蜂窩狀連接鋼板-雙肢鋼管混凝土組合柱的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種蜂窩狀連接鋼板-雙肢鋼管混凝土組合柱，包括鋼管混凝土肢件一、鋼管混凝土肢件二、鋼質(zhì)連接板一和鋼質(zhì)連接板二，所述鋼管混凝土肢件一和鋼管混凝土肢件二的兩端分別通過鋼質(zhì)連接板一和鋼質(zhì)連接板二連接，形成雙肢鋼柱，鋼質(zhì)連接板一和鋼質(zhì)連接板二為中間開孔的蜂窩狀連接板，鋼質(zhì)連接板一和鋼質(zhì)連接板二分別由兩塊邊緣帶缺口的形狀相同鋼板組成，這兩塊鋼板通過對(duì)接焊縫焊接形成蜂窩狀連接板。本發(fā)明改善了受力性能，使虛、實(shí)軸的穩(wěn)定性能充分接近，使兩主軸方向的材料都能得到充分發(fā)揮，以降低鋼材用量，減少工程的綜合造價(jià)。
【專利說明】蜂窩狀連接鋼板-雙肢鋼管混凝土組合柱

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型建筑結(jié)構(gòu)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種蜂窩狀連接鋼板-雙肢鋼管混凝土組合柱。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，國內(nèi)鋼和鋼材的產(chǎn)量、品種、規(guī)格大幅度提升，鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、制作、安裝水平更是有了大幅度提高，鋼結(jié)構(gòu)在國內(nèi)獲得超常規(guī)發(fā)展。
[0003]鋼筋混凝土柱由于存在自重大、抗裂性差等缺點(diǎn)，使得其難以滿足承載力及耐久性等要求，從而限制了其適用范圍；而鋼柱具有強(qiáng)度高、自重輕、抗震性能好、變形能力強(qiáng)、施工周期短、良好且豐富的建筑藝術(shù)表現(xiàn)能力等特點(diǎn)，受到建筑師們的普遍青睞，在傳統(tǒng)冶金工業(yè)廠房、高層和超高層以及大跨度結(jié)構(gòu)的多年實(shí)踐中，鋼柱的突出優(yōu)勢(shì)與作用幾乎無可替代。
[0004]鋼柱按其截面形式可分為實(shí)腹式和格構(gòu)式兩大類。相對(duì)而言，實(shí)腹式柱構(gòu)造簡單，與其他構(gòu)件連接也較為方便。但是，隨著多高層建筑、大跨度結(jié)構(gòu)、重型廠房的發(fā)展，建筑層數(shù)逐漸增多，上部荷載增加，必然導(dǎo)致鋼柱截面尺寸增大，從而增加鋼材耗量，提高了工程的綜合造價(jià)。此時(shí)，為了節(jié)約鋼材，傳統(tǒng)方法是，選擇格構(gòu)式鋼柱。然而，格構(gòu)式鋼柱截面是由單肢經(jīng)綴材連接組合而成，制作施工相對(duì)繁瑣，連接工作量偏大，而且虛軸的剪切變形較大，將會(huì)造成一定的附加撓曲，將會(huì)降低其工作性能；特別是虛、實(shí)軸的穩(wěn)定性能差別較大，導(dǎo)致其材料不能充分發(fā)揮，也必然會(huì)增加工程的綜合造價(jià)；而且，當(dāng)柱身某處受有較大的水平集中力作用時(shí)，為避免柱肢受彎，還需要在該處設(shè)置橫隔，會(huì)增加鋼材耗量與施工難度，降低施工速度，增加施工工期，從而進(jìn)一步增加工程的綜合造價(jià)。當(dāng)然，也可考慮選擇蜂窩狀腹板的箱型鋼柱。然而，在實(shí)際工程中，為了不致過多削弱鋼柱的抗剪能力，蜂窩狀腹板的箱型鋼柱截面的“擴(kuò)張比”會(huì)受到一定的限制。在此情況下，特別是對(duì)于彎矩較大的壓彎柱而言，其翼緣可能提前喪失其承載力，使其不能滿足工程需要。此時(shí)，如何以較為經(jīng)濟(jì)的方式提高其單肢承載力，是解決該問題的關(guān)鍵所在。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種蜂窩狀連接鋼板-雙肢鋼管混凝土組合柱。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種蜂窩狀連接鋼板-雙肢鋼管混凝土組合柱，包括鋼管混凝土肢件一、鋼管混凝土肢件二、鋼質(zhì)連接板一和鋼質(zhì)連接板二，所述鋼管混凝土肢件一和鋼管混凝土肢件二的兩端分別通過鋼質(zhì)連接板一和鋼質(zhì)連接板二連接，形成雙肢鋼柱，鋼質(zhì)連接板一和鋼質(zhì)連接板二為中間開孔的蜂窩狀連接板，鋼質(zhì)連接板一和鋼質(zhì)連接板二分別由兩塊邊緣帶缺口的形狀相同鋼板組成，這兩塊鋼板通過對(duì)接焊縫焊接形成蜂窩狀連接板。
