CN105442756A - 一种组合异形柱、装配有该柱的结构体系及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种组合异形柱、装配有该柱的结构体系及其施工方法，适用于建筑工程的技术领域。根据本发明的组合异形柱，包括一个钢管(1)和至少两个H型钢(2)，钢管(1)中浇筑有混凝土(12)，钢管(1)和H型钢(2)之间通过连接件(3)连接，H型钢(2)沿着钢管(1)的周边方向顺序布置。根据本发明的结构体系，包括组合异形柱和桁架结构，组合异形柱的H型钢肢和钢管混凝土肢与桁架结构相连。该结构能够同时满足竖向载荷和侧向载荷的承载要求，能够极大地提高结构体系的抗侧向力水平。根据本发明的结构体系的施工方法，其步骤简单、组装快捷，很好地满足了建筑结构模块化的要求。

Description

一种组合异形柱、装配有该柱的结构体系及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种组合异形柱、装配有该柱的结构体系及其施工方法，适用于建筑工程的技术领域。

背景技术

建筑工业化是指通过现代化的制造、运输、安装和科学管理的大工业的生产方式来代替传统建筑业中分散的、低水平的、低效率的手工业生产方式，其主要标志是建筑设计标准化、构配件生产工厂化、施工机械化和组织管理科学化。随着我国经济社会的发展以及建筑业人口红利的淡出，我国新型建筑工业化已经进入了发展的“机遇期”。钢结构建筑具有“轻、快、好、省”的特点，最适合建筑工业化建造。

目前，已形成若干种符合建筑工业化制造特征的钢结构体系建筑，如：轻型工业厂房的轻钢门式刚架体系建筑、螺栓球节点网架结构体系建筑，但适合多高层建筑的工业化、装配化建筑体系尚不多见。在多高层建筑中梁柱连接普遍采用栓焊连接，这种连接方式技术成熟，但也存在：现场施焊、明火作业带来安全隐患；高空作业焊接质量难以保证；现场焊接工作量大，施工速度受到很大影响；焊接质量受环境因素影响较大，雨、雪、大风等不利条件下无法作业等诸多问题。

另一方面，在钢结构建筑中常用的结构体系有钢框架结构体系、钢框架支撑结构体系、钢框架剪力墙结构体系和钢框架核心筒结构体系等，钢框架部分需要同时承受重力荷载和侧向荷载。重力荷载在构件内产生的内力随着结构高度增加成线性增长，侧向荷载(风荷载、地震作用)在构件内产生的内力随结构高度增加成非线性增长，在钢框架结构中，由于框架柱需要同时承受重力荷载和侧向荷载，很难实现结构体系的标准化。

因此，顺应建筑工业化发展趋势，开发适合多高层建筑的装配式钢结构体系成为本领域技术人员亟需解决的技术难题。

申请人在公开号为CN105064612A的发明专利申请中提出了一种钢-混凝土的组合异形柱，包括蜂窝组合截面、保温材料、纵筋、箍筋和混凝土；其中，蜂窝组合截面由若干个设置有孔洞的T型钢和圆钢管焊接而成，保温材料敷设在蜂窝组合截面的外侧，纵筋架设在蜂窝组合截面周向的外侧，箍筋环箍于纵筋外侧，混凝土浇筑外包于蜂窝组合截面、保温材料、纵筋和箍筋的外侧，并填充在圆钢管内，最终构成钢-混凝土组合异形柱。

公开号为CN204126127U的实用新型专利提出了一种钢管混凝土组合型柱，包括有钢管，钢管的外侧设有若干T型钢或槽型钢，所述型钢与钢管平行布置，型钢的腹板与钢管焊接；所述钢管内壁延高度方向设置有抗剪栓钉，同时钢管内浇注有混凝土，所述抗剪栓钉和钢管通过所述混凝土连成一体。

公开号为CN202401666U的实用新型专利提出了一种压弯分离式组合异形柱，旨在有效地解决柱的压弯组合承载力问题，避免现有结构所带来的缺陷，在保证安全、经济、实用及美观的前提下，可实现结构的最大综合效应。它包括由钢管和灌注于其内的核心混凝土所形成的钢管混凝土构件，钢管混凝土构件外对称设置有沿钢管长度方向延伸的T型钢构件，型钢构件与钢管形成固定连接。

