CN102535748A - 加设工字型肋板矩形钢管混凝土柱及作法 - Google Patents

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曹万林
王智慧
惠存
董宏英
张建伟
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Abstract

加设工字型肋板的矩形钢管混凝土柱，属于建筑领域，本发明包括矩形钢管1、混凝土2和工字型肋板3。本发明是在普通矩形钢管混凝土内部加设工字型肋板3。工字型肋板3增强了矩形钢管钢板之间的横向连接，起到加劲肋作用，防止钢板失稳，减缓或者避免钢板外鼓屈曲，延缓钢板的过早损伤和破坏，提高构件的延性和抵抗地震的能力，充分发挥材料的性能。

Description

加设工字型肋板矩形钢管混凝土柱及作法
技术领域
本发明是一种加设工字型肋板矩形钢管混凝土柱及作法，主要应用于建筑结构中的耗能减震控制领域。
背景技术
社会在发展进步，人们生活水平也在不断提高，各种形式的建筑层出不穷，满足不同使用功能的建筑也应运而生。无论是高度还是外形，都有很大的发展，这就需要有新的理论和新的技术来支撑这类建筑的建设。在社会发展的需求下，钢管混凝土结构也就随之而产生。
钢管混凝土由钢管和混凝土两种材料组成，由于管内混凝土的作用，钢管壁板的稳定性有很大的提高，避免或者延缓了钢管壁板过早的发生局部屈曲；同时钢管对其核心混凝土的约束作用，使混凝土处于高度复杂的应力状态，从而使混凝土的强度得以提高，塑性和韧性性能得到改善，两种材料的组合弥补了各自的缺点，使其材料性能得到了充分发挥。
国内外学者通过大量的试验发现钢管混凝土结构优良性能的同时也发现其存在一些不足。钢管混凝土结构在强震作用下，破坏特征为钢管壁板发生局部鼓曲，由于钢管壁板承载力下降，对内部混凝土约束作用减弱，导致钢管角部焊缝撕裂，钢管向外鼓出部分相应部位的核心混凝土严重酥碎，而此时其上部结构可能还没有达到屈服，材料的性能没有得到充分发挥，造成了材料的严重浪费，大量震害现象也证明了这一点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提高钢管混凝土结构的抗震性能，延缓或避免由于钢管混凝土结构钢管鼓曲导致结构或构件的破坏，充分发挥材料的潜在性能。为了解决这一问题，本发明提出了加设工字型肋板矩形钢管混凝土柱及作法。
本发明采用的技术方案是：加设工字型肋板矩形钢管混凝土柱包括钢管1、混凝土2和工字型肋板3，在钢管1内部沿高度分布焊接起到加劲肋的作用的工字型肋板3。加设工字型肋板矩形钢管混凝土柱是在普通矩形钢管混凝土柱的中间部位沿高度分布加设工字型肋板，加强矩形钢管之间的横向连接，防止钢板外鼓屈曲。
所述钢管1及钢管混凝土柱截面均为矩形。
在矩形钢管1内部沿高度分布焊接工字型肋板3，起到加劲肋的作用。工字型肋板3从基础顶面开始设置。首先，可以防止矩形钢管管壁钢板的失稳；其次，不影响混凝土的浇筑质量；再者，分段加设工字型肋板，在充分发挥材料性能的同时，可以节约钢材，降低成本。
加设的工字型肋板3与矩形钢管1的钢板连接形式为融透焊接，工字型肋板3的厚度为矩形钢管钢板厚度的1/3～1/2，工字型肋板3的间距宜为8倍矩形钢管钢板厚度，工字型肋板3的高度宜满足相应规范关于稳定的构造要求，工字型肋板3的宽度小于矩形钢管1的长边尺寸。
根据本发明的技术方案，加设工字型肋板矩形钢管混凝土柱可以按如下方法制作：
1)焊接矩形钢管1的三面钢板，保留一侧钢板未焊；
2)在已焊接好的三面钢板中间部位，焊接加设的工字型肋板3；
3)贴焊矩形钢管最后的钢板，形成封闭的矩形钢管1；
4)浇筑混凝土2，成型后即为加设工字型肋板矩形钢管混凝土柱。
本发明可以取得如下有益效果：
在多遇地震作用下，钢管混凝土受力较小；在罕遇地震作用下，工字型肋板对矩形钢管的钢板起连接支撑作用，减缓或防止钢板外鼓屈曲，提高了结构的安全性。
在矩形钢管内部加设工字型肋板，罕遇地震作用下工字型肋板首先屈服，消耗地震输入结构的能量，直至结构或构件破坏都可以发挥其抗力和延性作用，起到了防止或延缓高强度钢板的过早损伤和破坏的作用。
附图说明
图1是加设工字型肋板矩形钢管混凝土柱的平面示意图；
图2是图1中的A-A剖面图；
其中：1-钢管，2-混凝土，3-工字型肋板，4-地面或基础顶面。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明：
实施例1
如图1至2所示，加设工字型肋板的矩形钢管混凝土柱包括矩形钢管1、混凝土2和工字型肋板3。该加设工字型肋板矩形钢管混凝土柱的剖面图如图2所示。加设工字型肋板矩形钢管混凝土柱及作法是在普通钢管混凝土柱的内部加设工字型肋板3。
本发明中的钢管混凝土主要指矩形截面的钢管混凝土。
在矩形钢管1中间部位沿高度分布焊接工字型肋板3，起到加劲肋的作用。工字型肋板从基础顶面开始设置。加设的工字型肋板3与矩形钢管1的钢板连接形式为融透焊接，工字型肋板3的厚度为矩形钢管钢板厚度的1/3～1/2，工字型肋板3的间距宜为8倍矩形钢管钢板厚度，工字型肋板3的高度宜满足相应规范关于稳定的构造要求，工字型肋板3的宽度宜小于矩形钢管1的长边尺寸。焊接完成后，浇筑混凝土，成型后即为加设工字型肋板的矩形钢管混凝土柱。
本实施例中的加设工字型肋板矩形钢管混凝土柱可以按如下方法制作：
1)焊接好矩形钢管1中的三面钢板，保留一侧钢板未焊；
2)在已焊接好的三面钢板中间部位，焊接加设的工字型肋板3；
3)贴焊矩形钢管1最后的钢板，形成封闭的矩形钢管1；
4)浇筑混凝土2，成型后即为加设工字型肋板矩形钢管混凝土柱。
以上是本发明的典型实施例，本发明的实施不限于此。

