[发明专利]一种建筑组合构件及组合型钢

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑构件，具体地涉及一种建筑组合构件及一种组合型钢。

背景技术

目前，钢与混凝土组合结构在许多国家的建筑业得到迅速发展，其优点也为越来越多的人们所认识，如节约钢材、提高混凝土利用效率、降低造价、抗震性能好和施工方便等。

但上述优点仅是原则论述，具体的发挥是要通过符合使用环境的、适宜的结构设计技术来实现。

在《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002中涉及到“型钢混凝土构件”。它的特点是可以降低结构自重、减少结构断面尺寸、加快施工进度等。其构件可以按照型钢的断面分为两类：一类为型钢断面内部无封闭空腔的构件，混凝土对型钢的保护作用较好，但型钢对混凝土的约束作用较弱，不能大幅提高混凝土的承载力，各种材料的利用效率不高；另一类为型钢断面内部有封闭空腔的构件，型钢对空腔内混凝土的约束作用较强，但与混凝土梁或钢梁连接的节点较为复杂，节点用钢量增加，不利于施工。

中国专利申请98113738.5公开了一种“钢管高强砼核心柱结构设计方法”。该技术方案的特点是：由外到内依次为外围钢筋砼、核心钢管、管内砼组合而成，核心钢管对管内高强砼的约束作用较强，弥补了高强砼脆性大的缺点，柱结构的抗水平荷载能力及延性均好于普通高强钢筋砼柱结构。它属于型钢断面内部有封闭空腔的构件，缺点是与混凝土梁连接的节点复杂、用钢量大、不利于施工，也不便于与钢梁进行连接。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种建筑业用的新型钢与混凝土组合构件及应用所述组合构件的设计方法，既可以提高混凝土的承载能力以及型钢对混凝土的约束力，还可使连接节点简单、便于与钢梁连接和有利于施工。

为实现上述目的，本发明提供了一种建筑组合构件，包括组合型钢和与所述组合型钢紧密结合的混凝土层，所述组合型钢包括中心型钢和固定连接在所述中心型钢周缘的若干外围型钢，所述中心型钢沿其轴线方向具有封闭空腔，所述外围型钢为实心结构。

在所述封闭空腔内组合有混凝土。

在所述组合型钢的周围紧密结合有钢筋混凝土层并形成四边形、圆形或多边形的截面轮廓。

所述中心型钢为中心钢管，所述外围型钢为T形钢，其数量为1-8个，所述T形钢的小截面端焊接连接在所述钢管的周缘上。

所述中心钢管的内径为所述建筑组合构件轴向压力组合值与中心钢管的抗压强度设计值比值的平方根的1-1.4倍。所述中心钢管的外径与其壁厚的比值为25-35。

所述T形钢的翼缘厚度是其腹板厚度的1.8-2倍。

本发明还提供了一种组合型钢，包括中心型钢和固定连接在所述中心型钢周缘的若干外围型钢，所述中心型钢沿其轴线方向具有封闭空腔，所述外围型钢为实心结构。

所述中心型钢为中心钢管，所述外围型钢为T形钢。

所述中心钢管的外径与其壁厚的比值为25-35。

所述T形钢的翼缘厚度是其腹板厚度的1.8-2倍。

所述T形钢为1-8个，所述T形钢的小截面端焊接连接在所述中心钢管的周缘上。

优选地，本发明建筑组合构件的有关参数选择如下：

a.初选中心钢管内径：

依据框架柱的轴力组合值和钢材的强度等级，初选中心钢管内径，内径一般为轴力组合值与钢材抗压强度设计值比值的平方根的1-1.4倍，对框架柱的侧向刚度要求尽量大时，取下限；无要求时，取上限。

b.选中心钢管：

按照钢管直径与壁厚的比值在25-35之间，选择中心钢管。一般情况，钢管直径在200-650mm之间，壁厚在8-25mm之间。

c.选钢管内混凝土的强度等级：

一般情况，混凝土的强度等级在C60-100之间。钢材采用Q235时，混凝土采用C75；钢材采用Q345时，混凝土采用C100。

d.初选T形钢：

依据框架柱的轴力组合值与中心钢管、钢管内混凝土的抗力值之差，初选T形钢。一般情况，T形钢采用4个，翼缘厚度约为腹板厚度的2倍，腹板厚度取腹板宽度的1/30-40。

e.选T形钢：

按照组合型钢截面外轮廓尺寸要符合100mm的模数，调整T形钢腹板的长度，选择T形钢。

本发明提供的建筑组合构件中的组合型钢由两部分组成，核心部分为有封闭空腔的型钢-钢管，外围部分为无封闭空腔的型钢-T形钢，钢管与T形钢采用焊接连接，T形钢的数量可为1-8个。