一種裝配式框架無牛腿長柱的制作方法
【專利摘要】一種裝配式框架無牛腿長柱,其柱身包括兩層以上的層間柱和兩個以上梁柱節(jié)點，長柱在各層間柱和梁柱節(jié)點處的鋼管、第一次預(yù)先澆注的鋼管內(nèi)砼以及綁扎在鋼管外的柱縱向鋼筋整體貫通；長柱在各層間柱范圍第二次預(yù)先澆注有鋼管外砼。本實用新型有以下優(yōu)點：1、將多層框架柱制作成一根長柱，制作簡單、安裝方便；2、柱身采用疊合柱，抗壓承載力和抗剪承載力是同等截面鋼筋混凝土柱的2～4倍，顯著提高了框架柱的承載力及抗震性能；3、管外鋼筋砼在梁柱節(jié)點處留空，與鋼筋混凝土梁連接方便；4、鋼管內(nèi)高強砼為工廠預(yù)制，造價大大降低。因此，本實用新型的非常適合于各種多高層預(yù)制裝配式建筑，市場前景非常廣闊。
【專利說明】一種裝配式框架無牛腿長柱
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種裝配式建筑中的框架柱，特別是一種用于多高層裝配式框架結(jié)構(gòu)的長柱。
【背景技術(shù)】
[0002]框架結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)及框架-筒體結(jié)構(gòu)，其房間布局靈活，是現(xiàn)代建筑中應(yīng)用非常廣泛的結(jié)構(gòu)形式，其中，框架柱在各種建筑中都具有非常重要的作用。裝配式結(jié)構(gòu)在工廠里集中生產(chǎn)，是一種低碳環(huán)保的結(jié)構(gòu)形式，是現(xiàn)代建筑的發(fā)展趨勢。裝配式框架結(jié)構(gòu)目前主要有鋼結(jié)構(gòu)和預(yù)制裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)兩種。鋼結(jié)構(gòu)自重輕、延性好，但造價高、防火性能差。預(yù)制裝配式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)造價低，耐久、防火性能好，是一種很有發(fā)展前景的結(jié)構(gòu)形式。但如何將鋼筋混凝土梁柱合理分割以便于制作和安裝，如何使梁柱連接節(jié)點構(gòu)造簡單、性能可靠，一直是困擾工程師們的兩大難題，這兩大難題至今仍未得到很好的解決，嚴(yán)重阻礙了預(yù)制裝配式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的推廣應(yīng)用。
[0003]對于預(yù)制裝配式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，以前在工程中進(jìn)行過多種形式的探索與實踐，其中以下兩種方案比較有代表性:
[0004]第一種是20世紀(jì)70年代北京市某建筑設(shè)計院提出的“鋼筋混凝土裝配式框架整澆梁柱節(jié)點”方案，它是一種“短柱方案”:將框架結(jié)構(gòu)劃分為每層一根柱、每跨一根梁，預(yù)制梁、預(yù)制柱在梁柱交接處現(xiàn)場澆注砼形成整體；節(jié)點混凝土分兩次澆灌:第一次澆灌到疊合梁上表面，第二次澆灌上柱下端。(詳見《鋼筋混凝土裝配式框架整澆梁柱節(jié)點的設(shè)計》及《鋼筋混凝土裝配式框架整澆和漿錨式梁柱節(jié)點設(shè)計與施工的建議》，《建筑結(jié)構(gòu)》1978年第4期)。該方案由于節(jié)點處柱和梁縱向鋼筋數(shù)量受到限制，因而樓層高度、柱距均受到很大限制；節(jié)點處鋼筋密集、施工困難；節(jié)點整澆采用二次填塞細(xì)石混凝土，操作比較落后，混凝土質(zhì)量難以保障，抗震性能差；吊裝的件數(shù)較多，層層校正，工作較繁瑣。雖然這種結(jié)構(gòu)在當(dāng)時一些試點工程中應(yīng)用過，但最終未能得到廣泛推廣。
