[发明专利]一种预应力钢管混凝土构件、建筑物外壳结构及其制作方法

说明书

本发明公开了一种预应力钢管混凝土构件、建筑物外壳结构及其制作方法，钢管混凝土构件包括钢管和堵盘，钢管的两端均连接有堵盘，钢管内浇筑有混凝土，两个堵盘的外端分别固定有与其同轴的连杆，连杆的外端设有用于连接的螺纹。该钢管混凝土构件在使用之前需要对钢管内的混凝土施加压力载荷，使其产生预应力。用作建筑物外壳时，相邻两预应力钢管混凝土构件之间设有球节点，预应力钢管混凝土构件通过其连杆与球节点固定连接，形成桁架状的建筑物外壳结构。该预应力钢管混凝土构件在制作过程中，使用加载设备对混凝土施加压力并产生预应力，可大大提高构件的抗拉能力，减少混凝土受力变形产生的裂纹，从而提高该构件的强度。

技术领域

本发明属于建筑工程领域，具体涉及一种预应力钢管混凝土构件、建筑物外壳结构及其制作方法。

背景技术

混凝土的抗压强度高，但抗弯能力较弱，由于混凝土自身重量太大，在高架建筑物上使用时会降低建筑物的安全系数。建筑中使用的钢材，特别是型钢抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时会因为失去稳定性而丧失轴向抗压能力。因此将两种材料的性能相结合发明出的钢管混凝土具有以上两种材料的力学性能优点，抗压能力高于混凝土，并具有良好的弹塑性。

近年来，随着我国基础设施建设的大力推进，各地建造了许多大型大跨度公共建筑，为了保证建筑的强度，往往需要使用大量钢材，造成这种大跨度建筑不仅能耗较大，而且建造成本也较高。建造过程中，钢结构在工厂制造好之后才能运往施工现场进行安装调试，由于这些钢结构体积较大、形状复杂，因此，还存在运输困难的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对建造大跨度建筑时，提供一种兼具抗拉和抗压性能且制作方便的预应力钢管混凝土构件。

本发明的另一目的在于提供一种由上述预应力钢管混凝土构件构成的建筑物外壳结构。

本发明的再一目的在于提供一种上述预应力钢管混凝土构件的制作方法。

为此，本发明采用如下技术方案：

一种预应力钢管混凝土构件，包括钢管，所述钢管为圆柱形且其两端均敞口，钢管的两端均设有内螺纹及与之螺纹配合的堵盘；所述钢管内浇筑有混凝土，堵盘的外端分别固定有与其同轴的连杆。

进一步地，所述连杆的外端设有螺纹。

一种建筑物外壳，包括上述的预应力钢管混凝土构件，相邻两预应力钢管混凝土构件之间设有球节点，预应力钢管混凝土构件通过其连杆与球节点固定连接，形成桁架状的建筑物外壳结构。

进一步地，所述建筑物外壳结构呈拱形。

一种预应力钢管混凝土构件的制作方法，包括以下步骤：

（1）将其中一个堵盘安装到钢管的一端并进行固定；

（2）通过钢管敞口的一端向钢管内浇筑混凝土，使混凝土填满整个钢管，再将混凝土捣实，然后将另一个堵盘安装到钢管的另一端；

（3）将钢管进行固定，在步骤（2）中安装的堵盘上连接旋转加载设备，转动堵盘将其不断旋入钢管内并对钢管内的混凝土施加压力，在压力载荷下使混凝土获得预应力，然后停止转动并将该堵盘固定于钢管上。

进一步地，步骤（3）中，旋转加载设备加载时，转动侧堵盘所受压强为30～50牛顿/平方毫米，加载时间为5～15分钟。

本发明的有益效果在于：

（1）该预应力钢管混凝土构件在制作过程中，使用加载设备对混凝土施加压力并产生预应力，可大大提高构件的抗拉能力，减少混凝土受力变形产生的裂纹，从而提高该构件的强度；

（2）该预应力钢管混凝土构件两端的堵盘及连杆采用对称式结构设计，可保证该构件两端受力一致，从而提高构件的稳定性及力学性能；同时也便于生产以及现场安装调试作业；