[发明专利]多室式钢管混凝土组合T形柱

说明书

技术领域

本发明属于建筑工程领域，具体为一种多室式钢管混凝土组合T形柱。

背景技术

随着我国钢产量的提高和钢结构使用的推广，钢结构住宅在我国已经得到了迅速的发展。这些钢结构住宅多采用框架‐支撑体系或框架‐混凝土剪力墙（核心筒）体系，柱子可以采用钢柱、钢骨混凝土柱和钢管混凝土柱。其中后两种柱作为组合柱，与钢柱相比，可以节约钢材，带来良好的经济效益。而钢骨混凝土柱的施工工艺复杂，因此目前的钢结构住宅体系较多采用了钢管混凝土柱。钢管混凝土柱的截面尺寸与传统的钢筋混凝土柱相比已经大大减小，但依然存在柱子凸出墙面的问题。在钢筋混凝土结构中采用了异形柱，从而满足了该建筑要求，因此钢管混凝土也提出了异形柱的概念，其中应用于边柱的是T形截面柱。

钢管混凝土T形截面柱是在钢管中直接浇筑混凝土而成，最早提出的普通T形截面形式如图1所示，但截面中存在90°的阴角是构件受力的薄弱环节，因此为了减小阴角对钢管混凝土柱的不利影响，一些研究者提出了不同的改造措施，如设置钢筋加劲肋、焊接销钉和拉杆等，如图2～4所示。这些构造措施虽然一定程度上改善了普通T形截面形式的不足，但是增加了构件施工的复杂程度和制作费用，不利于推广应用。另有一些研究者提出了组合焊接T形柱，如图5所示，该种截面形式施工简单，但受到矩形钢管混凝土长宽比最大值为2的限制，翼缘和腹板的肢厚比（h/b、H/a）的限值分别为1.5和3，因此承受荷载的范围较小。本专利申请者也曾提出了一种钢管混凝土T形柱，即多室式钢管混凝土T形柱，其截面如图6所示，异形钢管被钢板分隔成三个分室。制作时采用钢板弯折或由钢板直接焊接成两个U形钢，及由钢板先弯折后焊接或由钢板直接焊接成一个矩形钢管，再将三者相互焊接在一起组成T形截面柱，最后在内部浇筑混凝土而成。该种截面形式虽可克服阴角的不利影响，但仍存在钢板弯折、焊接量大，加工费用高的缺点。

发明内容

本发明克服了现有钢管混凝土T形截面柱的不足，在综合考虑力学性能、施工工艺及经济效益等多方面因素的基础上，提出了多室式钢管混凝土组合T形柱。该截面形式能有效增强钢管和混凝土的相互作用，提高了核心混凝土抗压强度和钢管的稳定性，从而提高了构件的延性和承载力，且施工时直接焊接钢管型材，施工简便并减小了初始缺陷的影响，构件受力更为合理。

本发明的多室式钢管混凝土组合T形柱，由矩形和/或方形钢管型材和浇筑在钢管型材内的混凝土组成，所述T形柱的截面包括三个以上矩形和/或方形钢管型材的分室，首先，根据设计尺寸切割矩形和/或方形钢管型材，再根据截面设计尺寸将三个以上的矩形和/或方形钢管型材焊接成T形截面，焊缝按照《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018‐2002）设计，采用喇叭形焊缝，布置在矩形和/或方形钢管的圆角处，并保证焊缝质量，最后在矩形和/或方形钢管内浇筑混凝土，管内混凝土浇筑可采用人工逐层振捣法、导管浇筑法、泵送顶升法或高位抛落无振捣法。

所述矩形和/或方形钢管型材为钢材厂出厂的钢管型材。

所述T形柱的截面包括三个矩形钢管型材的分室，其中翼缘包括两个矩形钢管，腹板包括一个矩形钢管。

所述T形柱的截面包括四个矩形钢管型材的分室，其中翼缘包括两个矩形钢管，腹板包括两个矩形钢管。

所述T形柱的截面包括四个矩形钢管型材的分室和一个方形钢管型材的分室，其中翼缘包括三个矩形钢管，腹板包括一个矩形钢管和一个方钢管。

所述T形柱的截面包括三个矩形钢管型材的分室和三个方形钢管型材的分室，其中翼缘包括两个矩形钢管和两个方钢管，腹板包括一个矩形钢管和一个方钢管。

本发明的优点在于：

（1）与普通截面形式的钢管混凝土柱（如圆形、矩形截面形式柱）相比，多室式钢管混凝土组合T形柱，解决了边柱凸出墙面的问题，满足了建筑方面的要求。

（2）与普通钢管混凝土T形柱（图1）相比，由于钢管的多室形式的分割，该截面形式消除了90°阴角对T形钢管混凝土截面的削弱，能有效增强钢管和混凝土的相互作用，提高了构件的承载力，改善了T形柱的抗震性能。

（3）与设置了构造措施的钢管混凝土T形柱（图2、3、4）相比，施工简便，易于保证构件的施工质量，减少了施工费用，经济效益好。