[发明专利]波纹钢腹板-钢管混凝土翼缘组合截面H型柱

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H型柱。

背景技术

钢结构，在我国现代化建设中的地位日益突出，越来越受到人们的亲睐，近年来受到国内外学者及工程技术人员的高度重视，从而得到广泛应用。

在钢结构实际工程中,通常采用传统的平腹板H型钢柱。在多高层钢结构中,其H型钢柱的截面尺寸通常又很大，特别是腹板尺寸。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，要么增大其腹板厚度，要么增设其纵向加劲肋。无论采用何种方案，都会增加钢材耗量，增加建造成本。另外，传统的平腹板H型钢柱还有一大不足是，两主轴刚度存在较大的差异，其两方向的材料不能同时得到充分发挥，相对较为耗费钢材；增加建造成本；若采用沿强轴增设其侧向支撑或在腹板增设其纵向加劲肋的措施来增加其弱轴刚度，显然除增加耗钢量外，还会导致连接处应力集中，受力复杂，而且还会增加构造上的复杂程度与施工难度，加大施工工作量、降低施工速度，增加施工工期，从而增加工程的综合造价。而且，当弯矩效应较大时，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，钢柱为纯钢结构，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平腹板H型钢柱的受力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H型柱。

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H型柱，包括腹板和翼缘，所述腹板为波纹钢腹板，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与翼缘的宽度中点焊接，所述翼缘为钢管混凝土翼缘，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。

作为优选，所述波纹钢腹板形式为曲线形、折线形或梯形。

本发明具体形成方式为：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。所述波纹钢腹板与钢管混凝土翼缘组装成波纹腹板H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。

本发明的基本特征：以较为经济的方式，改善现有H型钢柱的受力性能。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与H型钢柱的弱轴刚度以及整体稳定承载力；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：本发明的新型波纹腹板-钢管混凝土翼缘组合截面H型柱，构造简单，制作加工方便、快捷，成本低廉；

本发明的截面组成合理，力学性能好；

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；

本发明的腹板采用所置方式的波纹腹板，提高了H型钢柱的弱轴刚度，从而提高钢柱的整体稳定承载力；

本发明波纹腹板可突破钢结构设计规范所规定的高厚比限制，在不降低承载力的情况下可降低腹板厚度，节约钢材，降低工程综合造价；

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；

本发明的翼缘钢管内填混凝土，增强了组合柱的耐火性能；

本发明的翼缘采用所置方式的钢管混凝土组合翼缘，提高了翼缘局部稳定性，从而提高整个组合柱的稳定性能；

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；

本发明拓展了钢-混凝土组合柱的研究与应用领域，极大地丰富了钢结构内容。

本发明可以为新型钢结构住宅体系开发提供新型关键部件，有很好的转化前景。

附图说明

图1为本发明钢柱的结构示意图；

图2为本发明钢柱的剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。