[0005]第二種方案是20世紀(jì)70年代末上海市某建筑設(shè)計院提出的“無牛腿長柱方案”:將多層框架柱預(yù)制成一根長柱，長柱于每層節(jié)點處留出空檔、先不澆混凝土，空檔處由組合鋼筋或型鋼構(gòu)成桁架，混凝土留空的高度與迭合主梁的高度相等，以便迭合主梁能伸進(jìn)柱內(nèi)，待擱置好連系梁、預(yù)應(yīng)力空心板后，再澆灌節(jié)點，最后形成一個整體。(詳見《無牛腿長柱裝配整體多層框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計研究與試點工程》，《建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報》1981年第10期)。該方案與第一種“短柱方案”相比，預(yù)制長柱安裝較方便，但梁柱節(jié)點施工困難的問題并沒有從根本上解決；節(jié)點空檔處鋼筋桁架剛度小，預(yù)制柱很長，吊裝困難、安裝風(fēng)險大；當(dāng)年采用的長柱為5?6層，長度很長，當(dāng)建筑超過5?6層時，沒有提供柱與柱的連接方法，因而無法向上續(xù)接以建造更多層數(shù)的建筑；而且，這種長柱的縱向鋼筋數(shù)量也受到限制，因此其建筑高度、柱距同樣受到很大限制，因此，也未能得到廣泛推廣。
[0006]中國專利申請?zhí)枮?8113739.3的實用新型專利申請文件(
【公開日】為1998年01月22日)，公開了一種“鋼管高強砼疊合柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工方法”，其斷面由外到內(nèi)是鋼管外鋼筋砼、鋼管、鋼管內(nèi)砼三部分組成，它的施工方法為三步:(1)先安裝核心鋼管，澆注管中的高強砼，形成鋼管混凝土柱；(2)以此核心鋼管砼柱為支柱，澆注本層及以上各層的肋形樓蓋，在樓板與柱穿過處預(yù)留后澆孔；(3)當(dāng)核心鋼管砼承受的施工期荷載約達(dá)到該柱的最大組合軸力的1/4?1/2時，再疊合澆注核心鋼管外圍的柱砼。這種柱強度高、防火性能好；但它的鋼管內(nèi)砼、鋼管外鋼筋砼均是現(xiàn)場澆注的，施工工序多，施工工期長，綜合成本高，因此，目前僅用于軸力特別大的高層建筑底層結(jié)構(gòu)柱。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型提供一種裝配式框架無牛腿長柱，不僅要解決現(xiàn)有裝配式鋼筋混凝土框架節(jié)點構(gòu)造復(fù)雜、安裝困難的技術(shù)問題；而且要大幅提高現(xiàn)有預(yù)制柱的軸壓承載力和抗剪承載力，以解決現(xiàn)有裝配式鋼筋混凝土框架抗震性能差的技術(shù)問題；還要使它施工速度快、綜合造價低，以解決現(xiàn)有裝配式鋼筋混凝土框架柱綜合造價高、推廣應(yīng)用難的技術(shù)問題。
[0008]本實用新型為解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0009]這種裝配式框架無牛腿長柱，包括兩層以上的層間柱和兩個以上梁柱節(jié)點；
[0010]所述長柱在各層間柱和梁柱節(jié)點處的鋼管、第一次預(yù)先澆注的鋼管內(nèi)砼以及綁扎在鋼管外的柱縱向鋼筋整體貫通，并在柱縱向鋼筋上橫向間隔綁扎有柱箍筋；
[0011]所述長柱在各層間柱范圍第二次預(yù)先澆注有鋼管外砼，鋼管外砼與柱縱向鋼筋和柱箍筋結(jié)合形成鋼管外鋼筋砼，所述層間柱是由鋼管外鋼筋砼與鋼管、鋼管內(nèi)砼組成的疊合柱；
[0012]所述梁柱節(jié)點處的鋼管外砼留空，留空高度與所連接鋼筋混凝土梁的高度一致。
[0013]所述梁柱節(jié)點處的鋼管外側(cè)還設(shè)有不少于兩道的抗剪環(huán)，抗剪環(huán)與鋼管焊接牢固，抗剪環(huán)為封閉箍筋或者環(huán)形鋼板。
[0014]所述第一次預(yù)先澆注的鋼管內(nèi)砼為C60?100強度等級的高強混凝土，第二次預(yù)先澆注的鋼管外砼為C25?C60強度等級的普通混凝土。
[0015]所述鋼管截面為圓形、矩形或者方形，所述鋼管外鋼筋砼截面為圓形、矩形或者方形。
