[发明专利]一种适合钢芯钢筋混凝土柱、纯钢柱和钢管柱的构造方案

说明书

本发明一种适合钢芯钢筋混凝土柱、纯钢柱和钢管柱的构造方案。力学揭示，柱子应该区分框架柱和“框剪柱”，框剪柱弱于抗弯，强于抗压，大震时柱子只求顶住和自保，大大提高轴压比，增加了延性，缓和了高宽比矛盾。主要因为中心配筋的专用钢材不能拿来就用，所以中心配筋新思想搁置20多年未得到发展。本方案主动出击，向供货方提出钢芯柱材的需求，并设计构造方案，主要解决A上下构件的延续和B钢芯、纯钢柱、钢管柱与钢筋混凝土楼盖的理想结合。钢芯(图1)组成：实心钢轴(10)+钢套筒(12)。钢套筒通过开槽焊缝(3、4)与钢轴上、下节焊牢；钢套筒上带有牛腿(8)，托住楼盖钢筋混凝土梁；套筒和钢轴有贯通孔(14)，穿插梁内负钢筋。钢芯外包钢筋混凝土的厚度不宜小于200，为了施工浇捣和耐火。

技术领域

房屋建筑

背景技术

1、现行建筑抗震设计规范规定柱子轴压比0.65起，不大于1.05。这造成高层、超高层建筑柱子特粗，2米见方的钢筋混凝土柱很常见，非常不能容忍。传统钢筋混凝土柱的粗细完全取决于混凝土的抗压强度，钢材无所作为。

2、上世纪90年代研究者提出“高层建筑钢砼柱中心配筋新思想”(载1997年12月

工程抗震第4期)，提出了高压抗震钢筋混凝土柱中心配筋与周边配筋相结合的新思想，使柱子中心配筋、周边配筋和箍筋各自侧重抵抗压、弯、剪。在抗震墙或其他结构承担主要侧力的结构体系中，通过增加中心配筋来改善柱子的延性，提高轴压比，从而使柱子高宽比的矛盾得以缓和，对大震不倒具有积极意义。

一位院士曾进行过中心配置钢管柱的实践。

3、日本阪神大地震，一些看去很“坚固”的钢结构柱被生生剪断或拉断，因为抗弯能力发挥到极致，会把剪应力、拉应力增加到不能承受。日本费数十年时冋，付出财富和鲜血代价，走过了钢骨钢筋混凝土从空腹型钢、空腹与实腹并重到实腹型钢……的道路，慢慢“发现”钢材向中心靠拢之必须，未间断小步改良。而其实，这一轨迹，这一结果，可以用最基本的力学原理剖明——自由王国就是钢芯钢筋混凝土柱。

从静力设计过渡到动态的考虑，概念设计提到重要的高度，设计界亟应思想调整，对于柱子截面中钢材的布局有一个积极清醒的把握。

4、目前世界供货的柱用钢材偏重于将钢材分布到离中心较远的地方，提高惯性矩，以提高抗弯能力。忽略了当今世界，许多高层、超高层框剪结构中，高压力造成柱材做成实心钢材也不存在高压失稳的问题，不存在长细比问题。

5、主要因为中心配筋的专用钢材不能拿来就用，所以中心配筋新思想未得到发展。20多年后本方案主动出击，向供货方提出钢芯柱材的需求，并设计构造方案，主要解决A上下构件的延续和B钢芯、纯钢柱、钢管柱与钢筋混凝土楼盖的结合。

感于建设的需要和历史的紧迫，本方案抛砖引玉。

发明内容

“框剪柱”新提法。

“框剪柱”指框剪体系中的柱子，包括由其他各种结构承担主要抗震抗侧力任务的情况。绝大部分的大截面柱子都属于这种情况。

力学揭示，“框剪柱”与框架柱应区别对待，特别是轴压比。

框剪柱应该弱于抗弯，强于抗压，大震时柱子只求顶住和自保。

大幅度提高轴压比，增加了延性，缓和了高宽比矛盾。

框剪柱套用框架柱的轴压比规定，致使肥砼胖柱肆虐全球！

1、钢芯钢筋混凝土柱构造方案

钢筋混凝土包钢芯。

钢芯(图1)组成：实心钢轴(10)+钢套筒(12)。