CN110805166A - 一种装配式排钢管混凝土柱、墙结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装配式排钢管混凝土柱、墙结构，包括一排竖直设置的钢管、灌注在至少一个钢管内的填充材料、用于连接钢管的连接约束件。其采用钢管、填充材料和连接约束件的结构，钢管对填充材料提供约束力，内部填充材料对钢管提供支撑，两者协同工作，提高结构承载力和抗震性能，大幅降低用钢量、减轻震害、降低资源能源消耗、减少建筑垃圾、降低环境污染、实现绿色环保。

Description

一种装配式排钢管混凝土柱、墙结构

技术领域

本发明涉及建筑领域，更具体的说是涉及一种装配式排钢管混凝土柱、墙结构。

背景技术

目前，以预制构件为主要受力构件经装配/连接而成的装配式混凝土结构，在工程中得到了大量应用。在装配式建筑结构中，剪力墙作为承受风荷载或地震作用引起的水平荷载和竖向荷载的关键构件，其一般采用混凝土剪力墙、钢板剪力墙、钢板混凝土剪力墙、方钢管束剪力墙等结构。但是，混凝土剪力墙钢筋连接困难、连接质量难以检测；钢板剪力墙存在用钢量大、焊接工作量大、施工困难等缺点；钢板混凝土剪力墙由内置钢板及外包混凝土组成，内置钢板焊接工作量大，外包混凝土钢筋绑扎，连接困难，施工速度慢；方钢管束剪力墙中方钢管对混凝土约束较弱，用钢量较大，连接节点焊接困难。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供一种装配式排钢管混凝土柱、墙结构。

本发明通过下述技术方案实现：

一种装配式排钢管混凝土柱、墙结构，关键特征包括：

一排竖直设置的钢管；

灌注在至少一个钢管内的填充材料；

用于连接钢管的连接约束件。

本方案的柱、墙结构采用钢管、填充材料和连接约束件的结构，填充材料灌注在钢管内，钢管对填充材料提供约束力，大大提高结构承载力，可大幅度节省材料用量；内部填充材料对钢管提供支撑，保证钢管的局部稳定性。钢管通过连接约束件连接，既能提高钢管承载力，又能协调圆钢管整体变形，同时防止施工荷载下钢管局部屈曲。通过本方案的结构，可以解决传统装配式钢板剪力墙的缺点，具有用钢量省、焊接工作量小、施工简单、产业化程度高等优点，提高施工速度，并提升建筑产业化水平。也可以解决钢筋混凝土剪力墙连接部位现场支模困难、钢筋套筒灌浆质量难以检测、连接节点钢筋密集等一系列问题，可提高施工速度，并提升建筑产业化水平。由于填充材料灌注在钢管内，可提高钢管对填充材料的约束力，解决方钢管束剪力墙中用钢量较大，连接节点焊接困难的问题。故整体上，采用本方案结构，可以充分发挥钢材与填充材料的材料性能优势，两者协同工作，提高结构承载力和抗震性能，大幅降低用钢量、减轻震害、降低资源能源消耗、减少建筑垃圾、降低环境污染、实现绿色环保。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明采用钢管、填充材料和连接约束件的结构，钢管对填充材料提供约束力，内部填充材料对钢管提供支撑，两者协同工作，提高结构承载力和抗震性能，大幅降低用钢量、减轻震害、降低资源能源消耗、减少建筑垃圾、降低环境污染、实现绿色环保。

2、采用本方案的结构，焊接工作量小、施工简单、可提高产业化程度，且可解决连接部位现场支模困难、钢筋套筒灌浆质量难以检测、连接节点钢筋密集、连接节点焊接困难等一系列问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为连接约束件的一实施例结构图。

