內桁架式鋼管混凝土t形柱及其施工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋼管混凝土異形柱，尤其是一種內桁架式鋼管混凝土異形柱。
【背景技術】
[0002]隨著社會的發展和居民生活水平的逐步提高，住戶普遍希望住宅內部四角能平整光滑、整齊美觀。這就形成了異形柱結構的設計思想。但是，隨著高層和超高層建筑逐漸增多，上部荷載的增大，傳統的鋼筋混凝土異形柱的承載力已不能滿足工程上對承載力的要求。
[0003]相比較于傳統的鋼筋混凝土結構，鋼管混凝土柱由于外圍鋼管對核心區混凝土的套箍作用，柱的受壓承載力得到了顯著地提高。但是現有的鋼管混凝土異形柱仍存在很多問題。
【發明內容】
[0004]申請人經計算和實驗研究后發現:如圖1所示，圖1中交叉的細線為套箍作用方向，現有鋼管混凝土異形柱由于截面幾何不穩定性以及鋼板在受壓時會向外鼓曲，套箍作用僅在外凸角點之間的對角線方向存在，使得異形柱的承載力達不到預期的結果。
[0005]發明目的:一個目的是提供一種內桁架式鋼管混凝土 T形柱，以解決現有技術存在的上述問題。進一步的目的是提供上述內桁架式鋼管混凝土 T形柱的施工方法。
[0006]技術方案:一種內桁架式鋼管混凝土 T形柱，包括外包鋼管、內桁架和填充混凝土；其中，所述內桁架大致為一柱形框架，包括T形鋼、由T形鋼焊接而成的內桁架子單元，以及沿T形鋼縱向焊接于相鄰T形鋼腹板上的綴條；所述外包鋼管的橫截面為Π形或一字形；外包鋼管與T形鋼的翼緣板固定連接，形成橫截面為T形的柱體。
[0007]在進一步的實施例中，所述內填充混凝土為C45以上的混凝土。所述綴條沿T形鋼的縱向均勻分布。所述T形鋼為2個，所述內桁架子單元為2個，T形鋼位于一組相鄰的邊角處，內桁架子單元位于另一組相鄰的邊角處；T形鋼與內桁架子單元之間的腹板上，以及相鄰內桁架子單元之間的腹板上設置有綴條。
[0008]進一步的，本發明提供了一種制作上述內桁架式鋼管混凝土 T形柱的方法，該方法主要包括如下步驟:
步驟1.預備或預制T形鋼管，將部分T形鋼的翼緣板焊接，形成內桁架子單元；
步驟2.在T形鋼與內桁架子單元之間的腹板上，以及相鄰內桁架子單元之間的腹板上焊接綴條，焊接方式為角焊縫；
步驟3.將Π形或一字形的外包鋼管與T形鋼的翼緣板焊接，焊接方式為剖口焊或角焊縫；
步驟4.將T形鋼管吊裝到預定的位置，將鋼管的底部與柱腳底部焊接，打磨T形鋼管表面的銹跡，刷涂防銹漆；
步驟5.T形鋼管安裝完畢后，向其內部澆筑填充混凝土，養護至規定齡期。
[0009]有益效果:本發明的異形柱具有承載力高、鋼板穩定性強的優點，而且內桁架不會將柱截面分割，澆筑混凝土方便。另外，本發明無需支模和配置鋼筋，施工快速方便。
【附圖說明】
[0010]圖1是現有鋼管混凝土 T形柱的套管效用示意圖。
[0011]圖2是內桁架式鋼管混凝土 T形柱的橫截面圖。
[0012]圖3a和圖3b是內桁架式鋼管混凝土 T形柱的立體結構示意圖。
[0013]圖4是內桁架式鋼管混凝土 T形柱的套箍效應示意圖。
[0014]圖5是內桁架式鋼管混凝土 T形柱受壓后的各部分形變的示意圖。
【具體實施方式】