从上述现有技术中公开的压弯分离式组合异形柱可见，其都是通过将T型钢或槽型钢连接到钢管的外侧形成，此时起到抗侧向力作用的部件是T型钢或槽型钢的顶部平钢板，很显然其承受侧向力的能力比较差。因此，现有技术中需要一种承受侧向力性能更好且易于装配的组合异形柱的结构形式。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的上述问题，提供了一种组合异形柱、装配有该柱的结构体系及其施工方法。根据本发明的组合异形柱以及装配该柱的结构体系能够极大地提高抗侧向力水平，并且其施工步骤简单、组装快捷，能够很好地适应建筑标准化的要求。

本发明的第一方面涉及一种组合异形柱，包括一个钢管和至少两个H型钢，钢管中浇筑有混凝土，钢管和H型钢之间通过连接件连接，H型钢沿着钢管的周边方向顺序布置。优选地，钢管的截面形状是圆形或多边形；钢管通过连接件连接到H型钢的腹板和/或翼缘，连接件与H型钢的腹板和/或翼缘垂直或不垂直；连接件是平直形和/或弯折形的连接件。

本发明的第二方面涉及一种装配有上述组合异形柱的结构体系，包括组合异形柱和桁架结构，桁架结构包括立体桁架和/或平面桁架；组合异形柱的H型钢肢和钢管混凝土肢与桁架结构相连。优选地，立体桁架由双上弦杆、下弦杆和腹杆组成，平面桁架由上弦杆、下弦杆和腹杆组成，立体桁架的双上弦杆与组合异形柱的H型钢肢采用焊接和/或螺栓连接，立体桁架的下弦杆与组合异形柱的钢管混凝土肢采用焊接和/或螺栓连接；平面桁架的上下弦杆与组合异形柱的H型钢肢采用焊接和/或螺栓连接。

优选地，组合异形柱包括L型组合异形柱，L型组合异形柱包括一个钢管与两个H型钢，两个H型钢围绕钢管成90度布置，钢管分别通过一个连接件垂直连接在两个H型钢的腹板上，钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1∶0.5-5∶0.2-2，连接件与H型钢的腹板的连接位置将H型钢的高度分为1∶1-3的两部分。

优选地，组合异形柱还包括一字型组合异性柱，一字型组合异性柱包括一个钢管与两个H型钢，两个H型钢围绕钢管成180度布置，钢管分别通过一个连接件垂直连接在两个H型钢的腹板上，钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1∶0.5-5∶0.2-2，连接件与H型钢的腹板的连接位置将H型钢的高度分为1∶1-3的两部分。

优选地，组合异形柱还包括T型组合异形柱，包括一个钢管与三个H型钢，三个H型钢围绕钢管成T字型布置，钢管分别通过一个连接件垂直连接在三个H型钢的腹板上，钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1∶0.5-5∶0.2-2，连接件与H型钢的腹板的连接位置将H型钢的高度分为1∶1-3的两部分。

优选地，组合异形柱还包括十字型组合异形柱，十字型组合异形柱包括一个钢管与四个H型钢，四个H型钢围绕钢管间隔90度布置，钢管分别通过一个连接件垂直连接在四个H型钢的腹板上，钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1∶0.5-5∶0.2-2，连接件与H型钢的腹板的连接位置将H型钢的高度分为1∶1-3的两部分。

优选地，钢管中的混凝土为自密实混凝土，由硅酸盐水泥、粉煤灰、粒径为5-10mm的卵石、粒径为3-5mm的砂砾石、减水剂、直径为0.5-1mm的钢纤维、消气剂和水按照质量比为1∶0.32-0.37∶0.21-0.25∶0.15-0.17∶0.08-0.1∶0.1-0.15∶0.03-0.05∶0.23-0.26混合均匀制成。

本发明的第三方面涉及一种如上所述的结构体系的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在工厂内将连接板与钢管及H型钢连接得到所需类型的组合柱；

2)在施工现场安装固定组合柱；

3)吊装立体桁架和/或平面桁架并与组合柱的H型钢肢和钢管混凝土肢依次连接；

4)在组合柱的钢管内浇筑混凝土，养护硬化后得到装配有组合异形柱的结构体系。

优选地，还包括在H型钢、钢管和连接件表面外包防火混凝土的步骤。

本申请的技术方案中充分利用了钢管混凝土和H型钢的优势，在结构体系和构件层面实现了竖向承重和抗侧向力的分离，具有受力合理、加工制作简便、布置灵活、标准化程度高等诸多优势，具有较好的推广应用前景。

