[发明专利]端部开孔斜拉肋矩形钢管约束混凝土柱

说明书

技术领域

本发明属于建筑结构领域，特别涉及一种钢-混凝土组合建筑构件。

背景技术

钢筋混凝土柱是工程中应用最广泛的结构柱形式，但在高层建筑中，钢筋混凝土柱存在截面大、轴压比限值低、抗震性能不足等缺点。在钢筋混凝土柱外设置钢管，形成钢管约束混凝土柱，可有效提高柱子的承载力和延性，提高柱子的轴压比限值，降低柱截面尺寸，提高柱子抗震性能。当钢管约束混凝土柱的外包钢管为圆形时，钢管对核心混凝土的约束均匀，可充分利用钢管抗拉强度，经济效益较好；而使用矩形外包钢管约束混凝土相对于圆形钢管约束混凝土具有截面开展、节点构造简单、易于装修等优点，因此在实际工程中有良好的应用前景。但问题是当钢管为矩形时，对核心混凝土的约束不均匀，不能充分利用钢管抗拉强度，钢管宽厚比降低，用钢量提高，致使经济效益较差。

发明内容

本发明的目的是，为解决矩形钢管约束混凝土柱的外包钢管对核心混凝土约束不足的问题，提供了一种设置端部开孔斜拉肋的矩形钢管约束混凝土柱，使混凝土的整体性更强，并增强对核心混凝土的约束效果，进而提高经济效益。

本发明的主要技术方案是，将外包矩形钢管分为上下两段，在上段钢管和下段钢管端部设置开孔斜拉肋，斜拉肋与矩形钢管直角的相邻两边形成三角形，下段钢管的斜拉肋为全高设置；上段钢管的斜拉肋设置在顶部；在矩形钢管内部设置有贯穿钢管两端的纵向钢筋和箍筋的组合；在钢管与钢筋和箍筋组合的空间中浇筑有混凝土。

本发明的端部开孔斜拉肋矩形钢管约束混凝土柱具有下列优点：

1、钢管设置开孔斜对拉肋后，钢管的有效支承宽厚比明显降低，对核心混凝土的约束效果增强，因此设置斜对拉肋后，钢管的壁厚可变薄，经济效益好。

2、较好地解决传统的钢管混凝土柱和型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁连接节点复杂的问题，并提高组合柱的抗震抗火性能，降低组合柱造价。

3、采用斜对拉肋上开孔的构造，使混凝土的整体性更强。

4、钢管分为上下两端，斜对拉肋的设置未造成箍筋施工困难，施工安装方便快捷。

附图说明

图1是钢筋和箍筋组合示意图

图2是矩形钢管的下段钢管端部开孔斜拉肋示意图

图3是矩形钢管的上段钢管端部开孔斜拉肋示意图

图4是充有混凝土的矩形钢管约束混凝土柱示意图

具体实施方式

结合附图说明本发明的具体实施方式。本发明由纵向钢筋1、箍筋2、下段钢管3、上段钢管4、开孔斜拉肋5和混凝土6组成。

在外包矩形钢管的上段钢管4和下段钢管3的端部设置开孔斜拉肋5，斜拉肋与矩形钢管直角的相邻两边形成三角形，相向的两直角上的斜拉肋称开孔斜对拉肋。每一上段或下段钢管的端部设置两对开孔斜对拉肋。下段钢管3较短，其斜拉肋5为全高设置，上段钢管4的斜拉肋5设置在顶部，在矩形钢管内部设置有贯穿钢管两端的纵向钢筋1和箍筋2的组合，箍筋2仅在钢筋和箍筋的组合中间部位设置，而在与钢管上、下两端设置开孔斜拉肋5的相同位置处不设箍筋2，在外包钢管与钢筋1和箍筋2组合的空间中，充有混凝土6。

下段钢管3和上段钢管4的总高度应低于混凝土柱20mm～50mm，以保证钢管仅起约束作用，不直接承受竖向荷载。

下段钢管3和上段钢管4由冷弯焊接或直接拼接焊接而成，可采用Q235钢材、Q345钢材、Q390钢材或Q420钢材制成。

开孔斜拉肋5上设有开孔，孔的形状为圆形或矩形，孔的数量为至少1个；开孔斜拉肋5与下段钢管3或上段钢管4为等强焊接。

开孔斜拉肋5可采用Q235钢材、Q345钢材、Q390钢材或Q420钢材制成。

纵向钢筋1和箍筋2采用HPB235、HRB335、HRB400或RRB400钢筋。

混凝土6可采用普通混凝土、轻骨料混凝土或高性能混凝土。

施工工艺：

外包矩形钢管的下段钢管3、上段钢管4和开孔斜拉肋5在工厂加工而成，即在工厂将开孔斜拉肋5与下段钢管3和上段钢管4等强焊接连接。开孔斜拉肋5与下段钢管3等高；而上段钢管4的开孔斜拉肋5设置于上段钢管4的顶部。在工程现场施工步骤为：架立纵向钢筋1，安装下段钢管3，绑扎箍筋2，安装上段钢管4，最后浇筑混凝土6。