[0015]如圖2所示，本發明的內桁架式鋼管混凝土 T形柱主要包括外包鋼管1、內桁架2、綴條3和填充混凝土 4。其中，外包鋼管為Π形或一字形(即平鋼板)，內桁架由T形鋼和綴條組成的，大致成柱形的框架結構。在該實施例中，T形鋼的數量為6個，其中有2個T形鋼2位于相鄰的兩個邊角處，另外4個T形鋼組成2對內桁架子單元2a，即將2個T形鋼的翼緣板垂直焊接，兩個T形鋼的翼緣板成L形。綴條沿T形鋼的縱向焊接于其腹板上，在該實施例中綴條有三排，分別焊接于T形鋼的腹板與內桁架子單元中的T形鋼腹板上，以及相鄰內桁架子單元中的T形鋼腹板上，綴條位于某正方形的三條邊上。外包鋼管與T形鋼的翼緣板固定連接，形成橫截面為T形的柱體。從圖2中可見，三個橫截面為Π形的外包鋼管分別與相鄰的T形鋼翼緣板焊接固定，一塊鋼板與相鄰的T形鋼的翼緣板焊接固定。從整體上看，結構成T形，內部具有三排縱向設置的綴條。
[0016]在實施例中，T形鋼和綴條等材料均可以在工廠中預制，而綴條與T形鋼，外包鋼管與T形鋼的焊接也可以在工廠中完成，因此其施工速度非常快，也更加方便，現場施工的內容很少。
[0017]同時，結合圖2、圖4和圖5可知，在該實施例中，通過采用適當的連接方式將異性截面進行分割，轉化成若干矩形區域，則套箍效應會得到顯著地提高。因此其承載力更高，避免出現現有技術存在的缺陷。從該結構中還可以看出，綴條是縱向設置的，內桁架不會將柱截面分割，澆筑混凝土也十分方便。外包鋼管和T形鋼形成了混凝土的支模，從而無需現場額外支模，和配制鋼筋，施工速度更快，現場施工文明程度更高。
[0018]在其他實施例中，一般來說，內填充混凝土為C45以上的混凝土。綴條沿T形鋼的縱向均勻分布。外包鋼管的邊角處設置有加勁肋。
[0019]如圖3a和圖3b所示，在該實施例中，T形鋼為2個，內桁架子單元(由兩個T形鋼通過翼緣板垂直焊接而成)為2個，T形鋼位于一組相鄰的邊角處，內桁架子單元位于另一組相鄰的邊角處；T形鋼與內桁架子單元之間的腹板上，以及相鄰內桁架子單元之間的腹板上設置有綴條。
[0020]進一步的，本發明提供了一種制作上述內桁架式鋼管混凝土 T形柱的方法，該方法主要包括如下步驟:
步驟1.預備或預制T形鋼管，將部分T形鋼的翼緣板焊接，形成內桁架子單元；
步驟2.在T形鋼與內桁架子單元之間的腹板上，以及相鄰內桁架子單元之間的腹板上焊接綴條，焊接方式為角焊縫；
步驟3.將Π形或一字形的外包鋼管與T形鋼的翼緣板焊接，焊接方式為剖口焊或角焊縫；
步驟4.將T形鋼管吊裝到預定的位置，將鋼管的底部與柱腳底部焊接，打磨T形鋼管表面的銹跡，刷涂防銹漆；
步驟5.T形鋼管安裝完畢后，向其內部澆筑填充混凝土，養護至規定齡期。
[0021]施工案例一
在該案例中，內桁架式鋼管混凝土T形柱主要由外包鋼管、T形鋼、綴條和內填充混凝土組成。其中，外包鋼管采用3?5_鋼板，與T形鋼焊接。T形鋼與綴條連接形成內桁架子單元。綴條水平連接在T形鋼上。T形鋼為HfflOOX 100X5X3型鋼沿中軸線切割而成，綴條為3mm厚、50mm寬鋼條。綴條沿T形鋼豎向布置，間距為300mm。內填充混凝土采用C45以上高強混凝土。
[0022]在制作過程中，先將綴條與T形鋼連接，形成內桁架子單元，依靠內桁架對外包鋼管的連接進行定位和支撐。外包鋼管、綴條以及T形鋼在工廠內預制成一整體的T形鋼管。施工時，將預制號的T形鋼管運輸吊裝到預定安裝位置，柱底進行焊接固定后向內澆筑內填充混凝土。
[0023]在承受豎向壓力時，內填充混凝土向外膨脹。由于內桁架的拉結，外包鋼管對內填充混凝土形成橫向向內的約束，使內填充混凝土處于三向受壓狀態，從而達到提高承載力的效果。
[0024]T形鋼管的工廠預制:
T形鋼與綴條連接形成內桁架。其中，綴條的端部應超出T形鋼腹板中線10mm。二者采用角焊縫進行連接。當外包鋼管較厚時，外包鋼管與T形鋼翼緣采用坡口焊焊接，如果外包鋼管較薄，可將其采用角焊縫焊接在T形鋼上。
[0025]施工安裝過程:
吊裝前，應計算T形鋼管的受彎和受剪能力，并選擇合理的吊裝方案。
