CN208501895U - 一种部分预制装配型钢混凝土混合柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型采用部分预制装配部分现浇的思想，公开了一种部分预制装配型钢混凝土混合柱，其包括有预制高性能混凝土空心柱；沿柱长方向设置于预制高性能混凝土空心柱中的纵筋、型钢与钢板，其中钢板设着于型钢上形成蜂窝状空心结构；等间距铺设的箍筋；填充于预制高性能混凝土空心柱中心空腔的现浇混凝土；以及沿柱长方向设置于上、下部预制高性能混凝土空心柱两端的端板和高强螺栓；本实用新型还提供了其施工方法。本实用新型具有自重轻，承载力高，不需内部支模，提升施工速度，减小施工现场结构装配难度，同时改善构件在运输与吊装过程中变形能力，降低吊装难度等优点，全面增强了部分预制装配型钢混凝土构件的受力性能和使用性能。

Description

一种部分预制装配型钢混凝土混合柱

技术领域

本发明属于建筑技术领域，特别涉及一种部分预制装配型钢混凝土混合柱。

背景技术

型钢混凝土结构(常译为Steel Reinforced Concrete Structure)又称钢骨混凝土结构或劲性钢筋混凝土结构，简称SRC结构，是指在混凝土中配置有型钢、并配有一定的纵向钢筋和箍筋的结构。与钢结构相比，型钢混凝土结构外部包裹有钢筋混凝土，能显著改善型钢的平面扭转屈曲性能，同时提高了结构的耐久性和耐火性；与钢筋混凝土结构相比，型钢混凝土结构能够有效的减小截面尺寸并提高抗震性能。型钢混凝土结构以其优越的受力性能和相对较低的经济成本受到工程师的青睐。我国型钢混凝土结构发展迅猛，在超高层、大跨结构及重载工业建筑等领域发展应用日趋广泛，如广州国际汽车大厦、上海世界金融大厦、西安信息中心大厦、上海森茂大厦、上海金茂大、厦上海环球金融中心等工程均采用型钢混凝土结构。但型钢混凝土结构施工工序繁多且构造连接复杂，导致型钢混凝土结构推广应用受到极大制约。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种部分预制装配型钢混凝土混合柱，采用部分预制装配部分现浇的思想，在工厂预制的型钢混凝土混合柱，可在工地现场安装并浇筑混凝土，通过端板与高强螺栓与上下柱连接，也可通过高强螺栓与外伸钢梁与梁、板进行连接，适合于各种工程情况需求，施工简洁、成本低廉、性能优良。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种部分预制装配型钢混凝土混合柱，其特征在于，包括：

预制高性能混凝土空心柱1；

沿柱长方向设置于预制高性能混凝土空心柱1中的纵筋2；

沿柱长方向设置于预制高性能混凝土空心柱1中的型钢3；

沿柱长方向设置于预制高性能混凝土空心柱1中的型钢3上的钢板4；

等间距铺设于预制高性能混凝土空心柱1横截面上的箍筋5，其中纵筋2和型钢3均位于箍筋5的包围之中；

填充于预制高性能混凝土空心柱1中的中心空腔的现浇混凝土6；

设置于预制高性能混凝土空心柱1上下两端的端板7；

以及，

设置于端板7上的用于连接相邻预制高性能混凝土空心柱1的高强螺栓8。

所述型钢3为工字钢，或者由两个工字钢呈十字交错构成。

所述型钢3在柱长方向上，伸出预制高性能混凝土空心柱1的两端。

所述钢板4通过焊接方式沿柱长方向布置在型钢3上，形成环形蜂窝状空心结构。

所述箍筋5为焊接复合箍筋或连续螺旋高强箍筋。

所述现浇普通混凝土6所采用的混凝土为普通混凝土、再生混凝土、轻骨料混凝土、橡胶混凝土、吸声混凝土或保温隔热混凝土。

所述端板7焊接在伸出的型钢3和钢板4上，通过焊接和高强螺栓8连接。

本发明还提供了所述部分预制装配型钢混凝土混合柱的施工方法，步骤如下：

1)、在工厂，将钢板4通过焊接方式沿柱长方向布置在型钢3上，形成环形蜂窝状空心结构；将端板7焊接在型钢3与钢板4组成的环形蜂窝状空心结构两端；在钢板4与型钢3形成的环形蜂窝状空心结构外侧支模浇筑高性能混凝土空心柱1，并置入纵筋2和箍筋5，完成预制部分；

