側(cè)分別與第四矩形鋼管單體4的相鄰兩個(gè)側(cè)面的側(cè)棱等高正對(duì)并且相焊接。

圖19是圖18的矩形鋼管單體的施工過(guò)程圖。

較佳的，參見(jiàn)圖20，當(dāng)?shù)谝活A(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管單體為一個(gè)，u型鋼5的第二預(yù)設(shè)數(shù)量為四個(gè)，且截面為十字形時(shí)，每個(gè)u型鋼5的開(kāi)口側(cè)與第四矩形鋼管單體4的一個(gè)側(cè)面的側(cè)棱等高正對(duì)并且相焊接。

圖21是圖20的矩形鋼管單體的施工過(guò)程圖。

較佳的，參見(jiàn)圖22，當(dāng)?shù)谝活A(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管單體為三個(gè)，扁鋼6的第二預(yù)設(shè)數(shù)量為一個(gè)，且截面為t形時(shí)，三個(gè)第二矩形鋼管單體2呈品字形排布；扁鋼6與三個(gè)第二矩形鋼管單體2各自的一條短底邊所屬側(cè)面圍合而成方形空腔；每個(gè)第二矩形鋼管單體2參與圍合的側(cè)面的側(cè)棱，與另一側(cè)棱或者扁鋼的側(cè)邊相焊接。

圖23是圖22的矩形鋼管單體的施工過(guò)程圖。

較佳的，參見(jiàn)圖24，當(dāng)矩形鋼管單體的第一預(yù)設(shè)數(shù)量為兩個(gè)，冷彎角鋼7的第二預(yù)設(shè)數(shù)量為一個(gè)，且截面呈l形時(shí)，冷彎角鋼7的兩條邊所屬側(cè)面分別與第二矩形鋼管單體2、第三矩形鋼管單體3的側(cè)面圍合出矩形空腔；第二矩形鋼管單體2、第三矩形鋼管單體3參與圍合的側(cè)面各自的一條側(cè)棱，分別與冷彎角鋼7的兩條邊末端所示側(cè)棱相焊接；參與圍合的側(cè)面各自的另一條側(cè)棱相焊接。

圖25是圖24的矩形鋼管單體的施工過(guò)程圖。

本發(fā)明實(shí)施例二提供一種矩形鋼管混凝土異形柱的構(gòu)建方法，主要包括如下步驟：將第一預(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管單體和第二預(yù)設(shè)數(shù)量的u型鋼/扁鋼/冷彎角鋼逐一進(jìn)行組合連接，使其平行于底面的截面呈t形、l形或十字形；

將組合連接后的第一預(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管單體和第二預(yù)設(shè)數(shù)量的u型鋼/扁鋼/冷彎角鋼設(shè)置于同一底面上后，向每個(gè)矩形鋼管單體的空腔中澆筑滿混凝土，并且向第一預(yù)設(shè)數(shù)量的矩形鋼管單體與第二預(yù)設(shè)數(shù)量的u型鋼/扁鋼/冷彎角鋼所圍成的空腔中澆筑滿混凝土。

本發(fā)明涉及的各種矩形鋼管、u型鋼等構(gòu)件不同組合方式，圍成的l形、t形、和十字形等形狀的異型柱，可以預(yù)先在工廠通過(guò)下料、組立、拋丸除銹、焊接、矯正等工藝，完成制作環(huán)節(jié)。而填充滿混凝土的矩形鋼管，其實(shí)現(xiàn)方式可以選擇在工程所在施工現(xiàn)場(chǎng)，澆筑混凝土實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明所提出的組合形式實(shí)用性強(qiáng)、設(shè)計(jì)靈活、易于工廠制作和現(xiàn)場(chǎng)裝配化施工，在業(yè)內(nèi)具有獨(dú)創(chuàng)的領(lǐng)先水平。

本發(fā)明由若干矩形鋼管組合成新的異形柱后，原單體矩形鋼管的腔體內(nèi)部無(wú)栓釘、無(wú)連接鋼板或隔板，腔空間大，易于施工澆筑混凝土，可保證施工進(jìn)度和施工質(zhì)量。

本發(fā)明由若干矩形鋼管組合成新的異形柱后，各單體矩形鋼管之間或異形柱腔體外部無(wú)連接鋼板或魚(yú)肋板，外形簡(jiǎn)潔，易于工廠制作，可保證加工周期和制造質(zhì)量。

