[发明专利]一种多腔体的巨型方钢管混凝土构件

说明书

一种多腔体的巨型方钢管混凝土构件主要应用于大型建筑，包括方钢管、连接钢板条、分腔钢板、钢筋笼、拉结钢筋、栓钉、环向肋板和混凝土。分腔钢板将方钢管内部分割为多个腔体，在分腔钢板连接处和分腔钢板与钢管内壁连接处设有连接钢板条，将连接钢板条与相接触的钢管内壁和分腔钢板焊接为整体。在每个腔体中均布置1个钢筋笼，均匀分布的水平拉结钢筋将各相邻钢筋笼拉结固定，分腔钢板在拉结钢筋通过位置开圆形孔以保证拉结钢筋顺利通过。在拉结钢板和方钢管内壁均匀焊接栓钉，每隔3～5m在方钢管内壁附加焊接一道环向肋板。方钢管内部其他空间填充混凝土。所述构件有较好的黏结性能、约束效果和整体性，可降低大体积混凝土水化热。

技术领域

本发明是一种多腔体的巨型方钢管混凝土构件，属于一种提高黏结性能及约束效果的钢-混凝土组合构件。

背景技术

钢管混凝土构件由于良好的受力性能、优良的抗震能力和便捷的施工性广泛应用于房屋、桥梁、厂房的承重构件中，随着超高层等大型复杂建筑的持续发展，钢管混凝土构件的尺寸也随之增大。大量研究表明方钢管混凝土的角部能很好地约束核心区混凝土，但四周钢管壁的中部在竖向或地震作用下极易发生向外的鼓曲变形而丧失约束作用。另有研究表明随着尺寸增加，钢管与混凝土的界面黏结性能减弱，大型方钢管混凝土的黏结强度远低于各国规范的设计建议值而不能保证钢管与混凝土间可靠的剪力传递。在巨型方钢管混凝土构件中大体积混凝土带来的水化热问题不容忽视，尤其在钢管中的混凝土由于水化热带来的温度裂缝不易被察觉，存在安全隐患。亟需一种设计用以减弱巨型方钢管混凝土的缺陷而推动巨型方钢管混凝土构件在工程中的应用和发展。

发明内容

本发明提出的多腔体的巨型方钢管混凝土构件，属于一种提高黏结性能、约束效果，黏结性能和整体性，可降低大体积混凝土水化热且易于施工的钢管混凝土构件。分腔钢板对方钢管四周钢管壁的中部形成了很大的约束，在荷载作用下限制方钢管中部鼓曲而提高承载能力和抗震性能；在分腔钢板连接处和分腔钢板与钢管内壁连接处存在应力集中的问题，在此处设置强度更高、宽度更大的连接钢板条，将连接钢板条与相接触的钢管内壁和分腔钢板焊接为整体，有助于方钢管和分腔钢板在极限状态下材料性能充分发挥；在分腔钢板和方钢管内壁上设置栓钉以保证钢管与混凝土界面良好的黏结性能，构件处于节点位置的部分附加一道环向肋板以传递此处较大的集中剪力，局部加强钢管与混凝土界面黏结强度；在腔体中设置钢筋笼，并使用拉结钢筋将相邻的钢筋笼相互连接，以增加不同腔体中混凝土之间的受力协调性和分腔钢板与中部混凝土之间的受力协调性使整个构件整体性更好；在各腔体中浇筑高性能高强混凝土，腔体的存在可减小混凝土的相对体积，从而缓解大体积混凝土水化热等问题；保留方钢管的外观使得构件节点的构造更简单，保留钢管混凝土的基本形式更易于工厂预制和现场施工。

本发明采用以下技术方案：

一种多腔体的巨型方钢管混凝土构件，其特征在于：包括方钢管1、连接钢板条2、分腔钢板3、钢筋笼4、拉结钢筋5、栓钉6、环向肋板7和混凝土8；分腔钢板3将方钢管内部分割为多个腔体，在分腔钢板3连接处设有连接钢板条2，在分腔钢板3与方钢管1连接处设有连接钢板条2，将连接板条2与相接触的方钢管1和分腔钢板3焊接为整体；在每个腔体中均布置1个钢筋笼4，均匀分布的水平拉结钢筋5将各相邻钢筋笼4拉结固定，分腔钢板3在拉结钢筋5通过位置开圆形孔以保证拉结钢筋5顺利通过；在分腔钢板3和方钢管1内壁均匀焊接栓钉6，在方钢管1内壁每隔3～5m附加焊接一道环向肋板7；方钢管内部其他空间由混凝土8填充。

作为优选，所述巨型方钢管边长在2m及以上，厚度由《钢管混凝土结构技术规范》GB50936-2014求得，所用钢材强度不低于Q345。

作为优选，所述分腔钢板的厚度为方钢管厚度的1/2～3/4，在拉结钢筋通过位置开2倍于拉结钢筋直径的圆孔。

作为优选，所述连接钢板条宽度不低于分腔钢板的厚度的2倍，连接各分腔钢板的连接钢板条厚度与宽度相等，连接方钢管与分腔钢板的连接钢板条厚度不低于分腔钢板厚度的1/2，所用钢材强度应高于方钢管和分腔钢板钢材强度。