附图说明

图1是本发明的L型组合异形柱的第一种实施方式的示意图。

图2是本发明的一字型组合异形柱的第一种实施方式的示意图。

图3是本发明的T型组合异形柱的第一种实施方式的示意图。

图4是本发明的十字型组合异形柱的第一种实施方式的示意图。

图5是本发明的类L型组合异形柱的其他实施方式的示意图。

图6-7是本发明的L型组合异形柱的其他实施方式的示意图。

图8-10是本发明的一字型组合异形柱的其他实施方式的示意图。

图11是本发明的类T型组合异形柱的其他实施方式的示意图。

图12-13是本发明的T型组合异形柱的其他实施方式的示意图。

图14-15是本发明的十字型组合异形柱的其他实施方式的示意图。

图16是装配有本发明的L型、一字型和T型组合异形柱的第一种结构体系的示意图。

图17是装配有本发明的L型、T型和十字型组合异形柱的第二种结构体系的示意图。

图18是装配有本发明的L型、一字型、T型和十字型组合异形柱的第三种结构体系的示意图。

图19是本发明的连接件的可能实施方式的示意图，分别为连续钢板、带孔钢板、角钢拼接板和弯折钢板。

图20是根据本发明的结构体系的一部分的示意图。

图21是根据本发明的立体桁架的结构形式的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

根据本发明的组合异形柱，包括一个钢管1和至少两个H型钢2，钢管1中浇筑有混凝土12，钢管1和H型钢2之间通过连接件3连接，H型钢2沿着钢管1的周边方向顺序布置。根据需要，钢管的截面形状可以是圆形、多边形；钢管可以通过连接件连接到H型钢的腹板和/或翼缘，连接件与H型钢的腹板和/或翼缘可以垂直或不垂直；连接件可以是平直形和/或弯折形，还可以形成例如Y形支架的形式，每个钢管与H型钢之间的连接件的数量可以是一个以上；当连接件的数量多于一个时，其可以关于H型钢或钢管对称和/或非对称布置，其长度可以相等或不相等；H型钢可以关于钢管对称或非对称布置，多个H型钢间隔地布置在钢管的周围，相邻H型钢之间的间隔可以相等或不相等；钢管可以超出H型钢的尺寸范围以外或者位于其尺寸范围以内，多个H型钢的尺寸可以相等或不相等。如图19所示，其中连接件可以采用连续钢板、带孔钢板、角钢拼接板或弯折钢板的形式。连接件与钢管和H型钢之间的连接方式可以为焊接和/或螺栓连接。

如图1所示，其中的组合异形柱包括一个圆形钢管和两个H型钢，两个H型钢围绕钢管成90度布置，形成L型组合异形柱。如图2所示，其中的组合异形柱包括一个圆形钢管和两个H型钢，两个H型钢围绕钢管成180度布置，形成一字型组合异形柱。如图3所示，其中的组合异形柱包括一个圆形钢管和三个H型钢，三个H型钢围绕钢管成T字型布置，形成T型组合异形柱。如图4所示，其中的组合异形柱包括一个圆形钢管和四个H型钢，四个H型钢围绕钢管间隔90度布置，形成十字型组合异形柱。如图5所示，其中的组合异形柱包括一个方形钢管和两个H型钢，两个H型钢围绕钢管成120度布置，两个H型钢分别通过一个和两个连接件与钢管相连，其中的一个连接件为弯折形并连接到H型钢的翼缘。如图6所示，其中的组合异形柱包括一个圆形钢管和两个H型钢，两个H型钢围绕钢管成90度布置并分别通过三个和两个连接件与钢管相连。如图7所示，其中的组合异形柱包括一个六边形钢管和两个H型钢，两个H型钢围绕钢管成90度布置，其中一个H型钢通过Y形支架和弯折形连接件与钢管连接。如图8所示，其中的组合异形柱包括一个八边形钢管和两个H型钢，两个H型钢围绕钢管成180度布置，钢管位于H型钢的尺寸范围以外，连接件与H型钢的腹板垂直或不垂直。如图9所示，其中的组合异形柱包括一个方形钢管和两个H型钢，两个H型钢围绕钢管成180度布置，方形钢管的底面与两个H型钢的下翼缘所在的平面齐平。如图10所示，其中的组合异形柱包括一个圆形钢管和两个H型钢，两个H型钢围绕钢管成180度布置，每个H型钢均通过一个直线形连接件和一个弯折形连接件分别与H型钢的腹板和翼缘连接。如图11所示，其中的组合异形柱包括一个方形钢管和三个H型钢，三个H型钢围绕钢管以相互不等的间隔角度布置。如图12-13所示，其中的组合异形柱包括一个圆形钢管和三个H型钢，三个H型钢围绕钢管成T字型布置，形成T型组合异形柱，连接件可以连接到H型钢的翼缘和/或腹板。如图14-15所示，其中的组合异形柱包括一个圆形钢管和四个H型钢，四个H型钢围绕钢管间隔90度布置，形成十字型组合异形柱，H型钢的尺寸可以相同或不相同。