2)、在现场，安装带有纵筋2、型钢3、钢板4、箍筋5和端板7的预制高性能混凝土空心柱1；将设置于上部预制高性能混凝土空心柱1下端的端板7和设置于下部预制高性能混凝土空心柱1上端的端板7，通过焊接和高强螺栓8连接；

3)、在现场，向下部预制高性能混凝土空心柱1中心的蜂窝状空腔中浇筑现浇普通混凝土6，形成型钢混凝土混合柱；

4)、在现场，将端板7通过焊接和高强螺栓8与组合柱或钢柱直接连接；通过外伸钢梁与高强螺栓与钢梁进行连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)施工过程简便。部分预制装配型钢混凝土混合柱各部分均在工厂预制生产完成，且型钢与钢板形成环形蜂窝状空心结构，免去了在浇筑高性能混凝土空心柱过程中的内部支模步骤。在工地，首先将预制的上、下柱通过端板的焊接和高强螺栓连接起来，再浇筑下部高性能混凝土空心柱的内部空心部分，即形成型钢混凝土混合柱。通过将预制部分的端板与节点或钢柱通过开孔钢板焊接和高强螺栓连接，即完成型钢混凝土混合柱施工安装。与传统型钢混凝土柱施工安装相比，现场不用绑扎钢筋、支模、拆模和架设柱下临时支撑。经合理设计，型钢混凝土混合柱的施工安装将与钢柱同样方便和快捷，施工性能将大为提高。

2)施工质量优良。在传统型钢混凝土柱施工中，由于型钢混凝土柱施工工序多、施工难度大，常出现型钢混凝土柱腹板中混凝土振捣差、混凝土强度不足和柱中钢筋错位等质量问题，施工质量不易控制。而在部分预制装配型钢混凝土混合柱中，高性能混凝土空心柱为工厂预制，混凝土浇筑振捣方便并且可采用蒸汽养护，混凝土施工质量易于控制，尤其对于采用高性能混凝土时，部分预制装配型钢混凝土混合柱在施工质量控制方面优势更加明显。

3)承载力与综合功能提升。型钢混凝土混合柱下部受力较大区域，柱中浇筑有普通混凝土，型钢与钢板形成的环形蜂窝状空心结构可以对核心区混凝土产生环向约束力，预制高性能混凝土空心柱可对内部型钢产生环向约束力，内部焊接的钢板参与了柱的承重，同时为型钢提供了侧向约束力，从而大幅度提高了柱子的承载能力；内部型钢与钢板焊接形成环形蜂窝状空心结构，免去了在施工过程中的内部支模步骤，并能有效减轻结构的自重，提高了结构的整体性能和抗震性能；在型钢混凝土混合柱中可以在预制部分采用高性能混凝土，现浇部分采用普通强度混凝土，二者混凝土强度等级可以不同。因此，在实际工程应用中，楼板混凝土选择时可以不受柱中混凝土强度限制，选用不同特性的各种类型混凝土，有效提升结构使用功能需求。例如对于型钢混凝土混合柱的现浇部分混凝土，可以采用再生混凝土来节约资源能源；也可采用轻骨料混凝土减轻自重；可以采用橡胶混凝土或吸声混凝土提高减振隔音效果；可以采用保温隔热混凝土提高保温性能。

