本發(fā)明涉及結構工程技術領域，具體涉及一種基于高強鋼和纖維混凝土設計的裝配式巨型筒中筒圓形鋼管柱異型組合結構及安裝方法。

背景技術：

隨著技術的發(fā)展，高強鋼開始逐漸應用于高層建筑、大跨度建筑結構中。使用高強鋼設計的圓形鋼管混凝土或型鋼混凝土組合結構，在變形過大時，與高強鋼管或型鋼結合的混凝土會開裂破落，隨后鋼管或型鋼發(fā)生局部屈曲并導致結構破壞。然而采用高強度材料設計的筒中筒圓形鋼管混凝土柱，內外圓形鋼管與內填混凝土整體性高，并且由于內外鋼管與內填混凝土之間的相互作用(內填混凝土的極限應變增大，內外圓鋼管的局部屈曲受限制)，使得采用高強度材料設計的筒中筒圓形鋼管混凝土柱的承載力和變形能力顯著提高，但當遇到較大荷載要求時，一根柱的承載能力遠達不到受力要求，而且當柱的尺寸較大時，浪費了節(jié)點處的建筑空間。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種裝配式巨型筒中筒圓形鋼管柱異型組合結構及安裝方法，提出一種新的裝配式筒中筒鋼管混凝土柱的連接方式，能極大限度地降低現(xiàn)場施工對質量的影響，且節(jié)點的可靠性更高。同時解決現(xiàn)有技術中荷載較大時，鋼管混凝土結構承載能力達不到受力要求以及當柱的尺寸較大時，浪費了節(jié)點處的建筑空間的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下的技術方案：

一種裝配式巨型筒中筒圓形鋼管柱異型組合結構，包括至少兩組筒中筒圓形鋼管柱、圓形轉換分隔套筒和高強鋼連接板；筒中筒圓形鋼管柱上下之間通過圓形轉換分隔套筒連接，兩組筒中筒圓形鋼管柱左右之間通過高強鋼連接板連接，所述筒中筒圓形鋼管柱包括外筒和內筒，外筒和內筒的兩端至少一側設有楔形齒，楔形齒設置在外筒和內筒內外兩側的兩端，所述圓形轉換分隔套筒包括底板和豎向隔板，底板為圓形，其上設有通孔，底板兩面均設有豎向隔板，所述豎向隔板上設有楔形槽，楔形槽的尺寸與楔形齒的尺寸一致，豎向隔板對稱設置且至少為兩組，每一組又分為內外兩對隔板。

進一步的，所述外筒一側與高強鋼連接板之間的連接為可拆卸連接。

進一步的，所述底板上的通孔包括設置在底板的圓心處的通孔和豎向隔板的間隙處的通孔，圓心處的通孔為圓形，豎向隔板間隙處的通孔為梯形形狀。

進一步的，所述外筒另一側設有加強環(huán)，加強環(huán)通過焊接或螺栓連接的方式與鋼梁連接。

進一步的，所述外筒與內筒之間以及內筒中心填充纖維混凝土。

進一步的，所述的裝配式巨型筒中筒圓形鋼管柱異型組合節(jié)點的安裝方法，包括以下步驟：

第一步：將圓形轉換分隔套筒下側與外筒和內筒上端端部通過楔形槽實現(xiàn)固定連接；

第二步：將上半部分內筒與纖維混凝土上側通過楔形槽實現(xiàn)固定連接；

第三步：將上半部分提前焊接在一起的外筒、加強環(huán)以及高強鋼連接板與圓形轉換分隔套筒上側通過楔形槽實現(xiàn)固定連接；

第四步：將通過上述第一步至第四步連接好的組合結構通過高強螺栓連接在一起，即左側高強鋼連接板與右側高強鋼連接板之間、即上側高強鋼連接板與下側高強鋼連接板之間均通過高強螺栓連接；

第五步，將鋼梁連接在加強環(huán)上；

第六步，在外筒與內筒之間以及內筒中心澆筑纖維混凝土，纖維混凝土通過圓形轉換分隔套筒上底板處的通孔，先將底板下側的筒中筒圓形鋼管柱中間的空隙填充完畢，之后繼續(xù)填充地板上側的筒中筒圓形鋼管柱空隙。

本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)單柱之間通過連接鋼板連接，形成一個巨型的異型組合節(jié)點，提高了節(jié)點的抗剪承載能力，且避免了柱子尺寸太大浪費建筑空間的情況；

(2)外筒和內筒與圓形轉換分隔套筒通過楔形槽實現(xiàn)固定連接，避免了鋼管之間的現(xiàn)場焊接，提高了節(jié)點的可靠性；

(3)此連接方式在每層柱子中點處，上下兩側用轉換分隔套筒與上下鋼管連接，可以有效地解決鋼管混凝土柱變截面困難的難題；

(4)整個節(jié)點的鋼材部位全部工廠制作，然后現(xiàn)場裝配，現(xiàn)場澆筑混凝土，最大限度地降低了現(xiàn)場焊接對質量的影響；

(5)采用纖維混凝土，有利于提高混凝土的抗剪能力，從而增強整個節(jié)點的抗剪承載力；

(6)圓形轉換分隔套筒的底板上設有通孔，使得底板上下兩側的筒中筒鋼管柱通過一次澆筑即可完成，方便省時。

總之，本發(fā)明所述的一種裝配式巨型筒中筒圓形鋼管柱異型組合結構及安裝方法，大大降低了現(xiàn)場施工對質量產(chǎn)生的影響，節(jié)點處的連接可靠性更高，同時解決現(xiàn)有技術中荷載較大時，鋼管混凝土結構承載能力達不到受力要求以及當柱的尺寸較大時，浪費了節(jié)點處的建筑空間的問題，施工簡單、安裝方便、可靠性好，具有良好的市場推廣前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例1剖面結構示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例1圓形轉換分隔套筒俯視圖；

