穿孔肋拉桿約束矩形鋼管混凝土柱的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種穿孔肋拉桿約束矩形鋼管混凝土柱，包括加勁肋、拉桿、矩形鋼管、混凝土。所述加勁肋為條帶形鋼板，其厚度與鋼管壁厚相同。所述加勁肋上拉桿穿過(guò)部位應(yīng)開(kāi)孔，孔大小恰能穿過(guò)拉桿。所述加勁肋在鋼管管壁內(nèi)部周邊均勻布置，垂直于鋼管壁采用焊接方法安裝。所述拉桿采用普通拉桿或鋼筋，垂直穿過(guò)矩形鋼管的管壁，沿柱高長(zhǎng)邊，短邊以適當(dāng)間距交錯(cuò)布置。所述拉桿端部與鋼管壁采用焊接或螺栓連接。本發(fā)明中加勁肋與約束拉桿相互協(xié)調(diào)，能延緩鋼管壁與混凝土之間的粘結(jié)滑移，緩解鋼管壁的局部面外變形，提高鋼管壁的側(cè)向剛度，提升其抵抗局部屈曲的能力和對(duì)核心混凝土的約束作用，從而提高矩形鋼管混凝土柱的承載力和延性。
【專利說(shuō)明】
穿孔肋拉桿約束矩形鋼管混凝土柱
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用穿孔肋拉桿約束的矩形鋼管混凝土柱O
【背景技術(shù)】
[0002]矩形鋼管混凝土柱在工程應(yīng)用中有圓形鋼管混凝土柱不可比擬的獨(dú)到之處，如鋼管制作方便、與梁連接容易處理、施工方便、易于符合建筑平面要求、截面相對(duì)開(kāi)展而慣性矩大、適合作壓彎構(gòu)件等優(yōu)點(diǎn)，在工程實(shí)踐中日益引起人們的重視。
[0003]對(duì)于矩形鋼管混凝土，由于鋼管對(duì)核心混凝土約束作用主要集中在角部，在四邊中部約束作用幾乎不存在，故此鋼管對(duì)核心混凝土的整體約束效應(yīng)遠(yuǎn)小于圓形鋼管混凝土，其承載力較圓形鋼管混凝土要低很多。矩形鋼管截面長(zhǎng)邊對(duì)核心混凝土的約束作用弱于短邊，且鋼管長(zhǎng)邊較短邊更易發(fā)生局部屈曲。
[0004]有效地提高矩形鋼管混凝土柱鋼板的側(cè)向剛度，延緩鋼管壁與混凝土之間的粘結(jié)滑移，可以提升其抵抗局部屈曲的能力和對(duì)核心混凝土的約束作用，強(qiáng)化鋼管與混凝土的一體性，從而提尚承載力和延性。
[0005]帶約束拉桿矩形鋼管混凝土柱采用在縱向每隔一定間距的橫截面上設(shè)置橫向水平約束拉桿的設(shè)計(jì)形式。這種形式的優(yōu)點(diǎn)在于一桿連接，雙側(cè)對(duì)拉，大大增強(qiáng)了對(duì)核心混凝土的環(huán)向約束，從而提高鋼管混凝土柱的承載力，但約束拉桿縱、橫向之間為約束薄弱點(diǎn)，要避免這些部位局部屈曲的發(fā)生，全方位形成對(duì)核心混凝土的有效約束，必須加密約束拉桿布置，鉆孔過(guò)多，拉桿用量大。
[0006]另一種方式是在鋼管周邊中點(diǎn)處設(shè)置加勁肋的形式對(duì)矩形鋼管混凝土加強(qiáng)。這種形式加勁肋約束面外變形能力弱，加載后期與混凝土粘結(jié)失效容易導(dǎo)致脫離，為延緩或防止側(cè)邊中部的變形，需要較大的肋板剛度比，耗用鋼材較多。而且，加勁肋未能形成對(duì)核心混凝土的環(huán)向約束，橫向約束力弱于約束拉桿的對(duì)拉連接，雖然能一定程度上延緩局部屈曲的發(fā)生，但提高矩形鋼管混凝土柱的承載力受限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足，充分利用鋼材的強(qiáng)度，延緩或避免外圍鋼板的縱向、橫向局部屈曲問(wèn)題，形成對(duì)核心混凝土的環(huán)向約束，增強(qiáng)鋼管與混凝土的一體性，從而提高提高矩形鋼管混凝土柱的軸壓、偏壓承載力、抗震性能，本發(fā)明提出了一種改善矩形鋼管混凝土柱側(cè)向剛度的設(shè)計(jì)思路及施工方法，即穿孔肋拉桿約束矩形鋼管混凝土柱。