[0016]所述鋼管直徑或邊長為150?500mm。
[0017]所述長柱端部有與相鄰長柱連接用的柱接頭，柱接頭包括向外伸出長柱的鋼管和柱縱向鋼筋，柱接頭處鋼管采用法蘭盤連接或者焊接，柱縱向鋼筋采用焊接或者套筒灌漿連接。
[0018]所述柱接頭處鋼管采用法蘭盤連接時，柱接頭還包括連接在鋼管端部的法蘭連接板，法蘭連接板中心開有混凝土澆注孔，法蘭連接板的板面四周間隔分布有加勁肋和連接螺栓孔。
[0019]所述長柱上端的柱接頭位于梁柱節(jié)點連接的鋼筋混凝土梁以上0.3?1.5m。
[0020]本實用新型的有益效果如下:
[0021]本實用新型的長柱，其鋼管內(nèi)砼是在工廠室內(nèi)的鋼管內(nèi)澆注，不需模板；鋼管外鋼筋砼也在工廠室內(nèi)施工，采用定型模板，并在水平狀態(tài)下澆注，因此加工制作很方便。鋼管外鋼筋砼梁柱節(jié)點處留空，與鋼筋混凝土梁連接，無論是預(yù)制鋼筋混凝土框架梁還是現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架梁都非常方便。
[0022]本實用新型的長柱，其鋼管只位于柱的核芯部分，鋼管截面比常規(guī)鋼管混凝土柱的鋼管要小得多，用鋼量小；而且鋼管位于柱的核芯部分，外圍有混凝土包裹，鋼管不需要涂刷防腐和防火涂料，因此本實用新型的長柱造價比常規(guī)鋼管混凝土柱低，耐火性強，耐久性好。
[0023]本實用新型的長柱柱身采用疊合柱，豎向抗壓承載力及抗剪承載力是同等截面鋼筋混凝土柱的2?4倍，顯著地提高了框架柱的承載力及抗震性能。
[0024]本實用新型的長柱，其梁柱節(jié)點處鋼管是貫通的，鋼管內(nèi)預(yù)先澆注有混凝土，鋼管外柱縱向鋼筋也是貫通的，因此節(jié)點剛度很大，便于長柱的運輸和吊裝；由于有鋼管加強，抗剪承載力大大提高，而且節(jié)點構(gòu)造簡單；其加工制作又是在工廠室內(nèi)進(jìn)行的，因此混凝土施工質(zhì)量很可靠，大大提高了節(jié)點的抗震性能。
[0025]本實用新型的長柱，其柱與柱節(jié)頭，位于梁柱節(jié)點樓面梁以上0.3?1.5m范圍，施工操作方便，而且避開了梁柱節(jié)點受力復(fù)雜部位，簡化了梁柱節(jié)點構(gòu)造，柱鋼筋連接也相對容易。
[0026]本實用新型的長柱，混凝土采用工廠預(yù)制，可加快施工速度、降低造價；尤其是鋼管內(nèi)高強混凝土，在工廠采用高溫高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)制作高強混凝土比現(xiàn)場澆注制作的高強混凝土要便宜得多，強度高，質(zhì)量有保障；特別是對于小截面柱，現(xiàn)場澆注很困難，而工廠批量生產(chǎn)就很容易，因此，可以大大降低疊合柱的造價。
[0027]本實用新型的長柱，不僅適合于多層預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)，也適合于各種高層建筑上部軸力不是很大的柱，邊長800x800mm的長柱可滿足35層左右的超高層建筑底層柱受力要求。因此本實用新型無牛腿長柱的應(yīng)用范圍將十分廣泛。
[0028]本實用新型的長柱，克服了工程上多種偏見，將有利于推動預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)的發(fā)展。
[0029]1、克服了預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)抗震性能不如現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的偏見傳統(tǒng)觀點認(rèn)為，預(yù)制裝配式框架的抗震性能比現(xiàn)澆框架差，這一觀點很大程度上阻礙了預(yù)制裝配式框架結(jié)構(gòu)的發(fā)展。