鋼筋預應力鋼管混凝土支撐的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于一種建筑結構構件，特別涉及一種鋼-混凝土組合結構支撐構件。
【背景技術】
[0002]強烈地震作用下建筑物往往受到很大的水平地震力，目前主要依靠框架結構本身的承載力和延性來耗散地震能量，在結構抗力比按彈性理論設計所需抗力小很多的情況下，也能使結構做到裂而不倒。但延性框架的缺點在于，延性框架主要依靠主體結構損傷來耗能，地震作用下它的層間位移相當大，震后結構損傷嚴重，雖能避免倒塌，但不易修復。為了提高延性框架的側向剛度，目前的研究和應用趨勢是將支撐同框架相結合使用。由于支撐在水平地震作用下處于拉壓交替受力狀態(tài)，鋼結構支撐成為目前主要的支撐形式。但這種支撐形式用鋼量較大，且構件在水平地震作用下易于屈曲，使得其經濟性能有待提高。
[0003]針對這一情況，本發(fā)明提出鋼筋預應力鋼管混凝土支撐。在鋼管混凝土支撐的基礎上，將普通鋼筋預埋在混凝土里，兩端錨固在鋼管端板上，通過后張法給混凝土施加預壓力，這樣鋼管混凝土支撐在水平地震荷載作用下能同時承擔較大的壓力和拉力。采用鋼筋預應力鋼管混凝土支撐的建筑結構，具有優(yōu)良的抗震性能和較好的材料利用效率，能充分發(fā)揮力學性能良好、施工方便、經濟合理的優(yōu)勢。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是解決框架結構在水平地震作用下側向位移過大、震后結構損傷嚴重的問題，同時改善鋼結構支撐用鋼量較大的不足。本發(fā)明提供了一種鋼筋預應力鋼管混凝土支撐。
[0005]為實現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術方案是這樣的，一種鋼筋預應力鋼管混凝土支撐，包括鋼管、混凝土、預應力鋼筋、端板、平板、鉸接孔、錨固孔和澆筑孔。所述鋼管中空，且兩端敞口。所述鋼管的兩端敞口均用端板封堵。所述端板上具有錨固孔。所述預應力鋼筋沿鋼管的長度方向貫穿鋼管內部，并穿過錨固孔，然后在端板外側錨固。所述端板上具有澆筑孔，通過所述澆筑孔向鋼管的中空內腔中灌注混凝土。所述端板背向鋼管內部的平面上焊接平板。所述平板上開有鉸接孔。通過所述鉸接孔，使得支撐鉸接在鋼結構框架上。
[0006]值得說明的是，本發(fā)明的主要內容是在鋼管混凝土支撐內設置預應力鋼筋，通過后張法給混凝土施加預壓力，提高鋼管混凝土支撐承擔往復拉壓荷載的能力。在預應力鋼筋上施加的預應力可通過截面平衡由擬施加給混凝土的預應力來計算。
[0007]進一步的，所述鋼管分為圓鋼管和矩形鋼管，可直接采用無縫鋼管或通過鋼板彎折而成的鋼管。
[0008]進一步的，端部帶有圓形的鉸接孔的平板通過銷軸與節(jié)點板鉸接。
[0009]進一步的，所述混凝土采用普通混凝土、輕骨料混凝土或高性能混凝土。
[0010]進一步的，所述鋼管、端板和平板采用Q235碳素結構鋼或Q345低合金高強度結構制成。
[0011]進一步的，所述預應力鋼筋采用普通熱乳光面鋼筋(HPB300)或熱乳帶肋鋼筋(HRB335、HRB400、HRB500)。
[0012]進一步的，所述預應力鋼筋的錨固端采用鋼制錐形錨或精乳螺紋鋼錨具。
[0013]本發(fā)明提出的鋼筋預應力鋼管混凝土支撐具有下列優(yōu)點:
[0014]1.鋼管混凝土支撐相對于鋼結構支撐，具有更大的軸向剛度和抗壓承載力。鋼管混凝土支撐換算得到的鋼截面面積通常大于鋼結構支撐，同時鋼管對混凝土具有良好的約束效應，混凝土又能有效限制鋼管的局部屈曲，因而鋼管混凝土支撐具有良好的抗震性能。
