復合方鋼管混凝土柱及施工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及土木工程中鋼管混凝土柱領域。
【背景技術】
[0002]鋼管混凝土柱具有承載力高、塑性和韌性好、施工方便、抗火性能較好等優點，在重載、大跨結構中的應用越來越廣泛。方鋼管混凝土柱具有節點構造簡單、抗彎性能好等優點，但也存在一些缺點，一是方鋼管對內部混凝土的約束作用較小，混凝土的承載力提高不多，方鋼管混凝土柱的承載力較圓鋼管混凝土柱低；二是方鋼管在混凝土的外側，火災中容易喪失承載力，抗火性能比鋼筋混凝土柱差；三是鋼管與混凝土之間的粘結較弱，受荷初期鋼管的泊松比大于混凝土的泊松比，鋼管與混凝土之間容易脫離。為了克服方鋼管混凝土柱的上述缺點，需要一種新型的方鋼管混凝土柱及施工方法。
【發明內容】
[0003]為了克服方鋼管混凝土柱對內部混凝土的約束作用較小、鋼管與混凝土容易脫離的問題，提高方鋼管混凝土柱的抗火性能，本發明公開一種復合方鋼管混凝土柱及施工方法。
[0004]本發明的復合方鋼管混凝土柱的技術方案是:復合方鋼管混凝土柱由L形半鋼管、銷釘、豎桿、橫桿和混凝土組成。L形半鋼管兩肢的長度相等，在每肢的內壁上沿豎向布置兩排銷釘，豎桿與銷釘的釘帽內側接觸，卡在兩排銷釘內，位置相對的兩根豎桿通過橫桿連接起來，兩個L形半鋼管焊接形成方鋼管，方鋼管內部澆筑混凝土。兩排銷釘沿L形半鋼管肢的中心線對稱，凈距等于豎桿的截面長度，銷釘沿豎向均勻分布，間距為L形半鋼管肢長的0.5倍，兩肢上銷釘的高度不同，每一層銷釘高度相差100mm。豎桿的高度與L形半鋼管的高度相同。橫桿沿豎向均勻分布，間距為L形半鋼管肢長的0.5倍，每一層橫桿與銷釘的中心高度相同。
[0005]受荷初期，鋼材的泊松比大于混凝土的泊松比，鋼管向外的變形大于混凝土，通過銷釘可增強鋼管與混凝土之間的相互作用，避免出現鋼管與混凝土脫離的現象；受荷后期，鋼材的泊松比小于混凝土的泊松比，混凝土向外膨脹，通過豎桿、橫桿和銷釘，約束兩對邊鋼管壁的變形，能夠更好地約束混凝土，為混凝土提供較大的圍壓力，提高混凝土的抗壓強度，進而提高柱的承載力。豎桿有混凝土保護，火災中升溫較為緩慢，承載力下降也較為緩慢，能夠提尚柱的耐火極限。
[0006]本發明的復合方鋼管混凝土柱的施工方法是:將鋼板加工成等肢的L形半鋼管；在L形半鋼管的內壁上對銷釘的位置進行定位，兩排銷釘沿肢的中心線對稱，凈距等于豎桿的截面長度，銷釘沿豎向均勻分布，間距為L形半鋼管肢長的0.5倍，兩肢上銷釘的高度不同，每一層銷釘高度相差100mm，在L形半鋼管每肢的內壁上焊接銷釘；用鋼板加工豎桿和橫桿，豎桿的高度與L形半鋼管的高度相同，在豎桿上對橫桿的位置進行定位，橫桿沿豎向均勻分布，間距為L形半鋼管肢長的0.5倍，兩根豎桿上橫桿的中心高度與L形半鋼管一肢上銷釘的中心高度相同，另兩根豎桿上橫桿的中心高度與L形半鋼管另一肢上銷釘的中心高度相同，在兩根豎桿之間焊接橫桿，在第三根豎桿上焊接橫桿，將第三根豎桿上的橫桿穿過連成整體的兩根豎桿，并在橫桿上焊接第四根豎桿；將兩個L形半鋼管扣在一起，把豎桿從端部穿入到銷釘內，將兩個L形半鋼管焊接成整體；在方鋼管內部澆筑混凝土。
[0007]本發明的復合方鋼管混凝土柱提高了方鋼管對內部混凝土的約束作用、增強了混凝土與方鋼管之間的連接、提高了柱的抗火性能，所述施工方法解決了方鋼管內部不易施工的問題。本發明能夠克服方鋼管混凝土柱的缺點，具有承載力高、抗火性能好等優點。
【附圖說明】
[0008]下面結合附圖對本發明進一步說明。
[0009]圖1是本發明的復合方鋼管混凝土柱的截面示意圖。
[0010]圖2是本發明的L形半鋼管和銷釘的軸測圖。
[0011]圖3是本發明的豎桿和橫桿的軸測圖。
[0012]圖4是本發明的施工過程圖。
[0013]圖中:I一L形半鋼管，2—銷釘，3—豎桿，4一橫桿，5—混凝土，6—焊縫。
【具體實施方式】
[0014]如圖1-3所示，一種復合方鋼管混凝土柱，由L形半鋼管(1)、銷釘(2)、豎桿(3)、橫桿(4)和混凝土(5)組成。L形半鋼管(I)的兩肢長度相等，在每肢的內壁上沿豎向布置兩排銷釘(2)，兩排銷釘(2)沿肢的中心線對稱，凈距等于豎桿(3)的截面長度，銷釘(2)沿豎向均勻分布，間距為L形半鋼管(I)肢長的0.5倍，兩肢上銷釘(2)的高度不同，每一層銷釘(2)高度相差100mm。豎桿(3)與銷釘(2)的釘帽內側接觸，卡在兩排銷釘(2)內，豎桿(3)的高度與L形半鋼管(I)的高度相同。位置相對的兩根豎桿(3)通過橫桿(4)連接起來，橫桿(4)沿豎向均勻分布，間距為L形半鋼管(I)肢長的0.5倍，每一層橫桿(4)與銷釘(2 )的中心高度相同。兩個L形半鋼管(I)扣在一起，通過焊縫(6 )連接成整體，方鋼管內部饒筑混凝土( 5 )。