[0007]作為優(yōu)選，所述鋼管混凝土肢件一和鋼管混凝土肢件二為槽鋼、鋼管、工字鋼或鋼板。
[0008]作為優(yōu)選，所述鋼質(zhì)連接板一和鋼質(zhì)連接板二的開孔形式為圓形、橢圓形、方形、長方形、六邊形或八邊形。
[0009]對(duì)于格構(gòu)式鋼柱，兩肢件主要承受軸力和彎矩，連接兩肢的綴材主要抵抗水平剪力。因此，如何以較為經(jīng)濟(jì)的方式提高其單肢承載力，并如何減小其對(duì)虛軸的剪切變形，提高其抗剪承載力，改善其受力性能，使虛、實(shí)軸的穩(wěn)定性能充分接近，使兩主軸方向的材料都能得到充分發(fā)揮，以降低鋼材用量，減少工程的綜合造價(jià)，成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。對(duì)此，本發(fā)明用蜂窩狀鋼板作為連接板代替?zhèn)鹘y(tǒng)格構(gòu)鋼柱的綴材，將傳統(tǒng)格構(gòu)鋼柱的鋼肢件用鋼管混凝土替換，并將兩者焊接而構(gòu)成一種蜂窩狀連接鋼板-雙肢鋼管混凝土組合柱。具體形成方式為:先在腹板所用鋼板上按預(yù)定的折線或曲線進(jìn)行切割，錯(cuò)開半個(gè)波，使波峰對(duì)波峰，用對(duì)接焊縫焊接形成蜂窩狀連接板，然后與鋼管混凝土單肢的鋼管焊接，最后向鋼管中澆注混凝土組合而成。
[0010]在這種截面形式中，焊接性能越好，其柱的承載力越高，為此，本發(fā)明需要保證良好的施焊工藝(可采用組對(duì)焊接工藝)；組合柱截面的“擴(kuò)張比”(開孔率)增大，截面高度增加，其剛度和回轉(zhuǎn)半徑加大，長細(xì)比會(huì)減小，穩(wěn)定承載力得到提高。但是，腹板開孔洞后，其抗剪性能會(huì)受到一定的影響。因此，實(shí)際工程中，應(yīng)視實(shí)際受力情況而控制“擴(kuò)張比”或開孔率；單肢由鋼管及混凝土組合而成，由于鋼管內(nèi)的空間有限，因此澆注混凝土?xí)r不便振搗，故宜選用自密實(shí)混凝土。
[0011]本發(fā)明的基本特征:以較為經(jīng)濟(jì)的方式，提高其單肢承載力，改善了傳統(tǒng)格構(gòu)柱虛軸的工作性能，提高其剛度和穩(wěn)定承載力，縮小了傳統(tǒng)格構(gòu)柱虛、實(shí)軸的性能差別。
[0012]有益效果:本發(fā)明的組合柱具有截面構(gòu)成合理，自重輕，抗彎剛度大，承載力高，美觀和經(jīng)濟(jì)效益顯著等特點(diǎn)，發(fā)展前景廣闊。
[0013]本發(fā)明的組合柱，由于單肢鋼管中澆注了混凝土，鋼管內(nèi)部的混凝土可以有效地防止鋼管發(fā)生局部屈曲，而鋼管對(duì)其內(nèi)部混凝土的約束作用使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度；兩者共同發(fā)揮作用，構(gòu)件的延性性能明顯改善，耗能能力提高，具有優(yōu)越的抗震性能。
[0014]本發(fā)明由于鋼管內(nèi)填有混凝土，能吸收大量的熱能，增加了柱子的耐火時(shí)間，有利于鋼管的抗火、防火及防腐問題。
[0015]本發(fā)明用蜂窩狀鋼板作為連接板取代綴材后，與傳統(tǒng)的格構(gòu)柱相比，提高其對(duì)虛軸的剛度和抗剪承載力，減小其剪切變形，從而改善其工作性能，使其受力更加趨于合理。
[0016]本發(fā)明用蜂窩狀鋼板作為連接板取代綴材后，與傳統(tǒng)的格構(gòu)柱相比，其構(gòu)造簡單，降低了施工難度，制作加工方便，減小了施工工作量，加快了施工速度，從而縮短了工期，使得工程的綜合造價(jià)降低。