本發(fā)明采用對(duì)拼焊接制作工藝，工藝簡(jiǎn)潔，焊接量明顯降低，可保證焊接質(zhì)量；

本發(fā)明選用矩形鋼管單體的尺寸范圍：

矩形鋼管單體的長(zhǎng)邊(外緣)的長(zhǎng)度m(200mm-650mm)，矩形鋼管單體的短邊(外緣)的長(zhǎng)度n(180mm-250mm)，矩形鋼管單體的每邊的厚度t(6mm-24mm)規(guī)格易采購(gòu)，為熱軋、冷彎為成品件，或采取中厚板焊接矩形鋼管，工藝成熟。

u型鋼的底邊(外緣)長(zhǎng)度m為200mm-350mm；u型鋼的開(kāi)口邊(外緣)長(zhǎng)度n為200mm-400mm；u型鋼的每一邊的厚度t為8mm-16mm。

冷彎角鋼外緣的長(zhǎng)度m、n均為200mm-400mm,每一邊的厚度t為8mm-16mm。

扁鋼外緣的長(zhǎng)度l為200mm-400mm,厚度t為8mm-16mm。

本發(fā)明實(shí)施例中涉及的各種不同類(lèi)型的矩形鋼管單體的長(zhǎng)底邊的長(zhǎng)度皆在200mm-650mm范圍內(nèi)，矩形鋼管單體的短底邊的長(zhǎng)度皆在180mm-250mm范圍內(nèi)。

本發(fā)明實(shí)施例中涉及的u型鋼的底邊(外緣)長(zhǎng)度皆在200mm-350mm范圍內(nèi)。

本發(fā)明實(shí)施例中涉及的冷彎角鋼外緣的長(zhǎng)度皆在200mm-400mm范圍內(nèi)。

本發(fā)明實(shí)施例中涉及的扁鋼外緣的長(zhǎng)度皆在200mm-400mm范圍內(nèi)。

本發(fā)明其他優(yōu)點(diǎn)

1.本發(fā)明提高了鋼管對(duì)混凝土的約束力，混凝土提升了鋼管的韌性、強(qiáng)度，避免了鋼管局部屈曲，混凝土和鋼管共同工作，提高構(gòu)件承載力、耗能能力和延性。

2.矩形鋼管混凝土異形柱具有與填充墻等厚的特點(diǎn)，因此避免了柱角突出墻面。

3.避免了方鋼管混凝土組合異形柱澆筑混凝土困難的缺陷；

4結(jié)合核心筒組合體系，混凝土核心筒與矩形鋼管混凝土異形柱受力分工合理，可顯著降低用鋼量指標(biāo)；

5.本發(fā)明利用矩形鋼管組合柱與混凝土協(xié)同工作，形成一種矩形鋼管混凝土異形柱，充分利用混凝土的強(qiáng)度，增強(qiáng)組合鋼管的強(qiáng)度、局部穩(wěn)定性，構(gòu)件承載力高，自重輕，塑性好，耐疲勞，耐沖擊，耐久性、防火和耐腐蝕性能好；

6.內(nèi)腔無(wú)栓釘、無(wú)隔板、無(wú)連接件，腔體空間大，混凝土易澆筑，無(wú)漏注現(xiàn)象，可保證施工質(zhì)量；

7.外部無(wú)連接板、無(wú)魚(yú)肋板，預(yù)制簡(jiǎn)單，施工簡(jiǎn)單、安裝方便、可靠性好，裝配率高。

8.本矩形鋼管組合柱可在多層、高層和超高層住宅建筑中廣泛應(yīng)用，具有良好的市場(chǎng)推廣前景，可顯著提高我國(guó)建筑的工業(yè)化水平，對(duì)國(guó)家供給側(cè)改革、節(jié)能減排、綠色發(fā)展方式和新型城鎮(zhèn)化建設(shè)具有重大意義。

耗能能力是指在動(dòng)荷載或地震作用下，具有良好的延性和吸能性。在這方面，鋼管混凝土構(gòu)件要比鋼筋混凝土構(gòu)件強(qiáng)得多。在壓彎反復(fù)荷載作用下，彎矩曲率滯回曲線表明，結(jié)構(gòu)的吸能性能特別好，無(wú)剛度退化，且無(wú)下降段，和不喪失局部穩(wěn)定性的鋼柱相同，但在一些建筑中，鋼柱常常要采用很厚的鋼板以確保局部穩(wěn)定性。但還常發(fā)生塑性彎曲后喪失局部穩(wěn)定。因此，鋼管混凝土柱的抗震性能也優(yōu)于鋼柱。

本發(fā)明實(shí)施例一或?qū)嵤├峁┑木匦武摴芑炷廉愋沃?，可以適用于低層住宅、多層住宅、中高層住宅、高層住宅、單層和多層建筑、高層建筑、和/或超高層建筑。

以上所述僅是本發(fā)明的部分實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。