优选地，钢管中浇筑的混凝土为自密实混凝土，其由硅酸盐水泥、粉煤灰、粒径为5-10mm的卵石、粒径为3-5mm的砂砾石、减水剂、直径为0.5-1mm的钢纤维、消气剂和水按照质量比为1∶0.32-0.37∶0.21-0.25∶0.15-0.17∶0.08-0.1∶0.1-0.15∶0.03-0.05∶0.23-0.26混合均匀制成。施工时，先将硅酸盐水泥、粉煤灰、卵石、砂砾石、钢纤维和水按照上述质量比加入混凝土搅拌车中搅拌，然后在浇筑现场加入相应质量的减水剂和消气剂搅拌均匀后即可浇筑到钢管中。

自密实混凝土的实施例1，其由硅酸盐水泥、粉煤灰、粒径为5-8mm的卵石、粒径为3-4mm的砂砾石、减水剂、直径为0.8-1mm的钢纤维、消气剂和水按照质量比为1∶0.33∶0.21∶0.15∶0.1∶0.15∶0.04∶0.25混合均匀制成。

自密实混凝土的实施例2，其由硅酸盐水泥、粉煤灰、粒径为7-10mm的卵石、粒径为4-5mm的砂砾石、减水剂、直径为0.8-1mm的钢纤维、消气剂和水按照质量比为1∶0.35∶0.25∶0.15∶0.1∶0.13∶0.03∶0.26混合均匀制成。

自密实混凝土的实施例3，其由硅酸盐水泥、粉煤灰、粒径为5-10mm的卵石、粒径为3-5mm的砂砾石、减水剂、直径为0.5-0.8mm的钢纤维、消气剂和水按照质量比为1∶0.37∶0.24∶0.15∶0.1∶0.14∶0.05∶0.24混合均匀制成。

自密实混凝土的实施例4，其由硅酸盐水泥、粉煤灰、粒径为5-10mm的卵石、粒径为3-5mm的砂砾石、减水剂、直径为0.5-1mm的钢纤维、消气剂和水安照质量比为1∶0.32∶0.22∶0.16∶0.1∶0.14∶0.04∶0.26混合均匀制成。

图16是装配有本发明的组合异形柱的结构体系的第一种优选实施方式的示意图。如图16所示，该结构体系包括组合异形柱、立体桁架100和平面桁架200，其中立体桁架100的布置方向为横向，与其垂直的方向为纵向。需要说明的是，本发明中的横向和纵向只是为了清楚地说明技术方案而引入的可以互换的相对概念。然而为了本发明描述的需要，在此将图16-18中水平方向称为纵向，竖直方向称为横向。当然，这种限定不应被理解为是对其保护范围的限定，而仅是为了描述的需要。

优选地，在本实施方式中，立体桁架由双上弦杆、下弦杆和腹杆组成，弦杆和腹杆可以为H型钢、双角钢、圆钢管、矩形钢管或钢管混凝土中的一种或多种；弦杆和腹杆采用焊接连接。平面桁架可以由上弦杆、下弦杆和腹杆组成，弦杆和腹杆可以为H型钢、双角钢、圆钢管、矩形钢管或钢管混凝土中的一种或多种；弦杆和腹杆采用焊接连接。在图16的实施方式中，组合异形柱的H型钢肢和钢管混凝土肢与立体桁架相连形成横向框架，纵向平面桁架与组合异形柱中的H型钢肢相连形成纵向框架。立体桁架的双上弦杆与一字型组合异形柱20的双H型钢肢采用焊接和/或螺栓连接，立体桁架的下弦杆与一字型组合异形柱20的钢管混凝土肢采用焊接和/或螺栓连接；平面桁架的上下弦杆与一字型、L型和T型组合异形柱的H型钢肢采用焊接和/或螺栓连接。

