[发明专利]设对拉片型钢焊接矩形钢管混凝土柱

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑结构承重构件，特别是涉及一种矩形钢管混凝土柱。

背景技术

矩形钢管混凝土是由外部的矩形钢管和内部浇筑的混凝土共同组成。近年来，由于矩形钢管混凝土结构兼有钢结构和混凝土结构的优点，承载力高，抗震性能好，且能够降低工程造价、缩短工期、节约材料、减少耗能等特点，越来越被广泛地应用于民用与工业建筑之中。

在我国的《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CEC 159：2004)中，钢管是通过四块钢板1直角焊接而成，焊接处为直角焊缝2，其截面为矩形，见附图1；同时规程中规定“当矩形钢管混凝土构件截面最大边尺寸不小于800mm时，宜采取在柱子内壁上焊接栓钉、纵向加劲肋3等构造措施”，见附图2；以及“钢管壁厚不宜小于4mm”。

矩形钢管混凝土柱之所以具有较高承载力，是由于外部钢管的存在限制了内部混凝土4在轴向压力下沿柱全长的截面横向变形，使混凝土分别处于三向、两向和单向受压状态，从而提高了混凝土的承载力；同时又由于混凝土阻碍了钢管向内的屈曲变形，使钢管屈曲模式发生改变，也使钢管的竖向承载力得到提高；因此，矩形钢管混凝土柱的承载力大于相同截面的矩形混凝土柱与空钢管轴压承载力之和。理论分析和试验结果表明：轴压矩形钢管混凝土柱的钢管在四角处受混凝土横向水平力最大(给混凝土提供的紧箍力最大)，由于矩形钢管混凝土柱的钢管绝大部分是由四块钢板通过焊接组成，考虑到焊缝质量难以保证以及焊接引起的残余应力影响，钢管四角处的四道纵向直角焊缝就成为整个构件的薄弱部位，见附图3。

在现阶段实际应用中，矩形钢管混凝土结构主要用于高层和超高层建筑，柱的截面尺寸一般均大于800mm的限制，因此均需要采用在“在柱子内壁上焊接栓钉、纵向加劲肋等构造措施”，这样大大增加了纵向加劲肋与钢板的焊缝5数量，同时给工厂加工带来了很大困难，见附图4。而“钢管壁厚不宜小于4mm”的规定，使得矩形钢管混凝土在低层建筑的应用中建筑造价比较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矩形钢管混凝土柱，该柱钢管截面由带肋型钢与横向设置的对拉片通过焊接组成，使焊缝位置不再位于受力最大的四角位置，而改设在管壁中部受力较小的部位，极大消除了焊缝及焊接残余应力对构件承载力的不利影响，同时，可减小钢管壁厚和焊缝数量，增加管壁中部对混凝土的约束力，提高整个构件的承载力。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

设对拉片型钢焊接矩形钢管混凝土柱，由钢管和混凝土组成，其中钢管由带肋型钢和横向设置的对拉片焊接而成。

如上所述的设对拉片型钢焊接矩形钢管混凝土柱，型钢为直肋或斜肋型。

本发明的优点与效果是：

1.本发明避免了在普通矩形钢管混凝土柱中钢管由四块钢板于角部焊接后形成的整体构件的薄弱部位，使焊缝位置不再位于受力最大的四角位置，而改设在管壁中部受力较小的部位，极大消除了焊缝及焊接残余应力对构件承载力的不利影响；

2.本发明可减少一半的焊缝数量，便于工厂加工；

3.本发明中，由于管壁中部型钢肋对管壁的支撑作用以及对拉片对管壁的拉结作用，可以增加管壁中部对混凝土的约束力，提高整个构件的承载力；

4.本发明采用了带肋型钢组成钢管，钢管厚度可从原来的由柱截面钢板宽度控制，改为受带肋型钢宽度控制，可以使钢管的壁厚减少，节约钢材，突破钢板厚度不小于4mm的限制，为矩形钢管混凝土在低层建筑中的应用提供了空间。

附图说明

图1为我国《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CEC 159：2004)中钢管截面形式；

图2为我国《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CEC 159：2004)中设置钢管内壁纵向加劲肋截面形式。

图3为我国《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CEC 159：2004)中钢管截面四角焊缝节点；

图4为我国《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CEC 159：2004)中钢管内壁加劲肋焊接节点；

图5为本发明中直肋型钢截面形式；

图6为本发明中直肋型钢截面形式；

图7为本发明中斜肋型钢截面形式；

图8为本发明中斜面型钢截面形式；

图9为本发明中对拉片的示意图；

图10为本发明设对拉片直肋型钢焊接方形钢管混凝土柱截面形式；

图11为本发明设对拉片直肋型钢焊接矩形钢管混凝土柱截面形式；

图12为本发明设对拉片斜肋型钢焊接方形钢管混凝土柱截面形式；

图13为本发明设对拉片斜肋型钢焊接矩形钢管混凝土柱截面形式；