总体来讲，部分预制装配型钢混凝土混合柱与传统型钢混凝土柱相比，简化了施工工序和施工难度，能有效解决长期制约传统型钢混凝土柱推广应用的关键难题，并且能充分发挥和有效提升传统型钢混凝土柱在受力性能、耐久性能、耐火性能和经济性能等方面的显著优势，可以广泛应用于各类钢筋混凝土和钢结构建筑中，尤其适用超高层、大跨结构及重载工业建筑。因此，对部分预制装配型钢混凝土混合柱开展深入研究以促进其推广应用极具工程实际意义。

附图说明

图1是本发明部分预制装配型钢混凝土混合柱的结构示意图。

图2是本发明部分预制装配型钢混凝土混合柱的正立面图。

图3是本发明部分预制装配型钢混凝土混合柱A-A剖面示意图

图4是本发明部分预制装配型钢混凝土混合柱B-B剖面示意图。

图5是本发明部分预制装配型钢混凝土混合柱C-C剖面示意图。

图6是本发明部分预制装配型钢混凝土混合柱开孔端板截面示意图。

图7是本发明部分预制装配型钢混凝土混合柱与钢梁的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

本发明部分预制装配型钢混凝土混合柱，采用部分预制装配部分现浇的思想，由预制部分和现浇部分组成，如图1至图5所示，包括：

预制高性能混凝土空心柱1；沿柱长方向设置于预制高性能混凝土空心柱1中的纵筋2；沿柱长方向设置于预制高性能混凝土空心柱1中的型钢3；沿柱长方向设置于预制高性能混凝土空心柱1中的型钢3上的钢板4；等间距铺设于预制高性能混凝土空心柱1横截面上的箍筋5，其中纵筋2和型钢3均位于箍筋5的包围之中；填充于预制高性能混凝土空心柱1中的中心空腔的现浇混凝土6；设置于预制高性能混凝土空心柱1两端的端板7；以及，设置于端板7上的高强螺栓8。其中，预制高性能混凝土空心柱1、纵筋2、型钢3、钢板4、箍筋5和端板7组成预制部分，而现浇部分主要是现浇混凝土6。

其中，型钢3由两个工字钢呈十字交错构成，型钢3在柱长方向上，伸出预制高性能混凝土空心柱1的两端，钢板4通过焊接方式沿柱长方向布置在型钢3上，形成环形蜂窝状空心结构。箍筋5为焊接复合箍筋或连续螺旋高强箍筋。现浇普通混凝土6所采用的混凝土根据不同的需求可以为普通混凝土、再生混凝土、轻骨料混凝土、橡胶混凝土、吸声混凝土或保温隔热混凝土。端板7为开孔端板，焊接在伸出的型钢3和钢板4上，沿柱长方向设置于上部预制高性能混凝土空心柱1下端的端板7和设置于下部预制高性能混凝土空心柱1上端的端板7，通过焊接和高强螺栓8连接。

本发明预制高性能混凝土空心柱1、纵筋2、型钢3、钢板4、箍筋5和端板7在工厂一次性预制成型，得到预制装配型钢混凝土空心柱。将成型的预制装配型钢混凝土空心柱运送至施工现场，通过焊接和高强螺栓将上下两部分端板连接起来，浇筑内部混凝土，形成型钢混凝土混合柱；再与柱、梁等拼接。本发明采用部分预制装配的思想，可获得更加的整体性能。

本发明具体施工方法为：

1)、在工厂，将钢板4通过焊接方式沿柱长方向布置在型钢3上，形成环形蜂窝状空心结构；将端板7焊接在型钢3与钢板4组成的环形蜂窝状空心结构两端；在钢板4与型钢3形成的环形蜂窝状空心结构外侧支模浇筑高性能混凝土空心柱1，并置入纵筋2和箍筋5，完成预制部分；

2)、在现场，安装带有纵筋2、型钢3、钢板4、箍筋5和端板7的预制高性能混凝土空心柱1；将设置于上部预制高性能混凝土空心柱1下端的端板7和设置于下部预制高性能混凝土空心柱1上端的端板7，通过焊接和高强螺栓8连接；

