內(nèi)置圓管帶拉筋的方形及異形鋼管混凝土柱及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及建筑技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種方形及異形鋼管混凝土柱及其施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼管混凝土是指在鋼管中填充混凝土而形成的構(gòu)件。鋼管混凝土按截面形式不同，分為方鋼管混凝土、圓鋼管混凝土和異性鋼管混凝土等。鋼管可采用乳制鋼管(圓形)或者通過(guò)焊接鋼板成形的鋼管(方形、矩形等)。
[0003]鋼管混凝土構(gòu)件的內(nèi)部混凝土與外包鋼管形成整體，在受力過(guò)程中相互作用，充分發(fā)揮兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，其受力性能大大高于組成鋼管混凝土的鋼管和核心混凝土單獨(dú)承載力之和。在軸向壓力作用下，鋼管對(duì)混凝土的橫向變形產(chǎn)生約束作用，使混凝土處于三向受壓應(yīng)力狀態(tài)，提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度，更有利地發(fā)揮混凝土的抗壓性能。鋼管由于內(nèi)填充混凝土的存在，大大提高了鋼管壁的側(cè)向剛度，避免和延遲了鋼管發(fā)生屈曲，保證了鋼管材料的受力性能的發(fā)揮。
[0004]此外，與鋼筋混凝土柱相比，采用鋼管混凝土柱沒(méi)有綁扎鋼筋、支模和拆模等工序，施工簡(jiǎn)便，因管內(nèi)無(wú)鋼筋，澆灌容易，振搗密實(shí)。與鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件相比，鋼管混凝土的構(gòu)造通常比鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件簡(jiǎn)單，焊縫少，易于制作。鋼管混凝土是在高層建筑和大跨度橋梁中應(yīng)用高強(qiáng)混凝土的一種最有效和最經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)形式。
[0005]現(xiàn)有的圓形鋼管混凝土柱與梁板連接比方形與矩形的施工難度更大，在節(jié)點(diǎn)處理方面是施工的難點(diǎn)；而方鋼管混凝土雖然節(jié)點(diǎn)連接處理方式簡(jiǎn)單，但是其受壓承載力與圓鋼管混凝土相比具有明顯差距；帶拉筋的鋼管混凝土柱雖然能夠明顯提升結(jié)構(gòu)的延性，但是對(duì)于承載力的提尚有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種鋼管混凝土柱，其內(nèi)置圓管帶拉筋，使得柱的結(jié)構(gòu)性能得到進(jìn)一步的優(yōu)化。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
內(nèi)置圓管帶拉筋的方形及異形鋼管混凝土柱，包括由若干直鋼板組裝焊接而成的方形或異形鋼管柱，所述的鋼管柱內(nèi)澆筑有混凝土，還包括內(nèi)置于鋼管柱內(nèi)的若干圓管及拉筋，所述的拉筋沿鋼管柱長(zhǎng)度方向布置若干組，拉筋的端部與鋼管柱的各個(gè)邊的直鋼板螺栓連接或焊接。
[0008]所述的拉筋為直桿拉筋或環(huán)箍式拉筋。所述的拉筋為直桿拉筋時(shí)，若干直桿拉筋為內(nèi)置圓管定位，所述的圓管位于直桿拉筋之間;所述的拉筋為環(huán)箍式拉筋時(shí)，其包括環(huán)箍筋及位于外圍的若干焊接在環(huán)箍筋上的連接筋，所述的連接筋與鋼管柱的各個(gè)邊的直鋼板螺栓連接或焊接，所述的圓管安裝在環(huán)箍筋內(nèi)部。
[0009 ]進(jìn)一步地，所述的環(huán)箍式拉筋的環(huán)箍筋與圓管之間的間距為3?I Omm。
[0010]優(yōu)選地，異形鋼管柱的形狀為“L形”或“T形”。[0011 ]優(yōu)選地，所述的混凝土為微膨脹混凝土。
[0012]本發(fā)明還公開(kāi)了上述鋼管混凝土柱的施工方法，其特征在于，包括以下步驟:
(I)、確定采用拉筋的形式，根據(jù)實(shí)際的需要確定鋼管柱的尺寸和形狀及內(nèi)置圓管的直徑，，然后按照以下情況進(jìn)行拉筋形式的選擇:對(duì)于方形鋼管柱，當(dāng)長(zhǎng)寬比大于2時(shí)，選用直桿拉筋；當(dāng)長(zhǎng)寬比小于2時(shí)，內(nèi)置圓管的直徑小于鋼管柱短邊寬度的一半時(shí)，選用直桿拉筋，否則選用環(huán)箍式拉筋。
[0013]對(duì)于異形鋼管柱，當(dāng)內(nèi)置圓管的直徑小于鋼管柱短邊寬度的一半時(shí)，選用直桿拉筋，否則選用環(huán)箍式拉筋。
[0014](2)、若選用直桿拉筋，按以下流程施工:S1、將組裝成鋼管柱的各直鋼板拼接組裝，并焊接固定;S2.在直鋼板上對(duì)稱打通對(duì)穿小孔，各對(duì)穿小孔連接形成的內(nèi)部空間剛好容置圓管；S3.預(yù)制好直桿拉筋，并將直桿拉筋穿入小孔，直桿拉筋兩端與鋼板焊接固定或者螺栓固定;S4.消除鋼管柱上的焊縫的殘余應(yīng)力；S5.將圓管插入各直桿拉筋形成的內(nèi)部空間內(nèi)；S6.往鋼管柱和圓管內(nèi)澆筑混凝土。