本實用新型具有如下特點:1)、柱身采用疊合柱，由于鋼管和高強混凝土的雙重作用，其軸向抗壓承載力和水平抗剪承載力均為同等截面鋼筋混凝土柱的2?4倍，本實用新型的長柱構(gòu)件和節(jié)點的承載力遠(yuǎn)高于普通現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)；2)、梁柱節(jié)點處鋼筋密集，鋼筋綁扎困難，漏放箍筋、箍筋間距不合格等是現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架的質(zhì)量通病，而且梁柱節(jié)點處框架柱混凝土與梁基本上是同時澆注的，框架柱混凝土強度等級高于框架梁時，強度高的柱混凝土澆注困難、質(zhì)量難以保證，而本實用新型鋼管外鋼筋綁扎在工廠施工、水平綁扎，節(jié)點處混凝土為預(yù)制，其鋼筋綁扎和混凝土澆注質(zhì)量均優(yōu)于現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)；3)、一般框架樓層4m高左右，采用現(xiàn)澆時每層框架柱縱向鋼筋均需要做連接接頭，而本實用新型采用多層框架柱形成一根長柱，大大減少了柱縱向鋼筋接頭數(shù)量，從而減少了鋼筋連接不合格的質(zhì)量隱患，同時節(jié)省了鋼筋接頭費用；4)、柱與柱節(jié)頭位于樓面梁以上0.3?1.5m,比在樓面梁頂連接操作要方便得多，有利于保證柱與柱連接節(jié)點的施工質(zhì)量。因此，采用本實用新型的長柱的框架結(jié)構(gòu)抗震承載力比常規(guī)現(xiàn)澆混凝土框架要好得多，將大大提高結(jié)構(gòu)的抗震能力，可以廣泛應(yīng)用于各種抗震設(shè)防烈度地區(qū)。
[0030]2、克服了多層框架中不采用高強度等級混凝土的偏見:多層框架柱軸力小，目前工程中一般只采用C20?40普通混凝土。高強度等級混凝土配比要求高、現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)困難，而且混凝土強度越高，其延性就越低，因此目前現(xiàn)澆混凝土多層框架柱幾乎從不采用C60及以上高強混凝土。本實用新型的長柱，高強混凝土澆注于鋼管內(nèi)，可在工廠采用蒸壓釜內(nèi)進(jìn)行高溫高壓蒸汽養(yǎng)護(hù)，很容易將混凝土強度提高到C60?ClOO ;鋼管的包裹作用可以克服高強混凝土延性低的缺點，這樣就可以大量將C60?ClOO甚至更高強度等級的高強混凝土應(yīng)用于軸力小的多層框架柱，極大地擴大了高強混凝土的使用范圍，有利于高強材料的推廣使用，從而節(jié)省建筑材料。
[0031]3、克服了疊合柱只用于軸力很大的高層建筑底層結(jié)構(gòu)柱的偏見:目前疊合柱的鋼管內(nèi)、外砼均采用現(xiàn)場澆注，施工工序多，施工工期長，綜合成本高，僅用于軸力特別大的高層建筑底層結(jié)構(gòu)柱。本實用新型的長柱，將鋼管內(nèi)混凝土和大部分鋼管外混凝土采用工廠預(yù)制，大大降低了疊合柱的施工難度和施工成本，可以廣泛應(yīng)用于多層框架和高層建筑頂部若干層軸力小的框架柱，以替代承載力小的普通鋼筋混凝土柱，擴大了疊合柱的應(yīng)用范圍，可以大大提聞結(jié)構(gòu)承載能力及抗震能力，提聞結(jié)構(gòu)安全度，可減少地震、火災(zāi)等災(zāi)害下結(jié)構(gòu)破壞引起的人員與財產(chǎn)損失，具有重大經(jīng)濟意義和社會價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。
[0033]圖1為實施例一的長柱縱剖面圖。