圖3是圖2中a-a剖面圖；

圖4是圖2中另一種a-a剖面圖；

圖5是本發(fā)明實施例1中的加強環(huán)平面圖；

圖6是圖5中圓形鋼管柱的b-b剖面圖；

圖7是本發(fā)明安裝過程示意圖；

圖8是本發(fā)明組合方式示意圖；

其中，上述附圖包括以下附圖標記：1、外筒；2、內筒；3、圓形轉換分隔套筒；4、高強鋼連接板；5、加強環(huán)；6、鋼梁；7、高強螺栓；8、纖維混凝土；9、底板；10、豎向隔板；11、通孔；12、楔形齒；13、楔形槽。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

實施例1

如圖1-8所示，一種裝配式巨型筒中筒圓形鋼管柱異型組合結構，包括至少兩組筒中筒圓形鋼管柱、圓形轉換分隔套筒3和高強鋼連接板4；筒中筒圓形鋼管柱上下之間通過圓形轉換分隔套筒連接，兩組筒中筒圓形鋼管柱左右之間通過高強鋼連接板連接，所述筒中筒圓形鋼管柱包括外筒1和內筒2，外筒和內筒的兩端至少一側設有楔形齒12，楔形齒設置在外筒和內筒內外兩側的兩端，所述圓形轉換分隔套筒包括底板和豎向隔板，底板9為圓形，其上設有通孔11，底板兩面均設有豎向隔板10，所述豎向隔板上設有楔形槽13，楔形槽的尺寸與楔形齒的尺寸一致，豎向隔板對稱設置且至少為兩組，每一組又分為內外兩對隔板。

進一步的，所述外筒一側與高強鋼連接板之間的連接為可拆卸連接。

進一步的，所述底板上的通孔包括設置在底板的圓心處的通孔和豎向隔板的間隙處的通孔，圓心處的通孔為圓形，豎向隔板間隙處的通孔為梯形形狀。

進一步的，所述外筒另一側設有加強環(huán)5，加強環(huán)通過焊接或高強螺栓7連接的方式與鋼梁6連接，加強環(huán)結構如圖7所示，為八邊形加強環(huán)。

進一步的，所述外筒與內筒之間以及內筒中心填充纖維混凝土8，這里需要說明的一點是，在圓形轉換分隔套筒處連接的柱截面，內填纖維混凝土加強了豎向隔板與內外圓鋼管的連接，使剛度連接處提高，結構更加穩(wěn)定。

圓形轉換分隔套筒上的豎向隔板為四部分圓筒狀的隔板，如圖2和圖3所示，圓筒狀的隔板不是連續(xù)的，這樣的好處是為了實現(xiàn)鋼管與圓形轉換分隔套筒的連接以及方便實現(xiàn)豎向隔板與圓形底板的焊接。如圖1和圖3所示，圓形轉換分隔套筒上下兩面的圓筒狀的豎向隔板，直徑一樣，所以上下連接的內外圓形鋼管的直徑一致。如圖4所示，當圓形轉換分隔套筒上下兩面的圓筒狀的豎向隔板直徑不一樣時，上面的豎向隔板直徑小于下面的豎向隔板直徑，這樣在圓形轉換分隔套筒上部的圓形鋼管就可以連接下部圓形鋼管，有效地解決了鋼管混凝土柱變截面困難的技術難題，使得整個鋼柱結構更加合理，整個結構體系的自重減輕，承重能力更強。

本發(fā)明安裝步驟如下：

第一步：將圓形轉換分隔套筒下側與外筒和內筒上端端部通過楔形槽實現(xiàn)固定連接；

第二步：將上半部分內筒與纖維混凝土上側通過楔形槽實現(xiàn)固定連接；

第三步：將上半部分提前焊接在一起的外筒、加強環(huán)以及高強鋼連接板與圓形轉換分隔套筒上側通過楔形槽實現(xiàn)固定連接；

第四步：將通過上述第一步至第四步連接好的組合結構通過高強螺栓連接在一起，即左側高強鋼連接板與右側高強鋼連接板之間、即上側高強鋼連接板與下側高強鋼連接板之間均通過高強螺栓連接；

第五步，將鋼梁連接在加強環(huán)上；

第六步，在外筒與內筒之間以及內筒中心澆筑纖維混凝土，纖維混凝土通過圓形轉換分隔套筒上底板處的通孔，先將底板下側的筒中筒圓形鋼管柱中間的空隙填充完畢，之后繼續(xù)填充地板上側的筒中筒圓形鋼管柱空隙。

根據(jù)實際需要，裝配式巨型筒中筒圓形鋼管柱異型組合結構的組合方式有多種，如圖8所示，但不限于圖8中的組合方式。采用本發(fā)明中的連接方式可以避免柱子尺寸太大浪費建筑空間的問題。

當然，上述內容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認為用于限定對發(fā)明的實施例范圍。本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術領域的普通技術人員在本發(fā)明的實質范圍內所做出的均等變化與改進等，均應歸屬于本發(fā)明專利涵蓋范圍。