[0008]穿孔肋拉桿約束矩形鋼管混凝土柱一體性強(qiáng)化技術(shù)是通過(guò)在加勁肋上開(kāi)孔，約束拉桿穿孔而過(guò)，連接(焊接或螺栓連接)于鋼管壁上，對(duì)開(kāi)孔加勁肋形成有效的約束作用，進(jìn)而減緩鋼管壁的局部屈曲。這種設(shè)計(jì)將約束拉桿矩形鋼管混凝土柱中約束拉桿的點(diǎn)狀約束變成加勁肋的線狀約束，不需加密約束拉桿，可有效避免在鋼管壁上過(guò)多開(kāi)孔。與第二種方式相比，約束拉桿的設(shè)置對(duì)鋼管壁形成了較大的環(huán)向約束作用，不需要采用較大的肋板剛度比，能有效延緩鋼管壁與混凝土之間的粘結(jié)滑移。
[0009]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
穿孔肋拉桿約束矩形鋼管混凝土柱，包括矩形鋼管、混凝土、加勁肋、拉桿。所述加勁肋為條帶形鋼板，其厚度宜與鋼管壁厚相同。所述加勁肋上拉桿穿過(guò)部位應(yīng)開(kāi)孔，孔大小以恰能穿過(guò)拉桿為宜。所述加勁肋在鋼管管壁內(nèi)部周邊均勻布置，垂直于鋼管壁采用焊接方法連接。所述拉桿采用普通拉桿或鋼筋，垂直穿過(guò)矩形鋼管的長(zhǎng)邊，短邊，沿柱高以適當(dāng)間距交錯(cuò)布置。所述拉桿端部與鋼管壁的第一種連接方式是選用焊接，如穿孔塞焊等方式，第二種連接方式是在拉桿端部用鋼筋套絲機(jī)進(jìn)行套絲處理，穿過(guò)鋼管壁開(kāi)孔處采用螺栓連接。
[0010]本發(fā)明的有益效果:
(I)開(kāi)孔加勁肋與約束拉桿的緊密結(jié)合，在增加極少用鋼量又不增加施工難度，影響施工進(jìn)度的情況下，在鋼管壁四個(gè)側(cè)邊中部在整個(gè)高度形成連續(xù)有效的約束作用，提高側(cè)面約束能力，延緩或避免鋼管與混凝土之間的滑移，最大限度的減緩約束拉桿之間的彈塑性屈曲，使矩形鋼管與混凝土的一體性得到顯著強(qiáng)化。(2)在滿足建筑結(jié)構(gòu)安全的前提下，能較大限度地用較薄的鋼板厚度，較小的加勁肋寬度，增強(qiáng)鋼管與混凝土的一體性，實(shí)現(xiàn)較高的強(qiáng)度、剛度以及延性。(3)穿拉桿的約束力通過(guò)加勁肋將均勻傳遞給鋼板，使拉桿的點(diǎn)狀約束轉(zhuǎn)變?yōu)榫€狀約束，避免應(yīng)力集中，鋼管對(duì)核心混凝土的約束作用相對(duì)于單純加設(shè)約束拉桿的矩形鋼管混凝土柱更加連續(xù)和均勻，相對(duì)于單純加設(shè)加勁肋的矩形鋼管混凝土柱更能有效減少耗鋼量，增強(qiáng)鋼管與混凝土的一體性。(4)拉桿沿沿高度方向，加勁肋沿截面長(zhǎng)度方向?qū)摪暹M(jìn)行了分割，減小了鋼板的高寬比和寬厚比，從而使其半屈曲波長(zhǎng)大大減小。對(duì)于外圍鋼板，拉桿約束加勁肋提供了強(qiáng)有力的側(cè)向約束，防止鋼板過(guò)早的屈曲，有利于發(fā)揮其強(qiáng)度，同時(shí)，鋼板又以拉桿為支點(diǎn)，以其抗彎剛度約束核心混凝土，使混凝土多軸受壓提高其強(qiáng)度。(5)該構(gòu)件易于與周圍的其他鋼構(gòu)件相連接，可以充分發(fā)揮鋼板和混凝土兩種材料的力學(xué)性能，既有利于承擔(dān)豎向荷載，又有利于承擔(dān)水平荷載。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明的正立面圖；
圖2為本發(fā)明的側(cè)面圖；
圖3為圖1、圖2的A-A剖面圖；
圖4為本發(fā)明的特例，即方形鋼管混凝土柱的正立面圖；
圖5為本發(fā)明的特例，即方形鋼管混凝土柱的側(cè)面圖；
圖6為圖4、圖5的A-A剖面圖。
[0012]圖中所示:1_拉桿與鋼管壁連接點(diǎn)2-截面長(zhǎng)邊方向設(shè)置的開(kāi)孔加勁肋3-截面短邊方向設(shè)置的開(kāi)孔加勁肋4-拉桿5-鋼管6-矩形鋼管混凝土柱的加勁肋開(kāi)孔位置7-混凝土
對(duì)于方形鋼管混凝土柱，2，3表示不同方向邊長(zhǎng)方向設(shè)置的開(kāi)孔加勁肋。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例
[0014]實(shí)施例