[0015](3)、若選用環(huán)箍式拉筋，按以下流程施工:S1.根據(jù)鋼管柱及內(nèi)置圓管的尺寸預(yù)制環(huán)箍筋及連接筋，將連接筋焊接在環(huán)箍筋上;S2.將預(yù)制的可組裝成鋼管柱的各直鋼板分別按照預(yù)設(shè)打孔;S3.將環(huán)箍式拉筋的一端先與一邊鋼板螺栓連接或焊接，然后再與另一邊鋼板螺栓連接或焊接;S4.將各鋼板拼接處焊接形成鋼管柱;S5.消除鋼管柱上的焊縫的殘余應(yīng)力;S6.將圓管插入環(huán)箍筋內(nèi)；S7.往鋼管柱和圓管內(nèi)饒筑混凝土。
[0016]優(yōu)選地，步驟(2)(3)中消除鋼管柱上的焊縫的殘余應(yīng)力時(shí)采用振動(dòng)時(shí)效法，即將制備得到的方形及異形鋼管混凝土柱放置在振動(dòng)時(shí)效設(shè)備上，施加附加交變應(yīng)力或變形。
[0017]采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明將圓鋼管混凝土柱的承載力優(yōu)勢(shì)和方鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)處理簡(jiǎn)易方便以及約束拉筋對(duì)結(jié)構(gòu)延性增強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)集于一身。內(nèi)置圓管在核心混凝土中形成第一層強(qiáng)約束，對(duì)混凝土承載力的提高比較明顯，而外部方鋼管的作用是為混凝土整體提供約束，與內(nèi)置圓管的約束疊加，繼續(xù)增強(qiáng)柱體承載力以及提供與梁連接的便利性。同時(shí)通過(guò)拉筋的布設(shè)使內(nèi)置圓管得到較為精確的定位，克服了圓管位置誤差過(guò)大影響結(jié)構(gòu)性能，造成工程隱患的缺陷。
[0018]2、將拉筋的形式根據(jù)不同的情況分為兩種，當(dāng)內(nèi)置圓管的直徑大于鋼管柱短邊寬度的一半時(shí)，直桿拉筋沿鋼管柱的短邊間距過(guò)大，拉筋對(duì)結(jié)構(gòu)的作用明顯弱化，選用環(huán)箍式拉筋。環(huán)箍式拉筋滿足了直桿拉筋無(wú)法滿足的內(nèi)置圓管增大核心混凝土約束面積比例的要求，在此基礎(chǔ)上，拉筋間距得到了縮小，方鋼管的抗屈曲約束增強(qiáng)，提升柱子的延性;沿長(zhǎng)度方向一定間距放置的環(huán)箍式拉筋能夠?qū)?nèi)置圓管起到增強(qiáng)約束的作用，進(jìn)一步提高了柱子的承載力。環(huán)箍筋對(duì)內(nèi)置圓管也起到很好的精確定位固定作用。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為實(shí)施例一的方形鋼管混凝土柱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為圖1的A_A#lj面不意圖。
[0021 ]圖3為實(shí)施例一的“L形”鋼管混凝土柱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖4為實(shí)施例二的方形鋼管混凝土柱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖5為實(shí)施例三的方形鋼管混凝土柱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖6為圖5的B-B剖面示意圖。
[0025]圖7為實(shí)施例三的“T形”鋼管混凝土柱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖8為實(shí)施例三的“L形”鋼管混凝土柱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]主要組件符號(hào)說(shuō)明:
1:鋼管柱，2:圓管，3:直桿拉筋，4:混凝土，5:環(huán)箍式拉筋，51:環(huán)箍筋，52:連接筋。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0029]實(shí)施例一
本實(shí)施例公開(kāi)了內(nèi)置圓管帶拉筋的方形及異形鋼管混凝土柱的結(jié)構(gòu)，適用于長(zhǎng)寬比小于2，內(nèi)置圓管的直徑小于鋼管柱短邊寬度的一半的方形鋼管混凝土柱結(jié)構(gòu);或內(nèi)置圓管的直徑小于鋼管柱短邊寬度的一半的異形鋼管混凝土柱結(jié)構(gòu)。
[0030]如圖1，圖2所示為一方形鋼管混凝土柱，包括由四塊直鋼板組裝焊接而成的方形鋼管柱I，鋼管柱I的長(zhǎng)寬比小于2，內(nèi)置于鋼管柱I內(nèi)的一圓管2及若干直桿拉筋3，直桿拉筋3沿鋼管柱I長(zhǎng)度方向布置幾組，每一組由四根直桿拉筋3組成。直桿拉筋3與鋼管柱I的各個(gè)邊的直鋼板螺栓連接或焊接。直桿拉筋3為內(nèi)置圓管2定位，圓管2位于直桿拉筋3之間；鋼管柱I及圓管2內(nèi)澆筑有混凝土 4。混凝土 4為微膨脹混凝土效果更佳。
[0031 ]該結(jié)構(gòu)也適用于異形鋼管混凝土柱，如圖3所示為一 “L形”鋼管混凝土柱，包括由六塊直鋼板組裝焊接而成的方形鋼管柱I，內(nèi)置于鋼管柱I內(nèi)的三個(gè)圓管2及若干直桿拉筋3，直桿拉筋3沿鋼管柱長(zhǎng)度方面布置若干組，每一組由八根直桿拉筋3組成。
[0032 ]本實(shí)施例的方形及異形鋼管混凝土柱的施工方法包括以下步驟:
S1.將組裝成鋼管柱I的各直鋼板拼接組裝，并焊接固定。
[0033]S2.在直鋼板上對(duì)稱打通對(duì)穿小孔，各對(duì)穿小孔連接形成的內(nèi)部空間剛好容置圓管2。每組直桿拉筋3內(nèi)形成一個(gè)可容置圓管2的方形，使待插入圓管的邊緣與方形邊的最小距離為3?10mm，以使圓管2能夠較好的定位安裝。
[0034]S3.預(yù)制好直桿拉筋3，