[0034]圖2為實施例一的圖1 A-A橫剖面(方形柱-圓鋼管)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖3為實施例一的圖1 B-B橫剖面的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖4為實施例一的圖1 C-C橫剖面的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖5為實施例二的圖1 A-A橫剖面(圓形柱-圓鋼管)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖6為實施例三的圖1 A-A橫剖面(方形柱-方鋼管)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖7為實施例四的圖1 A-A橫剖面(圓形柱-方鋼管)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]附圖標(biāo)記:1_層間柱、1.1-鋼管外鋼筋砼、1.2-鋼管、1.3-鋼管內(nèi)砼、1.4_柱縱向鋼筋、1.5-柱箍筋；2-梁柱節(jié)點、2.1-抗剪環(huán)；3_柱接頭、3.1-法蘭連接板、3.2-加勁肋、
3.3-連接螺栓孔、3.4-混凝土澆注孔。
【具體實施方式】
[0041]實施例一，參見圖1-4所示，這種裝配式框架無牛腿長柱，包括兩層以上的層間柱I和兩個以上梁柱節(jié)點2 ；
[0042]所述長柱在各層間柱I和梁柱節(jié)點2處的鋼管1.2、第一次預(yù)先澆注的鋼管內(nèi)砼1.3以及綁扎在鋼管外的柱縱向鋼筋1.4整體貫通，并在縱向鋼筋1.4上橫向間隔綁扎有柱箍筋1.5 ;
[0043]所述長柱在各層間柱I范圍第二次預(yù)先澆注有鋼管外砼，鋼管外砼與柱縱向鋼筋1.4和柱箍筋1.5結(jié)合形成鋼管外鋼筋砼1.1，所述層間柱I是由鋼管外鋼筋砼1.1與鋼管
1.2、鋼管內(nèi)砼1.3組成的疊合柱；
[0044]所述梁柱節(jié)點2處的鋼管外砼留空，留空高度與所連接鋼筋混凝土梁的高度一致。由于鋼管外鋼筋砼1.1中的混凝土在梁柱節(jié)點處留空，與鋼筋混凝土梁連接時梁鋼筋可以繞過或者部分穿過鋼管1.2，無論是預(yù)制鋼筋混凝土框架梁還是現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架梁連接都非常方便。
[0045]所述梁柱節(jié)點2處的鋼管1.2外側(cè)還設(shè)有不少于兩道的抗剪環(huán)2.1，抗剪環(huán)2.1與鋼管1.2焊接牢固，抗剪環(huán)2.1為封閉箍筋或者環(huán)形鋼板。
[0046]所述第一次預(yù)先澆注的鋼管內(nèi)砼1.3為C60?100強度等級的高強混凝土，第二次預(yù)先澆注的鋼管外砼為C25?C60強度等級的普通混凝土。對于承受軸力較小的長柱，所述第一次預(yù)先澆注的鋼管內(nèi)砼1.3也可以采用強度等級較低的普通混凝土。
[0047]所述鋼管1.2直徑為150?500_。所述鋼管1.2截面為圓形。圓形鋼管1.2對鋼管內(nèi)混凝土 1.3約束作用大，對改善高強混凝土延性、提高混凝土承載力能力有利。所述鋼管外鋼筋砼1.1截面為方形。
[0048]參見圖1所示，所述長柱端部有與相鄰長柱連接用的柱接頭3，柱接頭3包括向外伸出長柱的鋼管1.2、柱縱向鋼筋1.4，柱接頭3處鋼管1.2采用法蘭盤連接或者焊接。圖1中所示為法蘭連接:柱接頭3處鋼管1.2采用法蘭盤連接時，還包括連接在鋼管1.2端部的法蘭連接板3.1，法蘭連接板3.1中心開有混凝土澆注孔3.4，法蘭連接板3.1的板面四周間隔分布有加勁肋3.2和連接螺栓孔3.3。法蘭連接承受壓力可靠，現(xiàn)場連接速度快，但現(xiàn)場偏差調(diào)整的余地較小。柱接頭3也可以采用焊接連接:將鋼管內(nèi)接頭處預(yù)留約300?500mm的混凝土先不澆，并在留空處下端預(yù)留后澆混凝土澆注孔、上端預(yù)留排氣孔，待上下柱對齊后焊接鋼管，最后用高強混凝土或者灌漿料將鋼管內(nèi)留空處澆實。焊接連接雖然增加了現(xiàn)場焊接工作量，但傳力效果更好。核芯鋼管砼柱連接好后，對柱縱向鋼筋1.4進(jìn)行連接，連接方式可采用焊接或者套筒灌漿連接，最后現(xiàn)場澆注柱接頭3處鋼管外砼，完成長柱連接。
