[发明专利]波纹钢腹板-钢管混凝土翼缘组合截面L形柱

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型建筑结构技术领域，具体涉及一种波纹钢腹板-钢管混凝土翼缘组合截面L形柱。

背景技术

在多高层钢结构住宅的现代化建设中，异形柱结构的优点愈来愈显著，地位日益突出，近年来受到国内外学术界及工程技术人士共同的高度重视，发展迅速，使得其在工程中的应用也越来越广泛。

在多高层钢结构住宅的实际工程中，其角柱通常采用传统的平腹板实腹式L形截面异形钢柱或者桁架式L形截面异形钢柱。为了满足压弯受力性能的要求，通常需要较大的截面尺寸，特别是腹板尺寸。若选择平腹板实腹式L形截面异形钢柱，其腹板抗剪强度会富余很多,但为了保证腹板的局部稳定，满足《钢结构设计规范》所规定的腹板高厚比限值，通常又需增大其腹板厚度，这将导致增加钢材耗量，增加工程成本，从而增加了工程综合造价；若选择桁架式L形截面异形钢柱，除其抗剪承载力、抗震性能以及整体稳定性能受限外，其桁架式腹杆需缀板或缀条焊接而成，施工相对繁琐，连接工作量较大，增加建造成本，从而也增加工程的综合造价。而且，当弯矩效应较大时，上述两种L形截面异形钢柱的翼缘，可能过早进入失效状态，导致钢柱很快丧失其抗力；同时，以上两种钢柱均为纯钢结构，其抗火性能较差。

发明内容

本发明的目的在于为了改善现有L形截面异形钢柱的受力性能与抗火性能，又不致显著增加其工程的综合造价，使其在工程中得以广泛应用，提供一种波纹钢腹板-钢管混凝土翼缘组合截面L形柱。

本发明采用的技术方案为：一种波纹钢腹板-钢管混凝土翼缘组合截面L形柱，包括平钢板翼缘一、平钢板翼缘二、平钢板翼缘三、钢质腹板一和钢质腹板二，所述钢质腹板二的一个侧边与钢质腹板一的边缘处垂直连接，形成L形截面异形钢柱，所述钢质腹板一和钢质腹板二为波纹钢腹板，波纹钢柱腹板形式为曲线形、折线形或梯形，波纹钢腹板呈周期性重复的波纹形边垂直于构件长度方向，波纹钢腹板非波纹形边分别与钢板翼缘一、平钢板翼缘二、平钢板翼缘三的宽度中点焊接，所述平钢板翼缘一、平钢板翼缘二、平钢板翼缘三为钢管混凝土翼缘，钢管混凝土翼缘包括钢管及其内部的混凝土，混凝土为自密实混凝土。

本发明的截面由波纹钢腹板与钢管混凝土翼缘组合而成。具体形成方式为：波纹钢腹板与钢管混凝土翼缘的钢管焊接，最后向钢管中浇注混凝土组合而成。所述组合柱的基本构造：可由一片波纹腹板H型组合柱与一片波纹腹板T型组合柱焊接而成或两片波纹钢腹板与三片钢管混凝土翼缘焊接组合而成。所述波纹钢腹板与钢管混凝土翼缘组装成波纹腹板L形截面组合柱时，其波纹钢腹板与钢管混凝土翼缘的连接点应位于钢管混凝土翼缘的宽度中点。在截面构成中，施焊工艺与焊接质量会直接影响钢柱性能，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)。翼缘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。

本发明的波纹腹板布置方式:腹板呈周期性重复的波纹形边垂直于构件长度方向，腹板非波纹形边与钢管混凝土翼缘焊接。本发明的基本特征：以较为经济的方式，改善现有L形截面异形钢柱的受力性能。本发明所置方式的波纹腹板可发挥等效纵向加劲肋作用，可提高腹板的局部稳定性及钢柱的刚度和稳定承载力；翼缘钢管内灌入混凝土，提高了钢管的局部稳定性与耐火能力。因此，本发明截面构成合理，力学性能好；耐火、防腐性能好；构造简单，制作加工方便、快捷、省工省料，工程费用低。

有益效果：本发明的截面构成合理，力学性能好,美观经济，效益显著，耐火性好，发展前景广阔；

本发明的腹板采用所置方式的波纹腹板，构成等效纵向加劲肋作用，可提高腹板的局部稳定性，并提高了钢柱的整体稳定承载力；

本发明在构件纵向无须增设纵向加劲肋，省工省料，可降低工程的综合工程造价；

本发明与桁架式L形截面异形钢柱相比，构造简单，制作加工方便、快捷，成本低廉；

本发明与桁架式L形截面异形钢柱相比，其抗剪承载力高，延性及抗震性能好，整体稳定承载力优越；

本发明与实腹式L形截面异形钢柱相比，在截面高度相等的情况下，其用钢量少，自重轻，可节约钢材，降低工程成本；

本发明与实腹式L形截面异形钢柱相比，在截面钢材用料相等的情况下，增大了截面模量、截面惯性矩和回转半径，提高了钢材利用效能和钢柱的抗弯刚度与稳定承载力；

本发明自重轻，可减轻结构自重，从而减小了对地基的压力，可降低基础部分的造价；

本发明的翼缘钢管内填混凝土，增强了组合柱的耐火性能；