一种冷弯多腔钢管混凝土异形柱的对接方式制造技术

本发明专利技术提供一种冷弯多腔钢管混凝土异形柱的对接方式，它的加工方法采用冷弯、焊接方式将薄壁钢板加工成核心柱钢管，并在侧面焊接U型构件形成多腔钢管；其中多腔钢管内部的隔板上焊接有对接锚固钢筋,利用对接锚固钢筋与混凝土之间的锚固作用将上下两个柱体中的钢筋混凝土连接成为一个整体。本发明专利技术解决了传统钢管混凝土异形柱的对接连接节点的框架受力薄弱的问题。同时本发明专利技术的冷弯多腔钢管混凝土异形柱的对接连接节点的构造简单、传力机理明确，可在工厂内预制生产，使得施工快捷方便。

【技术实现步骤摘要】
一种冷弯多腔钢管混凝土异形柱的对接方式
本专利技术属于建筑结构构件领域，特别涉及一种钢-混凝土组合结构框架对接方式。
技术介绍
异形柱目前在住宅、公寓、宿舍等建筑中应用较多，异形柱与相邻墙体齐平，使得建筑室内空间规整，有利于家具摆放，提高室内空间利用效率。但目前普遍应用的钢筋混凝土异形柱，其抗震设计较为严格，最大使用高度和柱轴压比等设计指标远低于普通矩形钢筋混凝土柱。采用异形钢管混凝土柱能够显著改善异形柱框架结构体系的抗震性能，扩展异形柱框架结构体系的应用范围。但异形钢管混凝土柱框架体系相对较高的用钢量使其经济性能低于异形钢筋混凝土柱框架结构。而冷弯多腔钢管混凝土由于其独特的多腔结构，使得薄壁钢管亦可对混凝土起到良好的约束效果，在保证性能的前提下降低了用钢量，提高了性价比。众所周知，在地震作用下，柱内部分区域会出现拉应力。对于冷弯多腔钢管混凝土异形柱而言，其上下柱内部竖向隔板由于无法对接焊接，其拉力无法有效传递。如何在保证结构性能的前提下，使得上下柱节点施工便捷，经济美观，是目前冷弯多腔钢管混凝土异形柱体系的一个难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决冷弯多腔钢管混凝土异形柱框架柱与柱对接方式，内部竖向隔板拉力难于传递的问题，提供一种冷弯多腔钢管混凝土异形柱的对接连接节点。为实现本专利技术目的而采用的技术方案是这样的，一种冷弯多腔钢管混凝土异形柱的对接连接节点，由若干柱体单元叠加而成，其加工工艺包括如下步骤：1)截取一块矩形薄壁钢板，采用冷弯的加工方式将其弯折成横截面为矩形的空心钢管；2)在上述空心钢管侧壁的搭接处采用对接焊缝使空心钢管的侧壁闭合，从而得到核心柱钢管；3)在核心柱钢管的一个或多个侧面上焊接若干对接锚固钢筋，这些对接锚固钢筋焊接在核心柱钢管的一端；每根所述对接锚固钢筋分为竖直段和弯折段，其中竖直段与核心柱钢管的外侧面焊接，弯折段从核心柱钢管的敞口端伸出并背向核心柱钢管延伸；所述对接锚固钢筋的竖直段和弯折段所确定的平面垂直于所焊接的侧面；同一侧面上焊接的对接锚固钢筋相互平行；4)再截取若干块矩形薄壁钢板，采用冷弯的加工方式分别将其弯折成若干个U型构件；每个所述U型构件具有两块侧板和一块底板；两块所述侧板相互平行，且垂直于底板；两块侧板之间的距离等于核心柱钢管某一侧面的宽度；5)在焊接有对接锚固钢筋的侧面上拼接U型构件，其拼接方式有四种：5.1)当拼接成一字型冷弯多腔钢管时，将一个U型构件拼接到核心柱钢管的某一侧面上；采用单面坡口焊缝将这个U型构件的两块侧板分别与所拼接侧面的两条侧棱焊接，从而U型构件与该侧面结合成柱肢矩形钢管；5.2)当拼接成L型冷弯多腔钢管时，核心柱钢管的两个相邻侧面分别拼接一个U型构件；每个U型构件的两块侧板分别与所拼接侧面的两条侧棱连接，其中连接在同一侧棱上的两块侧板采用熔透焊缝进行焊接，其他侧板采用单面坡口焊缝进行焊接；从而使得每个U型构件与所拼接侧面结合成柱肢矩形钢管；5.3)当拼接成T型冷弯多腔钢管时，核心柱钢管的三个侧面分别拼接一个U型构件；每个U型构件的两块侧板分别与所拼接侧面