一種開孔內(nèi)隔板多腔體鋼管混凝土柱及實施方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種開孔內(nèi)隔板多腔體鋼管混凝土柱及實施方法，其包括多邊形鋼管、整體式開孔內(nèi)隔板、開孔內(nèi)隔板、肋板和混凝土；本發(fā)明在多邊形鋼管混凝土柱內(nèi)設(shè)置整體式開孔內(nèi)隔板和開孔內(nèi)隔板，將一個大腔體分為幾個小腔體，提高了對核心混凝土的約束能力；混凝土通過內(nèi)隔板的孔洞連通為一個整體，提高了混凝土的密實性，提高了構(gòu)件的承載力及抗震性能；在地震往復作用下，內(nèi)隔板與孔內(nèi)混凝土相互剪切變形消耗地震能量；內(nèi)隔板開孔節(jié)約了鋼板，節(jié)省造價。
【專利說明】一種開孔內(nèi)隔板多腔體鋼管混凝土柱及實施方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種開孔內(nèi)隔板多腔體鋼管混凝土柱及實施方法，屬于建筑結(jié)構(gòu)中的耗能減震控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟的穩(wěn)步增長，社會的進步，城市化水平的提高，城市人口密集度進一步加大，進而使得大量復雜體型高層、超高層不斷涌現(xiàn)，而這就迫切需要新的理論和新技術(shù)來支撐超高層建筑的設(shè)計與建設(shè)。矩形鋼管混凝土柱和圓鋼管混凝土柱由于自身尺寸和加工工藝的限制，不能無限滿足工程的需要，在這種前提下，多腔體鋼管混凝土結(jié)構(gòu)也就隨之產(chǎn)生。
[0003]多腔體鋼管混凝土由鋼板焊接的多腔體鋼管和填充在鋼管里的混凝土兩種材料組成，由于腔體內(nèi)混凝土混凝土作用，鋼管壁板的穩(wěn)定性有很大提高，避免鋼管壁板發(fā)生整體屈曲，同時延緩鋼管壁板發(fā)生局部屈曲，提高鋼板利用率；混凝土澆筑在鋼板腔體內(nèi)，混凝土處于高度三向受力，從而使得混凝土的抗壓強度大幅提高，塑性和韌性性能得到改善，兩種材料的組合彌補了各自的缺點，使得材料的性能得到了充分發(fā)揮。
[0004]在多腔體鋼管混凝土巨型柱受壓性能試驗中發(fā)現(xiàn)多腔體鋼管混凝土結(jié)構(gòu)有優(yōu)良性能的同時也有一些不足之處。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在強震作用下，腔體壁板容易發(fā)生局部鼓曲，腔體壁板承載力下降，鋼板想外鼓出部分相應部位的核心混凝土嚴重酥碎，而此時其他部位可能還沒達到屈服，材料的性能沒有得到充分發(fā)揮，造成材料浪費，大量震害現(xiàn)象也證明了這一點。
[0005]根據(jù)已有的研究成果，設(shè)置內(nèi)部隔板對提高構(gòu)件的承載力和延性有明顯的貢獻。內(nèi)部隔板將大腔體分為幾個小腔體，對腔體內(nèi)混凝土約束更強，從而提高混凝土的抗壓能力和延性；同時內(nèi)部隔板的斜拉桿效應明顯，對腔體外壁板的約束能力很強，從而提高了整個構(gòu)件的承載力和延性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供了一種開孔內(nèi)隔板多腔體鋼管混凝土柱及實施方法，提高多腔體鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的承載力和抗震能力，延緩或避免由于鋼管壁板局部屈曲導致的構(gòu)件剛度承載力和延性的降低，充分發(fā)揮材料的性能；在整體式開孔內(nèi)隔板、開孔內(nèi)隔板和肋板上開洞以增加混凝土的流動性及結(jié)構(gòu)整體性和耗能能力；在柱與連接構(gòu)件處焊接肋板以加強節(jié)點，保證“強節(jié)點、弱構(gòu)件”。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種開孔內(nèi)隔板多腔體鋼管混凝土柱及實施方法，該開孔內(nèi)隔板多腔體鋼管混凝土柱包括多邊形鋼管、整體式開孔內(nèi)隔板、開孔內(nèi)隔板、肋板和混凝土。
