空間約束的多腔管中管鋼筋混凝土巨柱及施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋼管混凝土巨柱及施工方法，特別是涉及一種空間約束的多腔管中管鋼筋混凝土巨柱及施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市建筑物規(guī)模不斷的增加和抗震技術(shù)的要求，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)應用越多，常用的鋼管混凝土為一個鋼管，內(nèi)澆筑混凝土的方式，但是也存在一些問題，由于混凝土存在收縮和徐變的問題，尤其對大尺寸的鋼管混凝土巨柱，鋼管對混凝土約束有限，存在混凝土收縮之后，與鋼管存在微裂縫，這樣可能導致混凝土和鋼管無法同時受力，達到預定的受力效果。如何找到一種既能發(fā)揮充分發(fā)揮大尺寸鋼管混凝土的力學性能，又能減少混凝土收縮和徐變帶來的不利影響，避免混凝土微裂縫的結(jié)構(gòu)和施工方法是一個難題。
[0003]為解決上述問題，申請?zhí)枮?01520082003.4的中國專利中公開了一種內(nèi)置預加工半連續(xù)鋼筋籠的鋼管混凝土柱，所述鋼管柱包括內(nèi)部預制有斷續(xù)鋼筋籠的鋼筒和連續(xù)鋼筋籠；所述內(nèi)部預制有斷續(xù)鋼筋籠的鋼筒由斷續(xù)鋼筋籠、巨型鋼筒和拉結(jié)件組成的整體；所述巨型鋼筒內(nèi)部被縱向豎隔板和橫向豎隔板分隔成若干個腔體，每個腔體內(nèi)沿高度方向間隔設(shè)置有橫向分隔板，所述斷續(xù)鋼筋籠位于相鄰橫向分隔板之間，其通過拉結(jié)件與巨型鋼筒內(nèi)壁連接成整體；所述連續(xù)鋼筋籠沿腔體長度通長設(shè)置，所述橫向分隔板中部有供連續(xù)鋼筋籠穿過孔洞。上述結(jié)構(gòu)在一定程度上解決了超長巨型鋼管混凝土柱結(jié)構(gòu)抗壓強度低以及防火性能差的技術(shù)問題。
[0004]尤其當柱的截面更大時，上述結(jié)構(gòu)仍存在如下問題:抗壓能力不足，延性不足，結(jié)構(gòu)整體性較差，抵御較大地震荷載的能力較差，另外，由于外周約束主要靠外鋼管，其外周結(jié)構(gòu)分擔的荷載相對較少，因此，限制了巨柱截面尺寸，且由于巨柱截面尺寸不能過大，夕卜鋼管形成的腔體截面尺寸也不能過大，因此，出于施工便捷的考慮，其內(nèi)部的鋼筋籠設(shè)置分兩部分，一部分為沿腔體長度通長設(shè)置的連續(xù)鋼筋籠，另一部分為位于相鄰橫向分隔板之間的鋼筋籠(鋼筋骨架)只能是斷續(xù)的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于上述原因，本發(fā)明的目的是提供一種空間約束的多腔管中管鋼筋混凝土巨柱及施工方法，要解決的技術(shù)問題是當柱截面較大時，提供一種抗壓能力強、整體性好且施工便捷的巨柱結(jié)構(gòu)形式。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種空間約束的多腔管中管鋼筋混凝土巨柱，其特征在于:包括核心鋼管混凝土部分，其中，核心鋼管形成內(nèi)腔室，所述內(nèi)腔室內(nèi)填充有內(nèi)腔混凝土及在內(nèi)腔室中部有貫通的鋼筋骨架；
及外包鋼管混凝土部分，其中，所述核心鋼管和所述外包鋼管之間形成外腔室，所述外腔室內(nèi)填充有外腔混凝土及至少一個貫通的鋼筋骨架； 所述核心鋼管和所述外包鋼管之間通過豎向連接板連接形成空間鋼管結(jié)構(gòu)。
[0007]具體地，所述豎向連接板為2塊以上，每塊豎向連接板至少有一個孔洞。
[0008]進一步地，所述外腔室至少有一塊橫向隔板，所述橫向隔板與外包鋼管或豎向連接板連接。
[0009]進一步地，所述橫向隔板上至少有一個孔洞。
[0010]優(yōu)選地，所述核心鋼管之間有內(nèi)鋼管橫隔板。
[0011]優(yōu)選地，所述核心鋼管、外包鋼管、豎向連接板、橫向隔板及內(nèi)鋼管橫隔板上至少有一個以上的栓釘。
[0012]具體地，所述內(nèi)腔混凝土和外腔混凝土的標號均不低于C30，且內(nèi)腔混凝土標號高于外腔混凝土標號。
[0013]進一步地，所述鋼筋骨架由貫通縱筋和貫通箍筋組成。
[0014]上述的空間約束的多腔管中管鋼筋混凝土巨柱的施工方法，其步驟如下:
步驟一、工廠分塊切割為核心鋼管的鋼板、外包鋼管的鋼板、豎向連接板、橫向隔板； 步驟二、把核心鋼管的鋼板和外包鋼管的鋼板加工到預定形狀，并在豎向連接板及橫向隔板上開洞；
步驟三、把上述核心鋼管的鋼板、外包鋼管的鋼板、豎向連接板、橫向隔板焊接到一起，制成外鋼管模塊、內(nèi)鋼管模塊；
步驟四、在外鋼管模塊的外表面施工防腐底漆；
步驟五、把外鋼管模塊和內(nèi)鋼管模塊運送到施工現(xiàn)場；
步驟六、把外鋼管模塊和內(nèi)鋼管?，F(xiàn)場焊接成整體；
步驟七、往腔中澆筑混凝土，用壓力注漿管注入混凝土，把混凝土從底向上頂升澆筑，或者從上至下澆筑混凝土，并振搗；
步驟八、養(yǎng)護混凝土到預定強度；
步驟九、對外包鋼管的外表面施工防腐面漆，
步驟十、對外包鋼管的外表面施工防火材料。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下特點和有益效果:
該巨柱的外鋼管與內(nèi)鋼管通過豎向連接鋼板連接到一起，構(gòu)成空間鋼管結(jié)構(gòu)，可有效提高傳統(tǒng)鋼管鋼筋混凝土的受力性能，其相對于現(xiàn)有的鋼管混凝土柱，首先可以形成的巨柱截面的尺寸范圍大大增大，另外外周結(jié)構(gòu)由于是空間鋼管結(jié)構(gòu)，其相對于現(xiàn)有的鋼管混凝土柱其外周結(jié)構(gòu)可以分擔更大的外荷載，因此內(nèi)空腔的空間可以實現(xiàn)大空間，為內(nèi)腔室的鋼筋骨架設(shè)置為貫通的鋼筋骨架提供可能，較現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的減少了非連續(xù)的鋼筋籠，更加便于施工，進一步降低造價。
[0016]內(nèi)腔鋼筋混凝土處于核心，受到內(nèi)鋼管和外鋼管所組成的空間鋼管的極強約束作用，可以較大幅度提高內(nèi)筒鋼筋混凝土的抗壓承載力。
[0017]外腔鋼筋混凝土受到外包鋼管和豎向連接鋼板、核心鋼管的多邊約束，對腔內(nèi)的鋼筋混凝土起到強約束作用，可以有效的提高鋼筋混凝土抗壓承載力；豎向連接板減少了鋼管的支撐長度，可以有效提高鋼管的受力性能。在長期荷載作用下，鋼與鋼筋混凝土共同作用性能好。
[0018]防火上能力強，有多道防線，即使外層鋼管失去效應，內(nèi)層鋼管及鋼筋混凝土仍然有較強的承載力。
[0019]巨柱變形小，應變小，承載力高。多個腔體有利于混凝土澆筑，有利于減少混凝土的收縮和徐變。
[0020]此巨柱結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)模塊化施工，施工速度快。
[0021]本發(fā)明可廣泛應用于超高層大跨度結(jié)構(gòu)中巨柱截面較大的情況。
[0022]具有空間約束作用的管中管，與鋼筋、混凝土形成一個復雜的受力總體，
在重力荷載作用下，鋼管、鋼筋、混凝土按照各自的剛度承擔相應的重力荷載，管中管對混凝土形成空間約束效應，有效提高混凝土的強度和豎向承載力。
[0023]由縱向鋼筋和橫向鋼筋形成的鋼筋體，減少混凝土硬化后的收縮和徐變，防止混凝土和鋼管之間形成空隙，進而導致管中管空間約束效應的失效，可以有效提高混凝土的三維受壓強度和承載力。
[0024]在地震等往復極端荷載作用下，鋼筋和混凝土形成的整體，與鋼管共同抗震，避免純混凝土延性差的缺點和早期的局部開裂和破碎，從而提高多腔鋼管鋼筋混凝土巨柱的承載力和耗能能力。
[0025]在火災與重力荷載作用下，本結(jié)構(gòu)具有二道防線的作用。外圍鋼管先失效，外側(cè)的縱向鋼筋、箍筋與混凝土形成具有約束效應的鋼筋混凝土，與內(nèi)鋼管部分共同承擔火災和重力荷載，形成二道防線?？朔嗲讳摴?素混凝土結(jié)構(gòu)承載力下降過多的缺點，在火災與重力荷載作用下，外圍鋼管先失效，純混凝土在火災和重力荷載作用下體積增大，迅速破壞并喪失承載力，外側(cè)鋼管和混凝土部分承載力大幅度下降，只有內(nèi)管部分有效承擔重力和火災。
【附圖說明】
[0026]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明。
[0027]圖1是多腔管中管鋼筋混凝土巨柱截面圖；
圖2是多腔管中管鋼筋混凝土巨柱鋼筋分布情況；
圖3是多腔管中管管鋼筋混凝土巨柱鋼管分布情況。
[0028]附圖標記:I 一外包鋼管、2 —貫通縱筋、3 —貫通箍筋、4 一橫向隔板、5 —外腔混凝土、6 —內(nèi)腔混凝土、7 —豎向連接板、8 —核心鋼管、9 一內(nèi)鋼管橫隔板。
【具體實施方式】