的两条侧棱连接，其中连接在同一侧棱上的两块侧板采用熔透焊缝进行焊接，其他侧板采用单面坡口焊缝进行焊接；从而使得每个U型构件与所拼接侧面结合成柱肢矩形钢管；5.4)当拼接成十字型冷弯多腔钢管时，核心柱钢管的四个侧面分别拼接一个U型构件；每个U型构件的两块侧板分别与所拼接侧面的两条侧棱连接，其中每条侧棱上的两块侧板采用熔透焊缝进行焊接，从而使得每个U型构件与所拼接侧面结合成柱肢矩形钢管；6)在柱肢矩形钢管与核心柱钢管相对的板面内侧焊接若干对接锚固钢筋，使得所有的对接锚固钢筋在柱肢矩形钢管上对称分布；7)在柱肢矩形钢管背向核心柱钢管的侧面上拼接一个U型构件；采用单面坡口焊缝将这个U型构件的开口处的棱边与所拼接侧面的两条棱边焊接，从而使得这个U型构件与所拼接侧面结合成端柱钢管；从而通过步骤1)至7)制得柱体单元；8)选取一个柱体单元作为底层柱体单元，并固定在混凝土基础上，这个底层柱体单元焊接有对接锚固钢筋的一端朝上；然后在底层柱体单元的核心柱钢管、柱肢矩形钢管和端柱钢管的侧面钻通气孔；9)向底层柱体单元的各个空腔内填充混凝土，待混凝土浇筑至通气孔的高度时即可停止浇筑；10)再选取一个柱体单元作为顶层柱体单元，并竖直叠放在底层柱体单元上；所述顶层柱体单元焊接有对接锚固钢筋的一端朝下，使得顶层柱体单元的对接锚固钢筋的弯折段伸入底层柱体单元内，底层柱体单元的对接锚固钢筋的弯折段伸入顶层柱体单元内；11)然后围绕这两个柱体单元的拼接处，采用一圈对接焊缝将顶层柱体单元与底层柱体单元的外侧钢管壁连接形成一个整体；12)再向顶层柱体单元的各个空腔内浇筑混凝土至上端平面，从而实现冷弯多腔钢管混凝土异形柱的对接。进一步，所述U型构件的底板至开口的距离根据冷弯多腔钢管混凝土异形柱的大小设计相应的尺寸，而它们的两侧板之间的距离等于核心柱钢管侧面的宽度。进一步，采用熔透焊缝焊接同一侧棱上的两块侧板时，这两块侧板的内壁均预先设置有一块垫板；所述垫板为长条形金属板，其板面与侧板贴合；通过施焊一条熔透焊缝使得垫板、侧板与核心柱钢管的侧棱焊接在一起。进一步，所述顶柱体单元与底层柱体单元之间还具有若干中间层柱体单元；所述中间层柱体单元的上、下两端均设置有若干对接锚固钢筋。进一步，所述混凝土为普通混凝土、轻骨料混凝土或高性能混凝土。进一步，所述核心柱钢管、柱肢矩形钢管和端柱钢管的材料为碳素结构钢Q235级钢材、低合金高强度结构钢Q345级、Q390级、Q420级或Q460级钢材。所述对接锚固钢筋为热轧带肋钢筋，其型号为HRB335、HRB400或HRB500。本专利技术提出的冷弯多腔钢管混凝土异形柱的对接连接节点具有如下优点：1.本专利技术中的冷弯多腔钢管混凝土异形柱可应用于低层或多层框架结构、框架－剪力墙结构的别墅、住宅、公寓、宿舍、办公楼等形式建筑。改善普通方、矩形柱室内柱楞外露的缺陷，改善室内观瞻，利于家居摆放，提高室内空间的利用效率。2.多腔钢管混凝土异形柱能够改善目前普遍应用的混凝土异形柱抗震设计的严格限制，扩大异形柱的应用范围。外包钢管与内置竖向隔板共同作用给内置混凝土良好的约束，提高了异形柱的承载力与延性，从而提高异形柱的抗震性能，使其能够应用在抗震设防烈度较高的地区，或者应用于高度更高的框架结构和框架－剪力墙结构中。3.由于冷弯多腔钢管混凝土异形柱采用多腔式约束方式，薄钢管亦可发挥良好的约束效果。与传统钢管混凝土异形柱相比，多腔钢管混凝土异形柱可以在保证构件性能的前提下具有更低的含钢率，更佳的经济性。4.由于采用中央核心柱钢管与外围U形构件构成多腔钢管，故混凝土与钢管并不存在传统意义上的阴角，显著提高柱体的各项性能。多腔式结构使得内部核心柱柱壁直接代替加劲肋合理地布置钢管内，大部分加工工序皆可在工厂预制完成，减少了现场施工阶段的工作量，非常适合现在建筑产业化的需求。