[0008]多邊形鋼管的中心設(shè)置有A軸、B軸、C軸，A軸為平行于多邊形鋼管長邊并通過短邊中點的直線，B軸為平行于多邊形鋼管短邊并通過長邊中點的直線，C軸為通過多邊形鋼管中心和連接構(gòu)件中心的直線；沿C軸方向，多邊形鋼管與連接構(gòu)件沿中心線方向焊接；整體式開孔內(nèi)隔板先在中部開取凹槽以利于開孔內(nèi)隔板的定位和焊接，再沿B軸方向焊接在多邊形鋼管兩邊上；肋板沿C軸方向一端焊接在整體式開孔內(nèi)隔板與開孔內(nèi)隔板的中點焊接處，另一端焊接在多邊形鋼管上；開孔內(nèi)隔板沿A軸方向一側(cè)焊接在多邊形鋼管短邊上，另一側(cè)焊接在整體式開孔內(nèi)隔板凹槽處；混凝土填充于多邊形鋼管、整體式開孔內(nèi)隔板、開孔內(nèi)隔板、肋板形成的腔體內(nèi)。
[0009]所述多腔體鋼管混凝土柱截面為多邊形，即邊數(shù)大于等于三。
[0010]所述的多邊形鋼管由鋼板軋制或者焊接而成。
[0011]所述整體式開孔內(nèi)隔板和開孔內(nèi)隔板采用的鋼板型號同多邊形鋼管或者低一個強度等級，厚度為多邊形鋼管厚度的1/2?2/3。所述肋板采用的鋼板型號同多邊形鋼管或者低一個強度等級，厚度為多邊形鋼管厚度的1/2?2/3。
[0012]設(shè)置肋板可以加強與鋼管與連接構(gòu)件的連接，防止鋼板被拉開；肋板開洞便于該腔體混凝土與其他腔體混凝土的連接，形成一個整體，提高柱承載力和延性。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，該開孔內(nèi)隔板鋼管混凝土柱的制作步驟如下，
[0014]SI對整體式開孔內(nèi)隔板進行定位并與多邊形鋼管焊接；
[0015]S2對開孔內(nèi)隔板進行定位并與多邊形鋼管I及整體式開孔內(nèi)隔板焊接；
[0016]S3對肋板進行定位并與多邊形鋼管及整體式開孔內(nèi)隔板、開孔內(nèi)隔板焊接；
[0017]S4在腔體內(nèi)澆筑混凝土，經(jīng)養(yǎng)護、成型后即為開孔內(nèi)隔板鋼管混凝土柱。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果。
[0019]1、在多邊形鋼管混凝土柱內(nèi)設(shè)置整體式開孔內(nèi)隔板和開孔內(nèi)隔板，將一個大腔體分為幾個小腔體，提高了對核心混凝土的約束能力，同時提高了構(gòu)件的初始抗側(cè)剛度、承載力及延性。
[0020]2、在多邊形鋼管混凝土柱的腔體內(nèi)混凝土通過內(nèi)隔板的孔洞連通為一個整體，提高了混凝土的密實性，提高了構(gòu)件的承載力及抗震性能；在地震往復作用下，內(nèi)隔板與孔內(nèi)混凝土相互剪切變形消耗地震能量；同時節(jié)約了鋼板、節(jié)省造價。
[0021]3、采用整體式開孔內(nèi)隔板和開孔內(nèi)隔板既利用其斜拉桿效應以增強柱的承載力和延性，又便于混凝土在各腔體的貫通，保證了澆筑混凝土的密實性；設(shè)置整體式開孔內(nèi)隔板和開孔內(nèi)隔板有利于避免多邊形鋼管整體屈曲，延緩鋼管局部屈曲。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為開孔內(nèi)隔板多腔體鋼管混凝土柱結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2.1為整體式開孔內(nèi)隔板立面示意圖。
[0024]圖2.2為整體式開孔內(nèi)隔板剖面示意圖。
[0025]圖3.1為開孔內(nèi)隔板和肋板立面示意圖。
[0026]圖3.2為開孔內(nèi)隔板和肋板剖面示意圖。
[0027]圖中:1、多邊形鋼，2、整體式開孔內(nèi)隔板，3、開孔內(nèi)隔板，4、肋板，5、混凝土，6、連接構(gòu)件。
【具體實施方式】[0028]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例作進一步詳述。
[0029]如圖1?3.2所示，一種開孔內(nèi)隔板多腔體鋼管混凝土柱及實施方法，該開孔內(nèi)隔板多腔體鋼管混凝土柱包括多邊形鋼管1、整體式開孔內(nèi)隔板2、開孔內(nèi)隔板3、肋板4和混凝土 5 ο
[0030]多邊形鋼管I的中心設(shè)置有A軸、B軸、C軸，A軸為平行于多邊形鋼管I長邊并通過短邊中點的直線，B軸為平行于多邊形鋼管I短邊并通過長邊中點的直線，C軸為通過多邊形鋼管I中心和連接構(gòu)件6中心的直線；沿C軸方向，多邊形鋼管I與連接構(gòu)件6沿中心線方向焊接；整體式開孔內(nèi)隔板2先在中部開取凹槽以利于開孔內(nèi)隔板3的定位和焊接，再沿B軸方向焊接在多邊形鋼管I兩邊上；肋板4沿C軸方向一端焊接在整體式開孔內(nèi)隔板2與開孔內(nèi)隔板3的中點焊接處，另一端焊接在多邊形鋼管I上；開孔內(nèi)隔板3沿A軸方向一側(cè)焊接在多邊形鋼管I短邊上，另一側(cè)焊接在整體式開孔內(nèi)隔板2凹槽處；混凝土 5填充于多邊形鋼管1、整體式開孔內(nèi)隔板2、開孔內(nèi)隔板3、肋板4形成的腔體內(nèi)。