Claims (5)

1.加设工字型肋板矩形钢管混凝土柱，其特征在于：其包括钢管(1)、填充于钢管(1)内的核心混凝土(2)和工字型肋板(3)；在钢管(1)内部沿高度分布焊接起到加劲肋的作用的工字型肋板(3)。
2.根据权利要求1的加设工字型肋板矩形钢管混凝土柱，其特征在于：所述钢管(1)及钢管混凝土柱截面均为矩形。
3.根据权利要求1的加设工字型肋板矩形钢管混凝土柱，其特征在于：工字型肋板(3)从基础顶面开始设置，加设部位位于矩形钢管柱的中间；工字型肋板(3)的宽度小于矩形钢管(1)的长边尺寸。
4.根据权利要求1的加设工字型肋板矩形钢管混凝土柱，其特征在于：加设的工字型肋板(3)与矩形钢管(1)的钢板连接形式为融透焊接，工字型肋板(3)的厚度为矩形钢管(1)钢板厚度的1/3～1/2，工字型肋板(3的间距为(8)倍矩形钢管钢板厚度。
5.根据权利要求1至权利要求4任一权利要求所述的加设工字型肋板矩形钢管混凝土柱的制作方法，其特征在于：其包括如下步骤：
1)焊接好矩形钢管(1)中的三面钢板，保留一侧钢板未焊；
2)在已焊接好的三面钢板中间部位，焊接加设的工字型肋板(3)；
3)贴焊矩形钢管(1)最后的钢板，形成封闭的矩形钢管(1)；
4)浇筑混凝土(2)，成型后即为加设工字型肋板矩形钢管混凝土柱。
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