[0026]T形鋼管在吊裝時假設剪力全部由內桁架_a承擔，每榀桁架承擔的剪力應平均分配。控制桁架變形在彈性范圍內，并乘以0.8的可靠度系數。
[0027]T形鋼管吊裝到預定安裝位置后，將鋼管底部與柱腳底板焊接。然后，打磨表面銹跡，刷涂防銹漆。
[0028]T形鋼管安裝完畢后，向內部澆筑內填充混凝土，養護到規定齡期。
[0029]總之，本發明在異形鋼管的轉角處進行拉結，減小了鋼板的有效寬度，為鋼板平面外變形提供支點，提尚鋼板的抗失穩能力并且提尚柱的套雜效應，使鋼管混凝土異形柱的承載力顯著提高。
[0030]以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明并不限于上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思范圍內，可以對本發明的技術方案進行多種等同變換，這些等同變換均屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種內桁架式鋼管混凝土 T形柱，其特征在于，包括外包鋼管(I )、內桁架(2 )和填充混凝土( 4);其中， 所述內桁架大致為一柱形框架，包括T形鋼(2 )、由T形鋼焊接而成的內桁架子單元(2a)，以及沿T形鋼縱向焊接于相鄰T形鋼腹板上的綴條(3);所述外包鋼管的橫截面為Π形或一字形；外包鋼管與T形鋼的翼緣板固定連接，形成橫截面為T形的柱體。2.如權利要求1所述的內桁架式鋼管混凝土T形柱，其特征在于，所述內填充混凝土為C45以上的混凝土。3.如權利要求1所述的內桁架式鋼管混凝土T形柱，其特征在于，所述綴條沿T形鋼的縱向均勻分布。4.如權利要求1至3任一項所述的內桁架式鋼管混凝土T形柱，其特征在于，所述T形鋼為2個，所述內桁架子單元為2個，T形鋼位于一組相鄰的邊角處，內桁架子單元位于另一組相鄰的邊角處^形鋼與內桁架子單元之間的腹板上，以及相鄰內桁架子單元之間的腹板上設置有綴條。5.制作權利要求1至4任一項所述的內桁架式鋼管混凝土T形柱的方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1.預備或預制T形鋼管，將部分T形鋼的翼緣板焊接，形成內桁架子單元； 步驟2.在T形鋼與內桁架子單元之間的腹板上，以及相鄰內桁架子單元之間的腹板上焊接綴條，焊接方式為角焊縫； 步驟3.將Π形或一字形的外包鋼管與T形鋼的翼緣板焊接，焊接方式為剖口焊或角焊縫； 步驟4.將T形鋼管吊裝到預定的位置，將鋼管的底部與柱腳底部焊接，打磨T形鋼管表面的銹跡，刷涂防銹漆； 步驟5.T形鋼管安裝完畢后，向其內部澆筑填充混凝土，養護至規定齡期。
【專利摘要】本發明公開了一種內桁架式鋼管混凝土T形柱及其施工方法，其中，所述內桁架式鋼管混凝土T形柱包括外包鋼管、內桁架和填充混凝土；其中，所述內桁架大致為一柱形框架，包括Ｔ形鋼、由T形鋼焊接而成的內桁架子單元，以及沿T形鋼縱向焊接于相鄰T形鋼腹板上的綴條；所述外包鋼管的橫截面為∏形或一字形；外包鋼管與T形鋼的翼緣板固定連接，形成橫截面為T形的柱體。本發明的異形柱具有承載力高、鋼板穩定性強的優點，而且內桁架不會將柱截面分割，澆筑混凝土方便。另外，本發明無需支模和配置鋼筋，施工快速方便。
【IPC分類】E04C3/34
【公開號】CN105133789
【申請號】CN201510522641
【發明人】伍凱, 張賀, 曹平周, 桑勝濤, 張鵬
【申請人】河海大學
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年8月24日