在该实施方式中，组合异形柱的钢管肢主要承受竖向载荷，H型钢肢主要承受侧向载荷。两者的协调工作使得该结构体系的承载性能更加优化，能够承受更大的侧向载荷。

在该结构体系中，组合异形柱根据其设置位置的不同包括三种不同的结构形式，分别如图1-3中所示。图1-3分别显示了L型组合异形柱10、一字型组合异形柱20和T型组合异形柱30的可能实施方式的示意图。需要说明的是，该结构体系中的组合异形柱并不限于图1-3中的情形。如上所述并如图1-15中所示，各种类型和布置方式的组合异形柱均可根据实际需要被用于本发明的结构体系中。

如图1所示的L型组合异形柱，包括一个钢管1与两个H型钢2，两个H型钢围绕钢管成90度布置，钢管1分别通过一个连接件3垂直连接在两个H型钢2的腹板上，钢管1中浇筑有混凝土12。优选地，钢管的直径、H型钢的高度(腹板加两个翼缘的总高度，下同)和连接件的长度的比值为1∶0.5-5∶0.2-2，连接件3与H型钢2的腹板的连接位置将H型钢的高度分为1∶1-3的两部分。更优地，钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1∶1.5∶1，连接件3与H型钢2的腹板的连接位置将H型钢的高度分为1∶1的两部分。

如图2中所示的一字型组合异性柱，包括一个钢管1与两个H型钢2，两个H型钢围绕钢管成180度布置，钢管1分别通过一个连接件3垂直连接在两个H型钢2的腹板上，钢管1中浇筑有混凝土12。优选地，钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1∶0.5-5∶0.2-2，连接件3与H型钢2的腹板的连接位置将H型钢的高度分为1∶1-3的两部分。更优地，钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1∶1.5∶1，连接件3与H型钢2的腹板的连接位置将H型钢的高度分为1∶1的两部分。

如图3中所示的T型组合异形柱，包括一个钢管1与三个H型钢2，三个H型钢围绕钢管成T字型布置，钢管1分别通过一个连接件3垂直连接在三个H型钢2的腹板上，钢管1中浇筑有混凝土12。优选地，钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1∶0.5-5∶0.2-2，连接件3与H型钢2的腹板的连接位置将H型钢的高度分为1∶1-3的两部分。更优地，钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1∶1.5∶1，连接件3与H型钢2的腹板的连接位置将H型钢的高度分为1∶1的两部分。

然而，根据本发明的装配有组合异形柱的结构体系并不限于图16中所示的布置形式。图17和18分别显示了装配有本发明的组合异形柱的结构体系的第二和第三种实施方式的示意图。图17中包含了如图4中所示的十字型组合异形柱40。该十字型组合异形柱40包括一个钢管1与四个H型钢2，四个H型钢围绕钢管间隔90度布置，钢管1分别通过一个连接件3垂直连接在四个H型钢2的腹板上，钢管1中浇筑有混凝土12。优选地，钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1∶0.5-5∶0.2-2，连接件3与H型钢2的腹板的连接位置将H型钢的高度分为1∶1-3的两部分。更优地，钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1∶1.5∶1，连接件3与H型钢2的腹板的连接位置将H型钢的高度分为1∶1的两部分。

在图17中，该结构体系包括组合异形柱和平面桁架200，其中的组合异形柱包括L型、T型和十字型组合异形柱。如上所述，平面桁架可以由上弦杆、下弦杆和腹杆组成，弦杆和腹杆可以为H型钢、双角钢、圆钢管、矩形钢管或钢管混凝土中的一种或多种；弦杆和腹杆采用焊接连接。优选地，在图17的实施方式中，平面桁架的上下弦杆与L型、T型和十字型组合异形柱的H型钢肢采用螺栓连接或焊接。

