預(yù)制型鋼混凝土組合異形耗能柱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于裝配式型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種預(yù)制型鋼混凝土組合柱設(shè)計。
【背景技術(shù)】
[0002]型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)是把型鋼埋入鋼筋混凝土中的一種獨立的結(jié)構(gòu)形式。由于在鋼筋混凝土中增加了型鋼，型鋼以其固有的強度和延性及型鋼、鋼筋、混凝土三位一體地工作使型鋼混凝土具備了比傳統(tǒng)的鋼筋混凝土承載力高、剛度大、抗震性能好的優(yōu)點。與鋼結(jié)構(gòu)相比，具有防火性能好，結(jié)構(gòu)局部和整體穩(wěn)定性好，節(jié)省鋼材的優(yōu)點。綜上所述，型鋼混凝土用于結(jié)構(gòu)柱具有極大的優(yōu)勢。
[0003]裝配式型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工速度快、質(zhì)量好、可大量節(jié)省模板和支撐，具有顯著的節(jié)能減排特點，是一種符合工業(yè)化建筑發(fā)展需求的結(jié)構(gòu)形式。
[0004]目前，在住宅和辦公建筑中，常常由于過大的柱子截面使得建筑角部出現(xiàn)凸角，影響房屋的使用面積和和家居布置。同時裝配式建筑通過現(xiàn)場拼裝施工，節(jié)點剛度弱于現(xiàn)澆和全焊接點，為滿足抗震要求，對結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系提出了更高要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出一種新型的預(yù)制組合異形耗能柱設(shè)計，應(yīng)用于裝配式型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工，將耗能減震原理應(yīng)用于組合異形柱，結(jié)合了組合柱延性高的特點和聯(lián)肢剪力墻連梁屈服耗能的特點，能以較小的截面獲得很大的抗彎剛度。工廠預(yù)制構(gòu)件，現(xiàn)場螺栓連接，施工速度快，精度高。
[0006]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]一種預(yù)制型鋼混凝土組合異形耗能柱，其結(jié)構(gòu)表征為，該柱包括型鋼混凝土的主柱、型鋼混凝土的輔柱、鋼結(jié)構(gòu)的耗能連梁，
[0008]輔柱包裹在墻體中，
[0009]所述耗能連梁通過焊接分別與主柱、輔柱中的型鋼等強連接，從而組成截面形狀為啞鈴形的預(yù)制型鋼混凝土組合異形耗能柱的鋼骨，所述鋼骨上架設(shè)縱筋和箍筋，三者形成內(nèi)部鋼骨架，所述骨架外澆筑混凝土。
[0010]本發(fā)明適用于鋼結(jié)構(gòu)住宅或辦公建筑，特別是裝配式減震建筑。
[0011]設(shè)計原理:
[0012]將主柱和輔柱中的型鋼通過耗能連梁焊接連接，再將組合鋼骨架放入模具內(nèi)澆筑混凝土最終成型，現(xiàn)場裝配時輔柱埋入墻體。構(gòu)件各部分功能明確，主柱作為框架柱承擔(dān)主要豎向荷載，輔柱作為協(xié)同構(gòu)件與主柱協(xié)調(diào)變形，地震作用下形成耗能連梁屈服耗能機制，同時具有抗側(cè)能力；輔柱包裹在墻體中，避免了室內(nèi)角部出現(xiàn)凸角；柱肢間距根據(jù)設(shè)計調(diào)整，采用小截面型鋼柱獲得較大的抗彎剛度。
[0013]本發(fā)明采用型鋼混凝土柱，提高了延性，抗火性能，耐腐蝕性能，克服了鋼筋混凝土異形柱易開裂、抗震性能相對較差的缺點，克服了鋼材抗火性能差、耐腐蝕性能差的缺點。
[0014]本發(fā)明輔柱柱子包裹在墻體中，避免了室內(nèi)角部出現(xiàn)凸角，克服了普通矩形柱或圓形柱截面尺寸大的缺點。
【附圖說明】
:
[0015]圖1為實施例預(yù)制型鋼混凝土組合異形耗能柱剖視和立面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2a，2b，2c為耗能連梁的三種可選形式；
[0017]圖3為耗能連梁梁端局部構(gòu)造；
[0018]圖4為連梁與輔柱連接節(jié)點；
[0019]圖5為連梁與主柱連接節(jié)點；
[0020]圖6為組合柱端部拼接接頭；
[0021]附圖標(biāo)記
[0022]1:主柱矩形型鋼，
[0023]2:主柱核心混凝土，
[0024]3:主柱縱筋，
[0025]4:主柱箍筋，
[0026]5:主柱外包混凝土，
[0027]6:輔柱工字型鋼，
[0028]7:輔柱約束區(qū)混凝土，
[0029]8:輔柱縱筋，
[0030]9:輔柱箍筋，
[0031]10:輔柱外包混凝土，
[0032]11:耗能連梁I，
[0033]12:耗能連梁可選形式II，
[0034]13:耗能連梁可選形式III，
[0035]14:耗能連梁梁端可選構(gòu)造I，
[0036]15:耗能連梁梁端可選構(gòu)造II，
