綴板約束型工字形鋼骨約束混凝土柱及作法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)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(fā)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(fù)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(zhǎng)度，約束了翼緣的屈曲變形，同時(shí)約束綴板的存在使得鋼骨對(duì)其內(nèi)部混凝土的約束能力增強(qiáng)；約束綴板間隔布置，鋼骨內(nèi)部與外部混凝土相互串通，保證了混凝土的澆筑質(zhì)量；因此，本發(fā)明中的混凝土具有較高的強(qiáng)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(zhuān)利說(shuō)明】綴板約束型工字形鋼骨約束混凝土柱及作法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)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(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中的抗震耗能領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)指在普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中配置鋼骨的組合結(jié)構(gòu)體系。在鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼骨可分為實(shí)腹式和空腹式兩種。實(shí)腹式鋼骨混凝土構(gòu)件具有較好的抗震性能，而空腹式鋼骨混凝土構(gòu)件的抗震性能與普通鋼筋混凝土構(gòu)件基本相同。因此，目前在抗震結(jié)構(gòu)中多采用實(shí)腹式鋼骨混凝土構(gòu)件。實(shí)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(gòu)造要求柔性鋼筋的情況下，鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)中鋼和混凝土能協(xié)同工作，直至達(dá)到極限承載力；鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)綜合了鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)二者的優(yōu)點(diǎn)。與鋼結(jié)構(gòu)相比，它具有比較大的剛度和阻尼，有利于控制結(jié)構(gòu)的變形；外包混凝土可以起到防止鋼骨腐蝕和提高結(jié)構(gòu)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(qiáng)度得到充分利用，節(jié)約鋼材。同鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼骨提高了結(jié)構(gòu)的承載力和延性，有利于減小構(gòu)件截面尺寸，有利于結(jié)構(gòu)抗震；鋼骨混凝土中鋼骨在混凝土澆灌前己形成可獨(dú)立承載的結(jié)構(gòu)體系，可承受施工活荷載和結(jié)構(gòu)自重，無(wú)需設(shè)置臨時(shí)支撐，在多高層建筑中不必等待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后再施工，可縮短建設(shè)工期。
[0004]在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，有時(shí)因建筑設(shè)計(jì)需要，柱的截面尺寸受到限制，當(dāng)采用鋼骨混凝土柱時(shí)，往往通過(guò)提高截面配鋼率以提高其承載力及延性。如內(nèi)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(yàn)研究表明，在加載后期有較大變形時(shí)，由于內(nèi)置帶工字形鋼骨型鋼混凝土柱鋼骨翼緣自由外伸長(zhǎng)度較大，當(dāng)寬厚比較大時(shí)，會(huì)發(fā)生一定的屈曲變形，鋼骨對(duì)混凝土的約束能力下降，繼而整個(gè)型鋼混凝土柱承載力下降。因此，當(dāng)翼緣寬厚比較小時(shí)，應(yīng)采用有效的措施約束其屈曲變形，以提高整個(gè)混凝土柱的承載力及延性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提高內(nèi)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(dǎo)致的構(gòu)件剛度、承載力及延性的降低，充分發(fā)揮材料的性能，同時(shí)便于施工。為了解決這一問(wèn)題，本發(fā)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(fā)明采用的技術(shù)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(fù)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(cè)自由邊處分段焊接連接，在鋼骨外側(cè)沿柱邊布置縱向鋼筋3，并配置復(fù)合箍筋4約束縱向鋼筋3及內(nèi)部混凝土 5，復(fù)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(qiáng)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(qiáng)矩形鋼板，沿高均勻設(shè)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(qiáng)鋼筋，沿柱邊均勻配置。
[0012]所述的復(fù)合箍筋4為高強(qiáng)鋼筋，由矩形雙肢箍筋與六邊形雙肢箍筋復(fù)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(qiáng)混凝土，混凝土強(qiáng)度等級(jí)大于C50。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)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(yù)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(yù)制焊接好的鋼骨構(gòu)件運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)并定位后，綁扎縱向鋼筋3與復(fù)合箍筋4 ；
[0018]4)支模板并灌注混凝土 5，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；
[0019]5)當(dāng)混凝土達(dá)到強(qiáng)度后，形成綴板約束型工字形鋼骨約束混凝土柱。
[0020]本發(fā)明可以取得如下有益效果:
[0021]本發(fā)明采用約束綴板將工字形鋼骨的翼緣部分進(jìn)行了有效的拉結(jié)，減小了翼緣的自有外伸長(zhǎng)度，約束了翼緣的屈曲變形，同時(shí)約束綴板的存在使得鋼骨對(duì)其內(nèi)部混凝土的約束能力增強(qiáng)，發(fā)揮了類(lèi)似于鋼管混凝土柱中鋼管的作用；縱向分布鋼筋與復(fù)合箍筋對(duì)其內(nèi)部混凝土同樣具有較好的約束能力，與鋼骨雙重約束內(nèi)部混凝土，而復(fù)合箍筋布置于上下相鄰約束綴板之間，對(duì)約束綴板間隙內(nèi)混凝土有較好的約束作用；約束綴板間隔布置，鋼骨內(nèi)部與外部混凝土相互串通，保證了混凝土的澆筑質(zhì)量；綜上幾方面因素，本發(fā)明中的混凝土具有較高的強(qiáng)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(fā)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(guò)程中的維護(hù)陳本。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)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(fù)合箍筋，5-混凝土。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明:
[0027]實(shí)施實(shí)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(fù)合箍筋4、混凝土5 ;其是在內(nèi)置工字形鋼骨混凝土柱基礎(chǔ)上增設(shè)約束綴板形成。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)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(yù)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(yù)制焊接好的鋼骨構(gòu)件運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)并定位后，綁扎縱向鋼筋3與復(fù)合箍筋4 ；
[0033]4)支模板并灌注混凝土 5，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；
[0034]5)當(dāng)混凝土達(dá)到強(qiáng)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(fā)明的典型實(shí)施例，本發(fā)明的實(shí)施不限于此。
【權(quán)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(fù)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(cè)沿柱邊布置縱向鋼筋(3)，并配置復(fù)合箍筋(4)約束縱向鋼筋(3)及內(nèi)部混凝土(5)，復(fù)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(qiáng)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(jù)權(quán)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(qiáng)矩形鋼板，沿高均勻設(shè)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(jù)權(quán)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(qiáng)鋼筋，沿柱邊均勻配置。
6.根據(jù)權(quán)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(fù)合箍筋(4)為高強(qiáng)鋼筋，由矩形雙肢箍筋與六邊形雙肢箍筋復(fù)合而成。
7.根據(jù)權(quán)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(qiáng)度等級(jí)大于C50。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)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(yù)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(yù)制焊接好的鋼骨構(gòu)件運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)并定位后，綁扎縱向鋼筋(3)與復(fù)合箍筋(4)； 4)支模板并灌注混凝土(5)，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)； 5)當(dāng)混凝土(5)養(yǎng)護(hù)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(hào)】E04C3/34GK103924734SQ201410140901
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】曹萬(wàn)林, 武海鵬, 牛海成, 徐萌萌, 楊光 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)