图4为连接约束件的另一实施例结构图。

图5为采用穿孔塞焊方式时钢管与连接约束件的结构示意图。

图6为采用连接件施加预应力方式时钢管与连接约束件的结构示意图。

图7为实施例3中的结构示意图。

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，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1、2所示的一种装配式排钢管混凝土柱墙结构，包括钢管2、填充材料3、连接约束件1。钢管2有一排也可以有多排，根据具体情况可灵活设置为一字形、L形、T形、十字形、U形、Z形、C形等，在此不做限定；相邻两个钢管2之间的净距为2-20cm，以保证竖向构件连接有足够的可操作空间,要求较高时，也可超过20cm。填充材料3可以是混凝土、砂浆或其他水泥基材料，可灌注在一个钢管2内，也可灌注在多个或者全部的钢管2内，具体灌注数量，根据具体使用情况来定。连接约束件用于连接钢管，以提高钢管承载力，协调圆钢管整体变形，防止施工荷载下钢管局部屈曲。上述结构与国家建筑工业化政策非常契合，是优质的装配式工业化结构。

实施例2

基于上述实施例1的结构，本实施例公开一连接约束件1的具体实施方式，即连接约束件1包括用于包覆钢管的约束部11和连接约束部11的连接件12。连接约束件1 可采取普通钢材保证排钢管共同工作，也可以局部采用低强钢等形成耗能构件与排钢管共同工作。

钢管可以是圆钢管、方钢管，根据钢管形状的不同，约束部结构不同。优选的，采用圆钢管、方钢管等封闭环状钢管，避免在内部灌注素混凝土时搭建模板。如图2、3、4、5所示，当钢管2为圆钢管，约束部11包括至少两个弧形段钢板。弧形段可以是半圆形，也可以是其他弧度的弧形结构。具体的，如图3所示，约束部11采用两个半圆形钢板，连接件12采用钢板，连接件两端与相连两个钢管同一侧的约束部11连接即相邻两个钢管之间设置有两个连接件，两个连接件根据固定方式不同，其间距不同；也可如图4所示，采用闭合圆环钢板，相邻两个钢管外的闭合圆环钢板通过钢板连接件连接。

钢管2与连接约束件1之间通过多种方式连接，为了保证两者的可靠连接，可采用图5所示的角焊方式连接；也可采用如图2所示的穿孔塞焊方式连接；也可采用如图6所示的通过连接件4施加预应力方式连接，此处的连接件4为螺栓或铆钉。

上述是单排连接约束件1的结构，连接约束件1根据情况可沿着竖向设置多排。设置多排时，为了节约材料且增强钢管的连接性能、提高钢管局部防屈曲性能，相邻两排连接约束件1之间的竖向距离在20-100cm。

上述基材可直接采用自动化生产线生产，无需现场配置钢筋，混凝土可在工厂填充浇筑，也可以在现场浇筑，也可以部分工厂浇筑部分现场浇筑。可实现结构构件轻便化，便于运输、吊装和安装。采用本实施例的结构搭建的墙或柱，可以充分发挥钢材轻质、高强、抗震性能好，混凝土刚度大的优点；避免了钢构件稳定性差，混凝土脆性破坏及刚度退化快的缺点；上述结构对建筑适应性强，既可以满足结构抗侧的需求，又可以提高建筑布局的灵活性，墙体厚度和形状可灵活地按需调整，可满足各种复杂建筑平立面要求，满足不同建筑形式和建筑高度要求，可实现室内大空间，满足不同时期、不同人群对建筑室内空间的划分要求，可以应用于各种住宅剪力墙、公共建筑剪力墙、高层和超高层核心筒，有利于降低结构造价、提高生产和施工效率、节省建筑空间、提高建筑品质。

实施例3

为了增强墙、柱结构的结构稳定性、耐久性和防火性能，可设置叠合混凝土、防火、防腐等结构。具体的，如图7所示，防火、防腐结构包括包覆在一排钢管外的防火板5和灌注在防火板5与钢管2之间的叠合填充材料6。防火板5可采用纤维增强覆面板，该板材强度高、刚度大，可充当叠合填充材料6浇筑模板。叠合填充材料6同样可采用混凝土、砂浆或其他水泥基材料，采用混凝土浇筑构成叠合钢筋混凝土层。也可在一排钢管2之间连接有受力钢筋7，受力钢筋7与一排钢管2之间均相切。通过钢管外包结构，满足建筑美观性的要求；通过配置受力钢筋、叠合混凝土与排钢管墙、柱整体共同作用，形成排钢管混凝土叠合柱、墙结构。

