[实用新型]一种内置格构式芯柱方钢管混凝土柱

说明书

本实用新型涉及土木工程中钢管混凝土柱技术领域。一种内置格构式芯柱方钢管混凝土柱，包括竖向设置的方钢管和设置在所述方钢管内的芯柱；所述芯柱为四根竖向对称设置的角钢以及若干根连接于相邻两根所述角钢的缀条构成的格构角钢桁架，所述角钢呈矩形分布并且四个角钢两两肢背相对设置，每相邻的两根角钢之间分别水平设有若干根所述缀条；所述方钢管内与所述芯柱内填充有混凝土。本实用新型通过设置合理的方钢管芯柱形式增强方钢管混凝土性能，能够改善方钢管对内部混凝土约束分布不均匀的特点，提高方钢管混凝土柱的承载能力。

技术领域

本实用新型涉及土木工程中钢管混凝土柱技术领域，特别涉及一种内置格构式芯柱方钢管混凝土柱。

背景技术

钢管混凝土是在钢管内填充混凝土形成的组合构件。由于钢管中填充了混凝土，克服了钢管结构容易发生屈曲的缺陷。钢管混凝土柱在受力过程中，外包的钢管壁对核心混凝土形成约束作用后，核心混凝土处于三向受压应力状态，使得核心混凝土的抗压强度和抗变形能力均得到了明显的提高，也防止了核心混凝土的脆性破坏。钢管混凝土组合柱能有效发挥出钢管和混凝土两种材料的优势，使其具有承载力高、延性、抗火性能和抗震性能好等优势。随着科技进步和社会的发展，钢管混凝土因其自身的优势在建筑行业中有着广阔的发展前景。

在实际工程中，对比圆钢管混凝土柱，方钢管混凝土柱因其施工方便、节点构造简单等优点应用更为广泛。但是由于方钢管对核心混凝土的约束作用不及圆钢管，承载力也稍逊于圆钢管混凝土柱。现有研究已表明通过增设加劲肋、拉杆等方法均可以改善方钢管混凝土的性能，但由于增设加劲肋和约束拉杆不仅使得施工工艺复杂化，而且也存在用钢量大、造价高等问题。

如2015年5月20日公开的，公开号为1046317707A的发明专利，专利中提出一种复合方钢管混凝土柱，该发明构件由两件L形半钢管焊接组成，L形半钢管内壁上布置两排销钉，设置一定数量的竖杆和横杆，并采用混凝土填充。该发明所述的增强薄壁方钢管混凝土措施在一定程度上改善了方钢管混凝土柱的受力性能，但施工中涉及较多的构造措施以及焊接任务，施工工艺复杂，且人工成本较高，焊接质量参差不齐。

此外于2017年4月12日公开的，公开号为206091077U的中国实用新型所揭示的一种约束混凝土组合柱，该构件由一根方钢管柱作为基准柱，沿基准柱的相邻边上依次焊接U形钢管柱，沿U形钢管柱的相邻边一次焊接由L形钢管柱，构成钢管束，并以混凝土填充。该构件能够以灵活的截面形式出现在结构中，如方形、L形、T形等截面形式；但由于方钢管混凝土柱对内部混凝土约束不均匀，所组成的钢管束内部混凝土受到的约束也并不均匀，承载力提高效果有限。

在实际工程中存在的钢管混凝土格构构件外包裹钢筋混凝土柱，适用于大截面重载结构，但由于构件外部需要包覆混凝土，施工时仍需完成搭设构件模板及后续模板拆除工作，增加了一定的施工工序。如2014年10月22日公开的，公开号为203891340U的中国实用新型所揭示的一种组合格构式中空构件施工时便存在上述问题，该构件芯柱由一个方钢管与四个圆钢管通过腹杆相连形成，内置于外包方形钢筋笼中部；采用混凝土填充圆钢管并包覆内方钢管腔外区域。该实用新型结合了钢管混凝土和格构式结构优良的受力性能，具有优越的承载能力与变形性能，但采用传统的混凝土包裹钢的结构形式，施工工序增多，施工难度加大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种内置格构式芯柱方钢管混凝土柱，通过设置合理的方钢管芯柱形式增强方钢管混凝土性能，能够改善方钢管对内部混凝土约束分布不均匀的特点，提高方钢管混凝土柱的承载能力。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种内置格构式芯柱方钢管混凝土柱，包括竖向设置的方钢管和设置在所述方钢管内的芯柱；所述芯柱为四根竖向对称设置的角钢以及若干根连接于相邻两根所述角钢的缀条构成的格构角钢桁架，所述角钢呈矩形分布并且四个角钢两两肢背相对设置，每相邻的两根角钢之间分别水平设有若干根所述缀条；所述方钢管内与所述芯柱内填充有混凝土。