在图18中，该结构体系包括组合异形柱、立体桁架100和平面桁架200，其中的组合异形柱包括L型、一字型、T型和十字型组合异形柱。如上所述，立体桁架由双上弦杆、下弦杆和腹杆组成，弦杆和腹杆可以为H型钢、双角钢、圆钢管、矩形钢管或钢管混凝土中的一种或多种；弦杆和腹杆采用焊接连接。平面桁架可以由上弦杆、下弦杆和腹杆组成，弦杆和腹杆可以为H型钢、双角钢、圆钢管、矩形钢管或钢管混凝土中的一种或多种；弦杆和腹杆采用焊接连接。优选地，在图18的实施方式中，立体桁架的双上弦杆与一字型组合异形柱的双H型钢肢采用螺栓连接或焊接，立体桁架的下弦杆与一字型组合异形柱的钢管混凝土肢采用螺栓连接或焊接；或者，立体桁架的双上弦杆和下弦杆均与十字型组合异形柱的H型钢肢采用螺栓连接或焊接。平面桁架的上下弦杆与L型、一字型、T型和十字型组合异形柱的H型钢肢采用螺栓连接或焊接。

在如图18所示的实施方式中，经无数次的结构试验和计算机数值模拟的计算结果可知，L型组合异形柱的钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1∶1.5∶1，连接件与H型钢的腹板的连接位置将H型钢的高度分为1∶1的两部分；一字型组合异性柱的钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1∶1.5∶1，连接件与H型钢的腹板的连接位置将H型钢的高度分为1∶1的两部分；T型组合异形柱的钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1∶1.5∶1，连接件与H型钢的腹板的连接位置将H型钢的高度分为1∶1的两部分；十字型组合异形柱的钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1∶1.5∶1，连接件与H型钢的腹板的连接位置将H型钢的高度分为1∶1的两部分。当处于上述数值的组合时，本发明的结构体系的承力性能达到最佳。

根据本发明的组合异形柱还可以与支撑、剪力墙或核心筒组合使用，以形成框架支撑结构体系、框架剪力墙结构体系或框架核心筒结构体系。

在使用本发明的组合异形柱形成结构体系时，由于钢的耐热性能不佳，还可以在H型钢、钢管和连接件表面涂抹防火剂或者外包防火混凝土。根据本发明的防火剂可以由聚醋酸乙烯乳液、云母粉、氢氧化铝、硼砂、碳化硅、氧化镁按照质量比1∶0.6-0.8∶0.2-0.3∶0.15-0.2∶0.1-0.12∶0.06-0.09混合均匀制成。该防火剂能够很好地提高钢结构构件的耐热性能，并且其固化后能够显著提高钢结构构件的外观性能，使其更加美观。使用时，直接将上述防火剂涂抹在钢结构的表面上固化即可。

防火剂的实施例1，其由聚醋酸乙烯乳液、云母粉、氢氧化铝、硼砂、碳化硅、氧化镁按照质量比1∶0.64∶0.22∶0.18∶0.1∶0.06混合均匀制成。

防火剂的实施例2，其由聚醋酸乙烯乳液、云母粉、氢氧化铝、硼砂、碳化硅、氧化镁按照质量比1∶0.7∶0.25∶0.15∶0.1∶0.08混合均匀制成。

防火剂的实施例3，其由聚醋酸乙烯乳液、云母粉、氢氧化铝、硼砂、碳化硅、氧化镁按照质量比1∶0.73∶0.28∶0.17∶0.12∶0.09混合均匀制成。

防火剂的实施例4，其由聚醋酸乙烯乳液、云母粉、氢氧化铝、硼砂、碳化硅、氧化镁按照质量比1∶0.8∶0.2∶0.2∶0.12∶0.07混合均匀制成。

根据本发明的装配有组合异形柱的结构体系的施工方法，其包括以下步骤：

1)在工厂内将连接板与钢管及H型钢连接得到所需类型的组合柱；

2)在施工现场安装固定组合柱；

3)吊装立体桁架和/或平面桁架并与组合柱的H型钢肢和钢管混凝土肢依次连接；

4)在组合柱的钢管内浇筑混凝土，养护、硬化。

如上所述，优选地，其中浇筑的混凝土优选为上文中提到的自密实混凝土。更优选地，在混凝土浇筑完毕后，可以在钢结构的表面涂抹防火剂，以提高结构的耐热性能。

本发明中的装配有组合异形柱的结构体系充分利用了钢管混凝土抗压、抗拉强度高的优势，竖向荷载传递至组合异形柱中的钢管混凝土肢，由钢管混凝土肢承担；组合异形柱中H型钢肢主要承受侧向荷载。本申请结构体系充分利用了钢管混凝土和H型钢的优势，在结构体系和构件层面实现了竖向承重和抗侧向力的分离，具有受力合理、加工制作简便、布置灵活、标准化程度高等诸多优势，具有较好的推广应用前景。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种组合异形柱，其特征在于，包括一个钢管(1)和至少两个H型钢(2)，钢管(1)中浇筑有混凝土(12)，钢管(1)和H型钢(2)之间通过连接件(3)连接，H型钢(2)沿着钢管(1)的周边方向顺序布置。