特别的，由于设置了叠合钢筋混凝土层，对于连接约束件要求可降低。连接约束件可采用以下方式：全部用前述钢板；用约束箍筋替代钢板，与图3、4结构相同；约束箍筋与钢板交替布置。

排钢管、连接约束件、纤维增强覆面防火板以及现场混凝土浇筑施工必要的连接措施等，可统一在工厂内加工完成，现场只需完型钢成少量钢管连接、钢管内外混凝土浇筑等少量工作，从而大大提高建筑工程的产业化程度。

采用上述结构，全部构件和部件可标准化设计、工厂化生产、装配化施工、信息化管理，可大量节省劳动力、降低劳动强度、提高生产效率、加快建造速度、提高工程质量、延长建筑使用寿命。结构与国家建筑工业化政策非常契合，是优质的装配式工业化结构，能够充分发挥钢材与混凝土的材料性能优势，充分发挥圆钢管和约束构件组成的结构单元的约束作用，与混凝土协同工作，可提高结构承载力和抗震性能，并能大幅降低用钢量、减轻震害、降低资源能源消耗，并可减少建筑垃圾、降低环境污染、实现绿色环保，从而提高经济效益和社会经济。对建筑适应性强，既可以满足结构抗侧的需求，又可以提高建筑布局的灵活性，墙体厚度和形状可灵活地按需调整，可满足各种复杂建筑平立面要求，满足不同建筑形式和建筑高度要求，可实现室内大空间，满足不同时期、不同人群对建筑室内空间的划分要求，可以应用于各种住宅剪力墙、公共建筑剪力墙、高层和超高层核心筒，有利于降低结构造价、提高生产和施工效率、节省建筑空间、提高建筑品质。其可设计与室内墙体和梁等厚，不存在露梁露柱等影响室内空间的问题；可以为设备管线预留线槽，有利于实现建筑、装修一体化设计和施工。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种装配式排钢管混凝土柱、墙结构，其特征在于，包括：

一排竖直设置的钢管(2)；

灌注在至少一个钢管(2)内的填充材料（3）；

用于连接钢管(2)的连接约束件(1)。

2.根据权利要求1所述的一种装配式排钢管混凝土柱、墙结构，其特征在于，所述连接约束件(1)包括用于包覆钢管(2)的约束部（11）和连接约束部（11）的连接件（12）。

3.根据权利要求2所述的一种装配式排钢管混凝土柱、墙结构，其特征在于，所述钢管(2)为圆钢管，所述约束部（11）包括至少两个弧形段。

4.根据权利要求2所述的一种装配式排钢管混凝土柱、墙结构，其特征在于，所述钢管(2)为圆钢管，所述约束部（11）为圆环。

5.根据权利要求2所述的一种装配式排钢管混凝土柱、墙结构，其特征在于，所述钢管(2)与连接约束件(1)之间通过角焊、穿孔塞焊或通过连接件（4）施加预应力方式连接。

6.根据权利要求1所述的一种装配式排钢管混凝土柱、墙结构，其特征在于，所述连接约束件(1)竖向设置有多排，相邻两排连接约束件(1)之间的竖向距离在20-100cm。

7.根据权利要求1所述的一种装配式排钢管混凝土柱、墙结构，其特征在于，所述钢管(2)外设置有防火、防腐结构。

8.根据权利要求7所述的一种装配式排钢管混凝土柱、墙结构，其特征在于，所述防火、防腐结构包括包覆在一排钢管(2)外的防火板（5）和灌注在防火板（5）与钢管(2)之间的叠合填充材料（6）。

9.根据权利要求1所述的一种装配式排钢管混凝土柱、墙结构，其特征在于，一排钢管(2)外侧之间连接有受力钢筋（7）。

Images