[0015]圖4為本發明的復合方鋼管混凝土柱的施工過程圖，整個施工過程分為a、b、c、d、e五個步驟，具體的施工過程為:步驟a，將鋼板加工成等肢的L形半鋼管(I);步驟b，在L形半鋼管(I)的內壁上對銷釘(2)的位置進行定位，兩排銷釘(2)沿肢的中心線對稱，凈距等于豎桿(3)的截面長度，銷釘(2)沿豎向均勻分布，間距為L形半鋼管(I)肢長的0.5倍，兩肢上銷釘(2)的高度不同，每一層銷釘(2)高度相差100mm，在L形半鋼管(I)每肢的內壁上焊接銷釘(2);步驟C，用鋼板加工豎桿(3)和橫桿(4)，豎桿(3)的高度與L形半鋼管
(I)的高度相同，在豎桿(3)上對橫桿(4)的位置進行定位，橫桿(4)沿豎向均勻分布，間距為L形半鋼管(I)肢長的0.5倍，兩根豎桿(3)上橫桿(4)的中心高度與L形半鋼管(I) 一肢上銷釘(2)的中心高度相同，另兩根豎桿(3)上橫桿(4)的中心高度與L形半鋼管(I)另一肢上銷釘(2)的中心高度相同，在兩根豎桿(3)之間焊接橫桿(4)，在第三根豎桿(3)上焊接橫桿(4)，將第三根豎桿(3)上的橫桿(4)穿過連成整體的兩根豎桿(3)，并在橫桿(4)上焊接第四根豎桿(3);步驟d，將兩個L形半鋼管(I)扣在一起，把豎桿(3)從端部穿入到銷釘(2 )內，將兩個L形半鋼管(I)通過焊縫(6 )連接成整體；步驟e，在方鋼管內部澆筑混凝土（5)。
【主權項】
1.一種復合方鋼管混凝土柱，由L形半鋼管、銷釘、豎桿、橫桿和混凝土組成，其特征是:L形半鋼管每肢的內壁上沿豎向布置兩排銷釘；豎桿與銷釘的釘帽內側接觸，卡在兩排銷釘內；位置相對的兩根豎桿通過橫桿連接起來。
2.根據權利要求1所述的復合方鋼管混凝土柱，其特征是:兩排銷釘沿L形半鋼管肢的中心線對稱，凈距等于豎桿的截面長度；銷釘沿豎向均勻分布山形半鋼管兩肢上銷釘的高度不同，每一層銷釘高度相差100mm。
3.根據權利要求1所述的復合方鋼管混凝土柱，其特征是:橫桿沿豎向均勻分布，每一層橫桿與銷釘的中心高度相同。
4.一種實現權利要求1所述的復合方鋼管混凝土柱的施工方法，其特征是:將鋼板加工成等肢的L形半鋼管；在L形半鋼管的內壁上對銷釘的位置進行定位，兩排銷釘沿肢的中心線對稱，凈距等于豎桿的截面長度，銷釘沿豎向均勻分布，間距為L形半鋼管肢長的0.5倍，兩肢上銷釘的高度不同，每一層銷釘高度相差100mm，在L形半鋼管每肢的內壁上焊接銷釘；用鋼板加工豎桿和橫桿，豎桿的高度與L形半鋼管的高度相同，在豎桿上對橫桿的位置進行定位，橫桿沿豎向均勻分布，間距為L形半鋼管肢長的0.5倍，兩根豎桿上橫桿的中心高度與L形半鋼管一肢上銷釘的中心高度相同，另兩根豎桿上橫桿的中心高度與L形半鋼管另一肢上銷釘的中心高度相同，在兩根豎桿之間焊接橫桿，在第三根豎桿上焊接橫桿，將第三根豎桿上的橫桿穿過連成整體的兩根豎桿，并在橫桿上焊接第四根豎桿；將兩個L形半鋼管扣在一起，把豎桿從端部穿入到銷釘內，將兩個L形半鋼管焊接成整體；在方鋼管內部饒筑混凝土。
【專利摘要】一種復合方鋼管混凝土柱及施工方法。復合方鋼管混凝土柱由L形半鋼管、銷釘、豎桿、橫桿和混凝土組成。L形半鋼管每肢的內壁上布置兩排銷釘，豎桿之間通過橫桿連接，并卡在兩排銷釘內，兩個L形半鋼管焊接成方鋼管，內部澆筑混凝土。柱的施工中，將鋼板加工成L形半鋼管，內壁上焊接銷釘，在兩根豎桿間焊接橫桿，將兩個L形半鋼管扣在一起，把豎桿穿入到銷釘內，將兩個L形半鋼管焊接成整體，并在方鋼管內部澆筑混凝土。本發明的復合方鋼管混凝土柱克服了方鋼管混凝土柱的缺點，具有承載力高、抗火性能好等優點，所述施工方法解決了方鋼管內部不易施工的問題。
【IPC分類】E04G21-00, E04C3-36
【公開號】CN104631707
【申請號】CN201510033302
【發明人】叢術平, 張征, 王清, 韓金生
【申請人】山東科技大學
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月23日