[0031]所述多腔體鋼管混凝土柱截面為多邊形。
[0032]所述的多邊形鋼管I由鋼板軋制或者焊接而成。
[0033]所述整體式開孔內(nèi)隔板2和開孔內(nèi)隔板3采用的鋼板型號同多邊形鋼管I或者低一個強度等級，厚度為多邊形鋼管厚度的1/2?2/3。所述肋板4采用的鋼板型號同多邊形鋼管I或者低一個強度等級，厚度為多邊形鋼管厚度的1/2?2/3。
[0034]設(shè)置肋板4可以加強與鋼管與連接構(gòu)件的連接，防止鋼板被拉開；肋板開洞便于該腔體混凝土與其他腔體混凝土的連接，形成一個整體，提高柱承載力和延性。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，該開孔內(nèi)隔板鋼管混凝土柱的制作步驟如下，
[0036]SI對整體式開孔內(nèi)隔板2進行定位并與多邊形鋼管I焊接；
[0037]S2對開孔內(nèi)隔板3進行定位并與多邊形鋼管I及整體式開孔內(nèi)隔板2焊接；
[0038]S3對肋板4進行定位并與多邊形鋼管I及整體式開孔內(nèi)隔板2、開孔內(nèi)隔板3焊接；
[0039]S4在腔體內(nèi)澆筑混凝土 5，經(jīng)養(yǎng)護、成型后即為開孔內(nèi)隔板鋼管混凝土柱。
[0040]以上是本發(fā)明的典型實施例，本發(fā)明的實施不限于此。
【權(quán)利要求】
1.一種開孔內(nèi)隔板多腔體鋼管混凝土柱，其特征在于:該開孔內(nèi)隔板多腔體鋼管混凝土柱包括多邊形鋼管(I)、整體式開孔內(nèi)隔板(2)、開孔內(nèi)隔板(3)、肋板(4)和混凝土(5)； 多邊形鋼管(I)的中心設(shè)置有A軸、B軸、C軸，A軸為平行于多邊形鋼管(I)長邊并通過短邊中點的直線，B軸為平行于多邊形鋼管(I)短邊并通過長邊中點的直線，C軸為通過多邊形鋼管(I)中心和連接構(gòu)件(6)中心的直線；沿(:軸方向，多邊形鋼管(I)與連接構(gòu)件(6)沿中心線方向焊接；整體式開孔內(nèi)隔板(2)先在中部開取凹槽以利于開孔內(nèi)隔板(3)的定位和焊接，再沿B軸方向焊接在多邊形鋼管(I)兩邊上；肋板(4)沿C軸方向一端焊接在整體式開孔內(nèi)隔板(2)與開孔內(nèi)隔板(3)的中點焊接處，另一端焊接在多邊形鋼管(I)上；開孔內(nèi)隔板(3)沿A軸方向一側(cè)焊接在多邊形鋼管(I)短邊上，另一側(cè)焊接在整體式開孔內(nèi)隔板(2)凹槽處；混凝土(5)填充于多邊形鋼管(I)、整體式開孔內(nèi)隔板(2)、開孔內(nèi)隔板(3)、肋板(4)形成的腔體內(nèi)。
2.一種開孔內(nèi)隔板多腔體鋼管混凝土柱實施方法，其特征在于: SI對整體式開孔內(nèi)隔板(2)進行定位并與多邊形鋼管(I)焊接； S2對開孔內(nèi)隔板(3)進行定位并與多邊形鋼管(I)及整體式開孔內(nèi)隔板(2)焊接； S3對肋板(4)進行定位并與多邊形鋼管(I)及整體式開孔內(nèi)隔板(2)、開孔內(nèi)隔板(3)焊接； S4在腔體內(nèi)澆筑混凝土( 5 )，經(jīng)養(yǎng)護、成型后即為開孔內(nèi)隔板鋼管混凝土柱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開孔內(nèi)隔板多腔體鋼管混凝土柱，其特征在于:所述多腔體鋼管混凝土柱截面為多邊形，即邊數(shù)大于等于三。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開孔內(nèi)隔板多腔體鋼管混凝土柱，其特征在于:所述的多邊形鋼管(I)由鋼板軋制或者焊接而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開孔內(nèi)隔板多腔體鋼管混凝土柱，其特征在于:所述整體式開孔內(nèi)隔板(2)和開孔內(nèi)隔板(3)采用的鋼板型號同多邊形鋼管(I)或者低一個強度等級，厚度為多邊形鋼管厚度的1/2?2/3 ;所述肋板(4)采用的鋼板型號同多邊形鋼管(I)或者低一個強度等級，厚度為多邊形鋼管厚度的1/2?2/3。
【文檔編號】E04C3/34GK103711256SQ201410019115
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月15日
【發(fā)明者】張建偉, 胡建華, 曹萬林, 楊光, 羅曉旭 申請人:北京工業(yè)大學