[0037]16:耗能連梁與輔柱節(jié)點，
[0038]17:耗能連梁與主柱節(jié)點，
[0039]18:主柱端板，
[0040]19:主柱端板加勁肋，
[0041]20:主柱端板拼接螺孔，
[0042]21:輔柱端板，
[0043]22:輔柱端板加勁肋，
[0044]23:輔柱端板拼接螺孔。
【具體實施方式】
[0045]以下結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明技術(shù)方案做進一步介紹。
[0046]本實施例，如圖1所示，該柱包括主柱矩形型鋼(1)、主柱核心混凝土(2)、主柱縱筋(3)、主柱箍筋(4)、主柱外包混凝土(5)、輔柱工字形型鋼(6)、輔柱約束區(qū)混凝土(7)、輔柱縱筋(8)、輔柱箍筋(9)、輔柱外包混凝土、連接端板(18，21)、端板加勁(19，22)。
[0047]所述主柱內(nèi)的型鋼為矩形，所述輔柱內(nèi)的型鋼為工字型鋼，
[0048]輔柱包裹在墻體中，
[0049]所述耗能連梁通過焊接分別與主柱、輔柱中的型鋼等強連接，從而組成截面形狀為啞鈴形的預(yù)制型鋼混凝土組合異形耗能柱的鋼骨，再架設(shè)縱筋和箍筋，三者形成內(nèi)部鋼骨架，然后支模澆筑混凝土。上述過程均為工廠流水線作業(yè)，可大規(guī)模量產(chǎn)。
[0050]該組合柱是將主柱矩形型鋼和輔柱工字型鋼通過耗能連梁焊接連接，再將鋼骨架放入模具中澆筑混凝土構(gòu)成的。柱柱連接方式采用如圖6所示的端板拼接。連梁構(gòu)造可有圖2a，2b, 2c三種可選形式。
[0051]所述的組合柱的主柱和輔柱間距不應(yīng)超過2m。
[0052]所述的耗能連梁豎向間距不受樓層高度約束，以滿足組合柱受力為準(zhǔn)。
[0053]所述的耗能連梁為工字形鋼(11)或帶加勁肋的工字型鋼(12)或鋼板(13)；
[0054]當(dāng)型鋼骨架以及耗能連梁11剛度都很大時，所述耗能連梁11端區(qū)域(14)可采用
(15)所示局部圓弧形削弱控制梁端屈服位置；
[0055]所述耗能連梁與主柱的連接(17)采用全焊等強連接。
[0056]所述耗能連梁與輔柱的連接(16)采用全焊等強連接。
[0057]所述組合柱在前述骨架形成后架設(shè)縱筋(3、8)和箍筋(4、9)，支模澆筑振搗混凝土，批量生產(chǎn)。
[0058]所述組合柱的豎向連接中主柱與主柱的拼接采用端板(18)、加勁肋(19)、高強螺栓(20)對接拼接。
[0059]所述組合柱的豎向連接中輔柱柱與輔柱柱的拼接采用端板(21)、加勁肋(22)、高強螺栓(23)對接拼接。
[0060]所述耗能柱是指，在小震時，組合柱保持彈性；大震和中震時，耗能連梁屈服耗能，主柱作為主要豎向承力構(gòu)件承載力不出現(xiàn)明顯降低。
[0061]施工方法:
[0062]步驟一、在工廠中預(yù)制構(gòu)件:
[0063]制作耗能連梁:本實施例的連梁梁端可選構(gòu)造I (14)采用工字型鋼(11)或者帶加勁肋工字鋼(12)或者鋼板(13)，連梁與主柱、輔柱型鋼采用全焊等強連接。
[0064]耗能連梁(14)優(yōu)選地可采用(15)所示構(gòu)造措施進行梁端圓弧形削弱，控制屈服發(fā)生區(qū)域。
[0065]步驟二、現(xiàn)場拼接型鋼混凝土組合異形柱:
[0066]預(yù)制耗能柱根據(jù)運輸要求長度不宜超過12m，耗能柱在結(jié)構(gòu)中豎向拼接形式可采用端板(18)、(21)，加勁肋(19)、(22)，高強螺栓(20)、(23)所示對接拼接形式。
【主權(quán)項】
1.一種預(yù)制型鋼混凝土組合異形耗能柱，其特征在于，該柱包括型鋼混凝土的主柱、型鋼混凝土的輔柱、鋼結(jié)構(gòu)的耗能連梁， 輔柱包裹在墻體中， 所述耗能連梁通過焊接分別與主柱、輔柱中的型鋼等強連接，從而組成截面形狀為啞鈴形的預(yù)制型鋼混凝土組合異形耗能柱的鋼骨，所述鋼骨上架設(shè)縱筋和箍筋，三者形成內(nèi)部鋼骨架，所述骨架外澆筑混凝土。
【專利摘要】一種預(yù)制型鋼混凝土組合異形耗能柱，其結(jié)構(gòu)表征為，該柱包括型鋼混凝土的主柱、型鋼混凝土的輔柱、鋼結(jié)構(gòu)的耗能連梁，輔柱包裹在墻體中，所述耗能連梁通過焊接分別與主柱、輔柱中的型鋼等強連接，從而組成截面形狀為啞鈴形的預(yù)制型鋼混凝土組合異形耗能柱的鋼骨，所述鋼骨上架設(shè)縱筋和箍筋，三者形成內(nèi)部鋼骨架，所述骨架外澆筑混凝土。應(yīng)用于裝配式型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工，將耗能減震原理應(yīng)用于組合異形柱，結(jié)合了組合柱延性高的特點和聯(lián)肢剪力墻連梁屈服耗能的特點，能以較小的截面獲得很大的抗彎剛度。工廠預(yù)制構(gòu)件，現(xiàn)場螺栓連接，施工速度快，精度高。
【IPC分類】E04B1/98, E04C3/36
【公開號】CN105239726
【申請?zhí)枴緾N201510552468
【發(fā)明人】李國強, 侯兆新, 黎燕文, 孫飛飛
【申請人】同濟大學(xué)
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年9月1日