[0049]所述長柱上端的柱接頭3位于梁柱節(jié)點2連接的鋼筋混凝土梁以上0.3?1.5m。柱接頭3范圍鋼管外鋼筋砼1.1中的混凝土與梁柱接頭2處一樣留空，待鋼管砼柱連接后再現(xiàn)場澆注。這種柱接頭高出樓面，不但避開了梁柱接頭受力復(fù)雜的部位，而且與在樓板頂面連接的短柱方案相比，接頭施工要方便得多。
[0050]為了獲得良好的經(jīng)濟性，長柱制作長度宜盡可能地長，以減少現(xiàn)場拼接接頭；不過還應(yīng)滿足運輸及吊裝起重量限制的要求。對于一般樓層，可以采用2?4層高作為一根柱，長度8?12m左右，這樣安裝較方便；對于多高層建筑底層柱，安裝條件比樓層好，也可以采用5?10層、約20?40m作為一根柱。
[0051]對于底層柱腳，可采用插入式柱腳或者埋入式柱腳。插入或者埋入部分的鋼管外鋼筋砼1.1外表面鑿毛，或者其中的混凝土不預(yù)澆，待長柱安裝定位后現(xiàn)場澆注。
[0052]對于頂層柱，可以按照鋼框架的做法，在距梁頂約60mm位置設(shè)置柱頂鋼蓋板。
[0053]參見圖2?3所示，鋼管1.2直徑適宜為150?500mm，長柱橫截面單邊長為350?800 mm,可以滿足一般多層建筑及高層建筑頂部的受力要求。
[0054]以下通過計算，說明本實用新型實施例一長柱的抗壓承載力及抗剪承載力增強效果:
[0055]算例1、邊長500mmx500mm的鋼筋混凝土柱，C30混凝土，柱縱向鋼筋12D20，鋼筋采用HRB400 ;柱箍筋Φ 80100 (4)，鋼筋采用HPB300。按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010-2010公式6.2.15及6.3.4分別計算抗壓承載力和抗剪承載力，不計穩(wěn)定系數(shù)的影響，Npo取0.3fc.Ao ο
[0056]鋼筋混凝土柱的抗壓承載力:
[0057]Nc=0.9.(fc.Ac+ fy.As)=0.9* (14.3*500*500+360*314*12) /1000=4438 kN
[0058]鋼筋混凝土柱的抗剪承載力:
[0059]Vc=Vcs+Vp=l.75/(λ +1).ft.b.ho+ fyv.Asv.ho/s+0.07Npo)
[0060]=(1.75/4*1.43*500*465+270*50.3*4*465/100+0.07*0.3*14.3*500*500)/1000
[0061]=473 kN
[0062]算例2、邊長500mmx500mm的鋼管混凝土疊合柱,鋼管D245x7,米用Q345,管內(nèi)C80混凝土，管外C40混凝土 ；柱縱向鋼筋12D20，鋼筋采用HRB400 ;柱箍筋Φ 80100 (4)，鋼筋采用HPB300。按《鋼管混凝土疊合柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS 188:2005公式6.2.7-1及6.2.10-1分別計算抗壓承載力和抗剪承載力，不計穩(wěn)定系數(shù)的影響，N取0.3fc0.A。
[0063]管外鋼筋混凝土抗壓承載力為:
[0064]Nu.co=0.9.(fc0.Aco+ fy.As)=0.9* (19.1* (500*500-3.14*245*245/4)+360*314*12) /1000
[0065]= 4708 kN
[0066]Θ =f a.Aa/ (f c c.Acc) = 310* (245*245-231*231) *3.1 4/4/(35.9*231*231*3.14/4) =1.078
[0067]鋼管混凝土抗壓承載力為:
[0068]Nu.cc=fcc.Acc(l+ 1.8.Θ) = 35.9*231*231*3.14/4* (1+1.8*1.078)/1000=4421 kN
[0069]則疊合柱的抗壓承載力:Nu=Nu.co+ Nu.cc=4708+4421=9129 kN
[0070]疊合柱柱的抗剪承載力:
[0071]Vc=Vcs+Vp = l.75/ ( λ +1).ft0.b.ho+ fyv.Asv.ho/s+2.5fa.Aa/(1+4λ2)1/2+0.07N
[0072]=(1.75/4*1.71*500*465+270*50.3*4*465/100+2.5*310*(245*245-231*231)