2.根据权利要求1所述的组合异形柱，其特征在于，钢管的截面形状是圆形或多边形；钢管通过连接件连接到H型钢的腹板和/或翼缘，连接件与H型钢的腹板和/或翼缘垂直或不垂直；连接件是至少一个的平直形和/或弯折形的连接件。

3.一种装配有根据权利要求1或2所述的组合异形柱的结构体系，其特征在于，包括组合异形柱和桁架结构，所述桁架结构包括立体桁架(100)和/或平面桁架(200)；所述组合异形柱的H型钢肢和钢管混凝土肢与桁架结构相连。

4.根据权利要求3所述的结构体系，其特征在于，所述组合异形柱包括L型组合异形柱(10)，所述L型组合异形柱包括一个钢管与两个H型钢，两个H型钢围绕钢管成90度布置，钢管分别通过一个连接件垂直连接在两个H型钢的腹板上，钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1∶0.5-5∶0.2-2，连接件与H型钢的腹板的连接位置将H型钢的高度分为1∶1-3的两部分。

5.根据权利要求4所述的结构体系，其特征在于，所述组合异形柱还包括一字型组合异性柱(20)，所述一字型组合异性柱包括一个钢管与两个H型钢，两个H型钢围绕钢管成180度布置，钢管分别通过一个连接件垂直连接在两个H型钢的腹板上，钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1∶0.5-5∶0.2-2，连接件与H型钢的腹板的连接位置将H型钢的高度分为1∶1-3的两部分。

6.根据权利要求4或5所述的结构体系，其特征在于，所述组合异形柱还包括T型组合异形柱(30)，包括一个钢管与三个H型钢，三个H型钢围绕钢管成T字型布置，钢管分别通过一个连接件垂直连接在三个H型钢的腹板上，钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1∶0.5-5∶0.2-2，连接件与H型钢的腹板的连接位置将H型钢的高度分为1∶1-3的两部分。

7.根据权利要求4或5或6所述的结构体系，其特征在于，所述组合异形柱还包括十字型组合异形柱(40)，所述十字型组合异形柱包括一个钢管与四个H型钢，四个H型钢围绕钢管间隔90度布置，钢管分别通过一个连接件垂直连接在四个H型钢的腹板上，钢管的直径、H型钢的高度和连接件的长度的比值为1∶0.5-5∶0.2-2，连接件与H型钢的腹板的连接位置将H型钢的高度分为1∶1-3的两部分。

8.根据权利要求3所述的结构体系，其特征在于，所述立体桁架由双上弦杆、下弦杆和腹杆组成，所述平面桁架由上弦杆、下弦杆和腹杆组成，所述立体桁架的双上弦杆与组合异形柱的H型钢肢采用焊接和/或螺栓连接，立体桁架的下弦杆与组合异形柱的钢管混凝土肢采用焊接和/或螺栓连接；所述平面桁架的上下弦杆与组合异形柱的H型钢肢采用焊接和/或螺栓连接。

9.根据权利要求3所述的结构体系，其特征在于，钢管中的混凝土为自密实混凝土，由硅酸盐水泥、粉煤灰、粒径为5-10mm的卵石、粒径为3-5mm的砂砾石、减水剂、直径为0.5-1mm的钢纤维、消气剂和水按照质量比为1∶0.32-0.37∶0.21-0.25∶0.15-0.17∶0.08-0.1∶0.1-0.15∶0.03-0.05∶0.23-0.26混合均匀制成。

10.一种根据权利要求3-9中任一项所述的结构体系的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在工厂内将连接板与钢管及H型钢连接得到所需类型的组合柱；

2)在施工现场安装固定组合柱；

3)吊装立体桁架和/或平面桁架并与组合柱的H型钢肢和钢管混凝土肢依次连接；

4)在组合柱的钢管内浇筑混凝土，养护硬化后得到装配有组合异形柱的结构体系。