3)、在现场，向下部预制高性能混凝土空心柱(1)中心的蜂窝状空腔中浇筑现浇普通混凝土6，形成型钢混凝土混合柱；

4)、在现场，将端板7通过焊接和高强螺栓8与组合柱或钢柱直接连接；通过外伸钢梁与高强螺栓与钢梁进行连接。

综上，本发明部分预制装配型钢混凝土混合柱采用高性能混凝土，有较好的耐久性和延性，同时预制高性能混凝土空心柱可对内部型钢产生环向约束力，内部焊接的钢板参与受力，同时为型钢和内部浇筑混凝土提供了侧向约束力，从而大幅度提高其承载能力，型钢和钢板对预制高性能混凝土空心柱部分提供一定的防止侧向破坏作用。

本发明内部型钢与钢板焊接形成环形蜂窝状空心结构，免去了在施工过程中的内部支模步骤，并能有效减轻结构的自重，提高了结构的整体性能和抗震性能，并改善构件在运输与吊装过程中变形能力，降低了吊装难度，实现预制型钢混凝土构件受力性能和使用性能全面增强提高，形成一种新型高效的部分预制装配型钢混凝土混合柱技术。本发明所提出的部分预制装配型钢混凝土混合柱技术具有施工方便、适用性广、结构自重轻、承载能力高、抗震性能好等诸多显著性能优势，可以广泛应用建筑、厂房、桥柱等各种钢筋混凝土工程结构，具有广泛应用前景，具有重要的工程实践意义和社会经济效益。

Claims (8)

1.一种部分预制装配型钢混凝土混合柱，其特征在于，包括：

预制高性能混凝土空心柱(1)；

沿柱长方向设置于预制高性能混凝土空心柱(1)中的纵筋(2)；

沿柱长方向设置于预制高性能混凝土空心柱(1)中的型钢(3)；

沿柱长方向设置于预制高性能混凝土空心柱(1)中的型钢(3)上的钢板(4)；

等间距铺设于预制高性能混凝土空心柱(1)横截面上的箍筋(5)，其中纵筋(2)和型钢(3)均位于箍筋(5)的包围之中；

填充于预制高性能混凝土空心柱(1)中的中心空腔的现浇混凝土(6)；

设置于预制高性能混凝土空心柱(1)上下两端的端板(7)；

以及，

设置于端板(7)上的用于连接相邻预制高性能混凝土空心柱(1)的高强螺栓(8)。

2.根据权利要求1所述部分预制装配型钢混凝土混合柱，其特征在于，所述型钢(3)为工字钢。

3.根据权利要求1所述部分预制装配型钢混凝土混合柱，其特征在于，所述型钢(3)由两个工字钢呈十字交错构成。

4.根据权利要求1或2或3所述部分预制装配型钢混凝土混合柱，其特征在于，所述型钢(3)在柱长方向上，伸出预制高性能混凝土空心柱(1)的两端。

5.根据权利要求1或2或3所述部分预制装配型钢混凝土混合柱，其特征在于，所述钢板(4)通过焊接方式沿柱长方向布置在型钢(3)上，形成环形蜂窝状空心结构。

6.根据权利要求1所述部分预制装配型钢混凝土混合柱，其特征在于，所述箍筋(5)为焊接复合箍筋或连续螺旋高强箍筋。

7.根据权利要求1所述部分预制装配型钢混凝土混合柱，其特征在于，所述现浇混凝土(6)所采用的混凝土为普通混凝土、再生混凝土、轻骨料混凝土、橡胶混凝土、吸声混凝土或保温隔热混凝土。

8.根据权利要求1所述部分预制装配型钢混凝土混合柱，其特征在于，所述端板(7)焊接在伸出的型钢(3)和钢板(4)上，通过焊接和高强螺栓(8)连接。