[发明专利]一种半组合预制装配式柱及其制作方法和设计方法

权利要求书

1.一种半组合预制装配式柱，其特征在于，包括钢柱和外包覆保护层，所述外包覆保护层设置于钢柱的外表面，所述钢柱为箱型柱，所述箱型柱的侧部焊接有H型短钢梁，所述H型短钢梁一端的翼缘和腹板均焊接在箱型柱的翼缘上，所述H型短钢梁另一端的翼缘和腹板上均开设有螺栓孔，所述H型短钢梁上预留有用于连接长钢梁的侧连接节点未包覆区，所述箱型柱的上端部预留有用于连接上方钢柱的上连接节点未包覆区，所述箱型柱的下端部预留有用于连接下方钢柱的下连接节点未包覆区。

2.根据权利要求1所述的半组合预制装配式柱，其特征在于，所述箱型柱内焊接有水平加劲肋，所述水平加劲肋的高度位置与H型短钢梁的翼缘位置一一对应。

3.根据权利要求2所述的半组合预制装配式柱，其特征在于，所述水平加劲肋与H型短钢梁的翼缘等厚，所述水平加劲肋与H型短钢梁的对应翼缘处于同一水平面上。

4.根据权利要求1所述的半组合预制装配式柱，其特征在于，所述箱型柱的上下两端部外周侧分别焊接有用于对应连接上下钢柱的辅助耳板，所述辅助耳板上开设有螺栓孔，位于箱型柱上端部的辅助耳板与位于箱型柱下端部的辅助耳板对应错开且分别靠近于箱型柱对应外侧面的中心线。

5.根据权利要求1所述的半组合预制装配式柱，其特征在于，所述外包覆保护层为钢筋混凝土外包层、钢丝网混凝土外包层、防火砖外包层或防火板外包层。

6.根据权利要求5所述的半组合预制装配式柱，其特征在于，所述钢筋混凝土外包层或钢丝网混凝土外包层采用的混凝土为普通混凝土或高性能混凝土。

7.根据权利要求6所述的半组合预制装配式柱，其特征在于，所述高性能混凝土为钢纤维混凝土、活性粉末混凝土或防火混凝土。

8.一种如权利要求1所述的半组合预制装配式柱的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）制作钢柱：在工厂按常规钢结构生产方式加工钢柱，并去除表面浮锈；

（2）制作外包覆保护层：

若外包覆保护层为钢筋混凝土外包层，则先在钢柱的外表面配置构造钢筋网，再在工厂的模台上立模板、浇筑混凝土、振捣密实，并快速蒸汽养护至设计强度后脱模；

若外包覆保护层为钢丝网混凝土外包层，则先在钢柱的外表面配置构造钢丝网，再在工厂的模台上立模板、浇筑混凝土、振捣密实，并快速蒸汽养护至设计强度后脱模；

若外包覆保护层为防火砖外包层或防火板外包层，则在钢柱的外表面配置抗剪件，在工厂简单装配牢固即可；

在外包覆保护层的制作过程中，对于预制装配式柱的节点连接区域则无需进行外包层的制作，节点连接区域的钢构件保持外露。

9.根据权利要求8所述的半组合预制装配式柱的制作方法，其特征在于，在步骤（2）中，在钢柱的外表面配置构造钢筋网或钢丝网时，也配置抗剪件。

10.一种如权利要求1所述的半组合预制装配式柱的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）根据钢柱的防护需求和受力性能，选择外包覆保护层的材料，并确定厚度；

（2）在计算结构基本周期时，考虑钢柱和外包覆保护层组合截面的整体刚度；

（3）在竖向荷载、风载和多遇地震组合作用下，考虑钢柱和外包覆保护层组合截面的整体刚度，即考虑外包覆保护层对预制装配式柱刚度的贡献，应保证外包覆保护层与钢柱的变形协调，不应出现外包覆保护层与钢柱发生剪切滑移或外包覆保护层开裂的情况；

（4）在中震和罕遇地震作用下，允许外包覆保护层开裂失效，不考虑外包覆保护层对预制装配式柱刚度的贡献，即只考虑钢柱的作用。