一種穿孔肋拉桿約束矩形鋼管混凝土柱，包括截面長(zhǎng)邊方向設(shè)置的開(kāi)孔加勁肋2、截面短邊方向設(shè)置的開(kāi)孔加勁肋3、拉桿4、矩形鋼管5、混凝土 7。所述開(kāi)孔加勁肋為條帶形鋼板，其厚度宜與鋼管5壁厚相同。所述開(kāi)孔加勁肋上拉桿穿過(guò)部位6應(yīng)開(kāi)孔，孔大小以恰能穿過(guò)拉桿4為宜。所述開(kāi)孔加勁肋在鋼管5管壁內(nèi)部周邊均勻布置，垂直于鋼管5管壁采用焊接方法連接。所述拉桿4采用普通拉桿或鋼筋，垂直穿過(guò)矩形鋼管5的管壁，沿柱截面長(zhǎng)邊，短邊以適當(dāng)間距交錯(cuò)布置。所述拉桿端部與鋼管壁連接點(diǎn)I的第一種連接方式是選用焊接，如穿孔塞焊等方式，第二種連接方式是在拉桿端部用鋼筋套絲機(jī)進(jìn)行套絲處理，穿過(guò)鋼管壁開(kāi)孔處采用螺栓連接。。
[0015]實(shí)施例1
一種穿孔肋拉桿約束矩形鋼管混凝土柱的制作步驟為:
(1)按照設(shè)計(jì)圖紙要求確定矩形鋼管、拉桿及開(kāi)孔加勁肋的強(qiáng)度、尺寸、位置；
(2)制作矩形鋼管混凝土柱的矩形鋼管5、開(kāi)孔加勁肋、拉桿4;
(3)測(cè)量定位拉桿4布置位置，在鋼管混凝土柱的矩形鋼管的拉桿I穿過(guò)位置鉆孔；
(4)采用焊接方式方法將開(kāi)孔加勁肋焊接在矩形鋼管壁上；
(5)將拉桿4穿過(guò)開(kāi)孔加勁肋安裝在矩形鋼管已鉆好的孔內(nèi)，采用穿孔塞焊連接或螺栓連接；
(6)將混凝土澆灌入矩形鋼管內(nèi)，按施工要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
[0016]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種穿孔肋拉桿約束矩形鋼管混凝土柱，其特征在于，包括矩形鋼管、混凝土、開(kāi)孔加勁肋、拉桿，所述加勁肋在鋼管管壁內(nèi)部周邊均勻布置，垂直于鋼管壁采用焊接方法安裝，所述拉桿穿過(guò)加勁肋開(kāi)孔部位，沿柱高長(zhǎng)邊，短邊以適當(dāng)間距交錯(cuò)布置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種穿孔肋拉桿約束矩形鋼管混凝土柱，其特征在于，所述開(kāi)孔加勁肋為條帶形鋼板，其厚度宜與鋼管壁厚相同，開(kāi)孔加勁肋開(kāi)孔部位在拉桿穿過(guò)處，孔大小以恰能穿過(guò)拉桿為宜。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種穿孔肋拉桿約束矩形鋼管混凝土柱，其特征在于，所述開(kāi)孔加勁肋上在拉桿穿過(guò)部位開(kāi)孔，孔大小以恰能穿過(guò)拉桿為宜。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加設(shè)約束拉桿和勁化帶的矩形鋼管混凝土柱，其特征在于，所述約束拉桿采用普通拉桿或鋼筋，垂直穿過(guò)開(kāi)孔加勁肋和鋼管的管壁，沿柱高長(zhǎng)邊，短邊以適當(dāng)間距交錯(cuò)布置，拉桿端部與鋼管壁連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種加設(shè)約束拉桿和勁化帶的矩形鋼管混凝土柱，其特征在于，所述拉桿端部與鋼管壁的第一種連接方式選用焊接，如穿孔塞焊方式。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種加設(shè)約束拉桿和勁化帶的矩形鋼管混凝土柱，其特征在于，所述拉桿端部與鋼管壁的第二種連接方式采用螺栓連接，即所采用拉桿的端部預(yù)先用鋼筋套絲機(jī)進(jìn)行套絲處理，穿過(guò)鋼管壁開(kāi)孔采用螺栓連接。
【文檔編號(hào)】E04C3/34GK106049755SQ201610145467
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年3月15日 公開(kāi)號(hào)201610145467.4, CN 106049755 A, CN 106049755A, CN 201610145467, CN-A-106049755, CN106049755 A, CN106049755A, CN201610145467, CN201610145467.4
【發(fā)明人】鄭新志
【申請(qǐng)人】河南理工大學(xué)