[0015]2.鋼管混凝土支撐中設置預應力鋼筋，能夠改善鋼管混凝土在拉壓往復作用下的力學性能。由于混凝土抗拉強度很低，為了使鋼管混凝土支撐能承擔較大的拉力，采用預應力鋼筋通過后張法給混凝土施加預壓力，提高了混凝土在達到開裂前的抗拉承載力，進而提高了鋼管混凝土支撐在拉壓往復作用下的力學性能。
[0016]3.框架結構采用鋼筋預應力鋼管混凝土支撐后，抗側剛度和承載力均顯著提高，側向變形顯著降低，強烈地震作用后結構損傷嚴重程度得以緩解。
[0017]4.采用鋼管混凝土柱、鋼梁、鋼管混凝土支撐的框架-支撐結構不僅在抗震性能方面接近或達到采用鋼梁、鋼柱、鋼支撐的純鋼框架-支撐結構，通過發(fā)揮混凝土和鋼材各自的力學性能優(yōu)勢，提高材料利用效率，顯著降低鋼材用量，降低結構造價，提高結構體系的經濟效益。
[0018]5.改善純鋼結構體系的抗火性能。純鋼結構體系在火災下承載力迅速降低，整個結構有可能垮塌。鋼管混凝土柱和鋼管混凝土支撐中的混凝土能夠吸收火災熱量，延緩鋼管溫度的上升；在鋼管達到耐火極限且承載力下降較多后，內部混凝土能夠繼續(xù)承擔荷載，延緩結構垮塌，為人員疏散預留更多時間?；炷羶炔靠蛇m當配置受力鋼筋，在火災下起到鋼筋混凝土的作用。
【附圖說明】
[0019]圖1為鋼筋預應力鋼管混凝土支撐在框架結構中的布置；
[0020]圖2為鋼筋預應力鋼管混凝土支撐示意圖；
[0021]圖3為圖2的A-A截面圖；
[0022]圖4為圖3的B-B截面圖；
[0023]圖5為圖3的C-C截面圖；
[0024]圖6為圖3的D-D截面圖；
[0025]圖中:鋼管1、混凝土 2、預應力鋼筋3、端板4、平板5、鉸接孔6、錨固孔7、澆筑孔8、橫梁11、立柱II 12、節(jié)點板I 13、節(jié)點板II 14、立柱I 15。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不應該理解為本發(fā)明上述主題范圍僅限于下述實施例。在不脫離本發(fā)明上述技術思想的情況下，根據本領域普通技術知識和慣用手段，做出各種替換和變更，均應包括在本發(fā)明的保護范圍內。
[0027]一種鋼筋預應力鋼管混凝土支撐，包括鋼管1、混凝土 2、預應力鋼筋3、端板4、平板5、鉸接孔6、錨固孔7和澆筑孔8。
[0028]所述鋼管I中空，且兩端敞口。鋼管I分為圓鋼管和矩形鋼管，可直接采用無縫鋼管或通過鋼板彎折而成的鋼管。所述鋼管I的兩端敞口均用端板4封堵。實施例中，所述端板4為圓盤狀，通過焊接的方式與鋼管I連接在一起。
[0029]所述端板4上具有錨固孔7。所述預應力鋼筋3沿鋼管I的長度方向貫穿鋼管I內部，并穿過錨固孔7，然后在端板4外側錨固。實施例中，鋼筋3采用后張法施加預應力，先在外部加一個套管9，整體放入鋼管I內，通過錨具10給鋼筋施加預應力并錨固在端板4上。
[0030]所述端板4上具有澆筑孔8，通過所述澆筑孔8向鋼管I的中空內腔中灌注混凝土 2。實施例中，通過一側端板4上的澆筑孔8向鋼管I內澆筑混凝土 2，待澆筑充實(或者是另一側端板的澆筑孔流出混凝土漿)即澆筑完成。所述澆筑孔8孔徑大小的確定參考混凝土粗骨料粒徑，以混凝土順利澆筑并保證澆筑質量為標準。
[0031]所述端板4背向鋼管I內部的平面上焊接平板5。所述平板5是一塊鋼板，其一端是矩形、另一端是半月形。平板5的矩形端焊接在端板4上，端板4的板面與平板5垂直。
[0032]所述平板5上開有鉸接孔6，該孔在半月形的中間。通過所述鉸接孔6，使得支撐鉸接在鋼結構框架上。例如，參見圖1，由立柱I 15、橫梁11和立柱II 12組成的框架結構上，鋼管I兩端的平板5分別與節(jié)點板I 13和節(jié)點板II 14鉸接。實施例中，采用穿過鉸接孔6的金屬銷軸將鋼管I兩端的平板5鉸接在節(jié)點板上。
