[发明专利]蜂窝状连接钢板-四肢钢管混凝土组合柱

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型建筑结构技术领域，具体涉及一种蜂窝状连接钢板-四肢钢管混凝土组合柱。

背景技术

随着经济的发展，人们对住宅、公共建筑的结构形式的要求也逐渐提高，相对于传统的混凝土而言，钢结构具有节约钢材,降低造价、施工周期短、抗震性能好等优点，受到人们的青睐，从而得到广泛的应用。

钢柱按其截面形式可分为实腹式和格构式两大类。相对而言，实腹式柱构造简单，与其他构件连接也较为方便。但是，随着公共建筑、重型厂房的发展，上部荷载增加，必然导致钢柱截面尺寸增大，从而增加钢材耗量，提高了工程的综合造价。此时，为了节约钢材，传统方法是，选择格构式钢柱。然而，格构式钢柱截面是由单肢经缀材连接组合而成，制作施工相对繁琐，连接工作量偏大，而且虚轴的剪切变形较大，将会造成一定的附加挠曲，将会降低其工作性能；特别是虚、实轴的稳定性能差别较大，导致其材料不能充分发挥，也必然会增加工程的综合造价；而且，当柱身某处受有较大的水平集中力作用时，为避免柱肢受弯，还需要在该处设置横隔，会增加钢材耗量与施工难度，降低施工速度，增加施工工期，从而进一步增加工程的综合造价。当然,也可考虑选择蜂窝状连接板的钢柱。然而，在实际工程中，为了不致过多削弱钢柱的抗剪能力，蜂窝状连接板的钢柱截面的“扩张比”会受到一定的限制。在此情况下，特别是对于弯矩较大的压弯柱而言，其钢肢件可能提前丧失其承载力，使其不能满足工程需要。此时，如何以较为经济的方式提高其单肢承载力，是解决该问题的关键所在。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种蜂窝状连接钢板-四肢钢管混凝土组合柱。

本发明采用的技术方案为：一种蜂窝状连接钢板-四肢钢管混凝土组合柱，包括钢管肢件一、钢管肢件二、钢管肢件三、钢管肢件四、钢质连接板一、钢质连接板二、钢质连接板三、钢质连接板四和混凝土，所述钢管肢件一、钢管肢件二、钢管肢件三和钢管肢件四通过钢质连接板一、钢质连接板二、钢质连接板三和钢质连接板四连接在一起，形成矩形截面柱，钢管肢件一、钢管肢件二、钢管肢件三和钢管肢件四内填充有混凝土，所述钢质连接板一、钢质连接板二、钢质连接板三和钢质连接板四为中间开孔的蜂窝状连接板，钢质连接板一、钢质连接板二、钢质连接板三和钢质连接板四分别由两块边缘带缺口的形状相同钢板组成，这两块钢板通过对接焊缝焊接形成蜂窝状连接板。

作为优选，所述钢质连接板一、钢质连接板二、钢质连接板三和钢质连接板四的孔洞形式为圆形、椭圆形、方形、长方形、六边形或八边形。

对于格构式钢柱，肢件主要承受轴力和弯矩，连接两肢的缀材主要抵抗水平剪力。因此，如何以较为经济的方式提高其单肢承载力，并如何减小其对虚轴的剪切变形，提高其抗剪承载力，改善其受力性能，使虚、实轴的稳定性能充分接近，使两主轴方向的材料都能得到充分发挥，以降低钢材用量，减少工程的综合造价，成为人们关注的焦点。对此，本发明用蜂窝状钢板作为连接板代替传统格构钢柱的缀材，将传统格构四肢钢柱的钢肢件用钢管混凝土替换,并将两者焊接而构成一种蜂窝状连接钢板-四肢钢管混凝土组合柱。具体形成方式为：先在钢板上按预定的折线或曲线进行切割，错开半个波，使波峰对波峰，用对接焊缝焊接形成蜂窝状连接板，然后与钢管混凝土单肢的钢管焊接，最后向钢管中浇注混凝土组合而成。

在这种截面构成中，焊接性能越好，其柱的承载力越高，为此，本发明需要保证良好的施焊工艺(可采用组对焊接工艺)；组合柱截面的“扩张比”(开孔率)增大，截面高度增加,其刚度和回转半径加大,长细比会减小,稳定承载力得到提高。但是，腹板开孔洞后，其抗剪性能会受到一定的影响。因此，实际工程中，应视实际受力情况而控制“扩张比”或开孔率；单肢由钢管及混凝土组合而成，由于钢管内的空间有限，因此浇注混凝土时不便振捣，故宜选用自密实混凝土。

本发明的基本特征：以较为经济的方式，提高其单肢承载力，改善了传统格构柱虚轴的工作性能，提高其刚度和稳定承载力，缩小了传统格构柱虚、实轴的性能差别。

有益效果：本发明的组合柱具有截面构成合理，自重轻，抗弯刚度大，承载力高，美观和经济效益显著等特点，发展前景广阔。

本发明的组合柱，由于单肢钢管中浇注了混凝土，钢管内部的混凝土可以有效地防止钢管发生局部屈曲，而钢管对其内部混凝土的约束作用使混凝土处于三向受压状态，提高了混凝土的抗压强度；两者共同发挥作用，构件的延性性能明显改善，耗能能力提高，具有优越的抗震性能。

本发明由于钢管内填有混凝土，能吸收大量的热能，增加了柱子的耐火时间，有利于钢管的抗火、防火及防腐问题。