[0017]本發(fā)明用蜂窩狀鋼板作為連接板取代綴材后，與傳統(tǒng)的格構(gòu)柱相比，其肢件與連接板的協(xié)同工作能力更強(qiáng)，整體穩(wěn)定性更好，從而提高了結(jié)構(gòu)的抗震性能。
[0018]本發(fā)明在相同受荷條件下，其抗力性能優(yōu)于傳統(tǒng)的格構(gòu)鋼柱。
[0019]本發(fā)明采用了蜂窩狀鋼板，與箱形截面相比，可節(jié)省鋼材用量。
[0020]本發(fā)明可以為新型鋼結(jié)構(gòu)體系開發(fā)提供關(guān)鍵部件，有很好的轉(zhuǎn)化前景。
[0021]本發(fā)明拓展了格構(gòu)式鋼柱的研究與應(yīng)用領(lǐng)域，極大地豐富了鋼構(gòu)件的內(nèi)容。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明組合柱的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明組合柱的剖面示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0025]如圖1和2所示:一種蜂窩狀連接鋼板-雙肢鋼管混凝土組合柱，包括鋼管混凝土肢件一 1、鋼管混凝土肢件二 2、鋼質(zhì)連接板一 3和鋼質(zhì)連接板二 4，所述鋼管混凝土肢件一I和鋼管混凝土肢件二 2的兩端分別通過鋼質(zhì)連接板一 3和鋼質(zhì)連接板二 4連接，形成雙肢鋼柱，鋼質(zhì)連接板一 3和鋼質(zhì)連接板二 4為中間開孔的蜂窩狀連接板，鋼質(zhì)連接板一 3和鋼質(zhì)連接板二 4分別由兩塊邊緣帶缺口的形狀相同鋼板組成，這兩塊鋼板通過對(duì)接焊縫焊接形成蜂窩狀連接板。所述鋼管混凝土肢件一I和鋼管混凝土肢件二 2為槽鋼、鋼管、工字鋼或鋼板。所述鋼質(zhì)連接板一 3和鋼質(zhì)連接板二 4的開孔形式為圓形、橢圓形、方形、長方形、六邊形或八邊形。
[0026]本發(fā)明的實(shí)施方案:
[0027]通常鋼管、蜂窩狀連接鋼板及其焊接在工廠加工制作完成；向鋼管內(nèi)澆注混凝土則在施工現(xiàn)場(chǎng)完成。
[0028]其基本制作程序?yàn)?制作蜂窩狀連接鋼板一制作鋼管一焊接一運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)一吊裝就位一向鋼管內(nèi)澆注混凝土。
[0029]應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種蜂窩狀連接鋼板-雙肢鋼管混凝土組合柱，其特征在于:包括鋼管混凝土肢件一、鋼管混凝土肢件二、鋼質(zhì)連接板一和鋼質(zhì)連接板二，所述鋼管混凝土肢件一和鋼管混凝土肢件二的兩端分別通過鋼質(zhì)連接板一和鋼質(zhì)連接板二連接，形成雙肢鋼柱，鋼質(zhì)連接板一和鋼質(zhì)連接板二為中間開孔的蜂窩狀連接板，鋼質(zhì)連接板一和鋼質(zhì)連接板二分別由兩塊邊緣帶缺口的形狀相同鋼板組成，這兩塊鋼板通過對(duì)接焊縫焊接形成蜂窩狀連接板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蜂窩狀連接鋼板-雙肢鋼管混凝土組合柱，其特征在于:所述鋼管混凝土肢件一和鋼管混凝土肢件二為槽鋼、鋼管、工字鋼或鋼板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蜂窩狀連接鋼板-雙肢鋼管混凝土組合柱，其特征在于:所述鋼質(zhì)連接板一和鋼質(zhì)連接板二的開孔形式為圓形、橢圓形、方形、長方形、六邊形或八邊形。
【文檔編號(hào)】E04C3/36GK104264905SQ201410513576
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】鄭廷銀, 褚秋云, 許惠斌 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)