[0033]實際施工方法如下:先在加工廠將端板4上切割出混凝土澆筑孔8和錨固孔7。將平板5也切割出預留孔，然后將端板4和平板5按要求焊接好。將預應力鋼筋3套上套管9后放置于鋼管I中，然后將其錨固在端板4的外側，再將端板4按要求與鋼管I的端面焊接好。將此鋼結構構件運到施工現(xiàn)場后，通過混凝土澆筑孔8澆筑混凝土 2，待混凝土 2澆筑密實后將澆筑孔8封好，形成鋼筋預應力鋼管混凝土支撐。裝配時，將鋼筋預應力鋼管混凝土支撐與框架節(jié)點處的節(jié)點板通過銷軸連接，形成帶有支撐的組合結構框架結構。
【主權項】
1.一種鋼筋預應力鋼管混凝土支撐，其特征在于:包括鋼管(I)、混凝土(2)、預應力鋼筋(3)、端板(4)、平板(5)、鉸接孔(6)、錨固孔(7)和澆筑孔⑶； 所述鋼管(I)中空，且兩端敞口 ；所述鋼管(I)的兩端敞口均用端板(4)封堵； 所述端板(4)上具有錨固孔(7);所述預應力鋼筋(3)沿鋼管(I)的長度方向貫穿鋼管⑴內部，并穿過錨固孔(7)，然后在端板⑷外側錨固； 所述端板(4)上具有澆筑孔(8)，通過所述澆筑孔(8)向鋼管(I)的中空內腔中灌注混凝土⑵； 所述端板(4)背向鋼管(I)內部的平面上焊接平板(5);所述平板(5)上開有鉸接孔(6);通過所述鉸接孔￠)，使得支撐鉸接在鋼結構框架上。2.根據權利要求1所述的鋼筋預應力鋼管混凝土支撐，其特征在于:所述鋼管(I)分為圓鋼管和矩形鋼管，可直接采用無縫鋼管或通過鋼板彎折而成的鋼管。3.根據權利要求1所述的鋼筋預應力鋼管混凝土支撐，其特征在于:端部帶有圓形的鉸接孔(6)的平板(5)通過銷軸與節(jié)點板(13)鉸接。4.根據權利要求1所述的鋼筋預應力鋼管混凝土支撐，其特征在于:所述混凝土(2)采用普通混凝土、輕骨料混凝土或高性能混凝土。5.根據權利要求1所述的鋼筋預應力鋼管混凝土支撐，其特征在于:所述鋼管(I)、端板(4)和平板(5)采用Q235碳素結構鋼或Q345低合金高強度結構鋼制成。6.根據權利要求1所述的鋼筋預應力鋼管混凝土支撐，其特征在于:所述預應力鋼筋(3)采用普通熱乳光面鋼筋(HPB300)或熱乳帶肋鋼筋(HRB335、HRB400、HRB500)。7.根據權利要求1所述的鋼筋預應力鋼管混凝土支撐，其特征在于:所述預應力鋼筋(3)的錨固端采用鋼制錐形錨或精乳螺紋鋼錨具。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種鋼筋預應力鋼管混凝土支撐,它屬于一種建筑結構構件，特別涉及一種鋼-混凝土組合結構支撐構件。為解決框架結構在水平地震作用下側向位移過大、震后結構損傷嚴重的問題，同時改善鋼結構支撐用鋼量較大的不足，本發(fā)明提供了一種鋼筋預應力鋼管混凝土支撐。在鋼管混凝土支撐的基礎上，將普通鋼筋預埋在混凝土里，兩端錨固在鋼管端板上，通過后張法給混凝土施加預壓力，這樣鋼管混凝土支撐在水平地震荷載作用下能同時承擔較大的壓力和拉力。采用鋼筋預應力鋼管混凝土支撐的建筑結構，具有優(yōu)良的抗震性能和較好的材料利用效率，能充分發(fā)揮力學性能良好、施工方便、經濟合理的優(yōu)勢。
【IPC分類】E04B1/19, E04B1/98
【公開號】CN105002995
【申請?zhí)枴緾N201510287670
【發(fā)明人】劉界鵬, 楊遠龍, 周緒紅, 甘丹, 李江
【申請人】重慶大學
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年5月29日