[0073]*3.14/4/sqrt (l+4*3*3)/1000+0.07*0.3*19.1*500*500)/1000
[0074]=1192 kN
[0075]同樣，可以再計算出C40混凝土柱、鋼管D245x7、管外C60/管內(nèi)C80疊合柱以及鋼管D245xl6、管外C60/管內(nèi)C100疊合柱等3種情況的抗壓和抗剪承載力，列表對比如下:
[0076]邊長500mmx500mm的疊合柱與鋼筋混凝土柱抗壓、抗剪承載力對比表
[0077]
【權(quán)利要求】
1.一種裝配式框架無牛腿長柱，其特征在于:包括兩層以上的層間柱(I)和兩個以上梁柱節(jié)點(2)； 所述長柱在各層間柱(I)和梁柱節(jié)點(2)處的鋼管(1.2)、第一次預(yù)先澆注的鋼管內(nèi)砼(1.3)以及綁扎在鋼管外的柱縱向鋼筋(1.4)整體貫通，并在柱縱向鋼筋(1.4)上橫向間隔綁扎有柱箍筋(1.5)； 所述長柱在各層間柱(I)范圍第二次預(yù)先澆注有鋼管外砼，鋼管外砼與柱縱向鋼筋(1.4)和柱箍筋(1.5)結(jié)合形成鋼管外鋼筋砼(1.1)，所述層間柱(I)是由鋼管外鋼筋砼(1.0與鋼管(1.2)、鋼管內(nèi)砼(1.3)組成的疊合柱； 所述梁柱節(jié)點(2)處的鋼管外砼留空，留空高度與所連接的鋼筋混凝土梁的高度一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裝配式框架無牛腿長柱，其特征在于:所述梁柱節(jié)點(2)處的鋼管(1.2)外側(cè)還設(shè)有不少于兩道的抗剪環(huán)(2.1)，抗剪環(huán)(2.1)與鋼管(1.2)焊接牢固，抗剪環(huán)(2.1)為封閉箍筋或者環(huán)形鋼板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裝配式框架無牛腿長柱，其特征在于:所述第一次預(yù)先澆注的鋼管內(nèi)砼(1.3)為C60?100強度等級的高強混凝土，第二次預(yù)先澆注的鋼管外砼為C25?C60強度等級的普通混凝土。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裝配式框架無牛腿長柱，其特征在于:所述鋼管(1.2)截面為圓形、矩形或者方形，所述鋼管外鋼筋砼(1.1)截面為圓形、矩形或者方形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裝配式框架無牛腿長柱，其特征在于:所述鋼管(1.2)直徑或邊長為150?500mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裝配式框架無牛腿長柱，其特征在于:所述長柱端部有與相鄰長柱連接用的柱接頭(3),柱接頭(3)包括向外伸出長柱的鋼管(1.2)和柱縱向鋼筋(1.4)，柱接頭(3)處鋼管(1.2)采用法蘭盤連接或者焊接，柱縱向鋼筋(1.4)采用焊接或者套筒灌漿連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種裝配式框架無牛腿長柱，其特征在于:所述柱接頭(3)處鋼管(1.2)采用法蘭盤連接時，柱接頭(3)還包括連接在鋼管(1.2)端部的法蘭連接板(3.1)，法蘭連接板(3.1)中心開有混凝土澆注孔(3.4)，法蘭連接板(3.1)的板面四周間隔分布有加勁肋(3.2)和連接螺栓孔(3.3)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種裝配式框架無牛腿長柱，其特征在于:所述長柱上端的柱接頭(3)位于梁柱節(jié)點(2)連接的鋼筋混凝土梁以上0.3?1.5m。
【文檔編號】E04C3/34GK203583780SQ201320679773
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】鄒劍強, 付佳宏 申請人:中國航空規(guī)劃建設(shè)發(fā)展有限公司