5.本专利技术中的冷弯多腔钢管混凝土异形柱的对接连接节点，外围钢管采用对接焊缝连接，而内置竖向隔板则设置了对接锚固钢筋，通过对接锚固钢筋的锚固作用于外围钢管的对接焊缝实现上下柱拉力的有效传递。这种上下柱对接方式构造简单，传力路径明确，施工快捷方便。附图说明图1为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷弯多腔钢管混凝土异形柱的对接方式，其特征在于，由若干柱体单元叠加而成，其加工工艺包括如下步骤：1)截取一块矩形薄壁钢板，采用冷弯的加工方式将其弯折成横截面为矩形的空心钢管；2)在上述空心钢管侧壁的搭接处采用对接焊缝(4)使空心钢管的侧壁闭合，从而得到核心柱钢管(1)；3)在核心柱钢管(1)的一个或多个侧面上焊接若干对接锚固钢筋(9)，这些对接锚固钢筋(9)焊接在核心柱钢管(1)的一端；每根所述对接锚固钢筋(9)分为竖直段和弯折段，其中竖直段与核心柱钢管(1)的外侧面焊接，弯折段从核心柱钢管(1)的敞口端伸出并背向核心柱钢管(1)延伸；所述对接锚固钢筋(9)的竖直段和弯折段所确定的平面垂直于所焊接的侧面；同一侧面上焊接的对接锚固钢筋(9)相互平行；4)再截取若干块矩形薄壁钢板，采用冷弯的加工方式分别将其弯折成若干个U型构件；每个所述U型构件具有两块侧板和一块底板；两块所述侧板相互平行，且垂直于底板；两块侧板之间的距离等于核心柱钢管(1)某一侧面的宽度；5)在焊接有对接锚固钢筋(9)的侧面上拼接U型构件，其拼接方式有四种：5.1)当拼接成一字型冷弯多腔钢管时，将一个U型构件拼接到核心柱钢管(1)的某一侧面上；采用单面坡口焊缝(7)将这个U型构件的两块侧板分别与所拼接侧面的两条侧棱焊接，从而U型构件与该侧面结合成柱肢矩形钢管(2)；5.2)当拼接成L型冷弯多腔钢管时，核心柱钢管(1)的两个相邻侧面分别拼接一个U型构件；每个U型构件的两块侧板分别与所拼接侧面的两条侧棱连接，其中连接在同一侧棱上的两块侧板采用熔透焊缝(5)进行焊接，其他侧板采用单面坡口焊缝(7)进行焊接；从而使得每个U型构件与所拼接侧面结合成柱肢矩形钢管(2)；5.3)当拼接成T型冷弯多腔钢管时，核心柱钢管(1)的三个侧面分别拼接一个U型构件；每个U型构件的两块侧板分别与所拼接侧面的两条侧棱连接，其中连接在同一侧棱上的两块侧板采用熔透焊缝(5)进行焊接，其他侧板采用单面坡口焊缝(7)进行焊接；从而使得每个U型构件与所拼接侧面结合成柱肢矩形钢管(2)；5.4)当拼接成十字型冷弯多腔钢管时，核心柱钢管(1)的四个侧面分别拼接一个U型构件；每个U型构件的两块侧板分别与所拼接侧面的两条侧棱连接，其中每条侧棱上的两块侧板采用熔透焊缝(5)进行焊接，从而使得每个U型构件与所拼接侧面结合成柱肢矩形钢管(2)；6)A～D每一种形状中，一字型冷弯多腔钢管、L型冷弯多腔钢管、T型冷弯多腔钢管和十字型冷弯多腔钢管均可作构成冷弯多腔钢管混凝土对接异形柱的柱体单元，在柱肢矩形钢管(2)与核心柱钢管(1)相对的板面内侧焊接若干对接锚固钢筋(9)，使得所有的对接锚固钢筋(9)在柱肢矩形钢管(2)上对称分布；7)在柱肢矩形钢管(2)背向核心柱钢管(1)的侧面上拼接一个U型构件；采用单面坡口焊缝(7)将这个U型构件的开口处的棱边与所拼接侧面的两条棱边焊接，从而使得这个U型构件与所拼接侧面结合成端柱钢管(3)；从而通过步骤1)至7)制得柱体单元；8)选取一个柱体单元作为底层柱体单元，并固定在混凝土基础上，这个底层柱体单元焊接有对接锚固钢筋(9)的一端朝上；然后在底层柱体单元的核心柱钢管(1)、柱肢矩形钢管(2)和端柱钢管(3)的侧面钻通气孔；9)向底层柱体单元的各个空腔内填充混凝土，待混凝土浇筑至通气孔的高度时即可停止浇筑；10)再选取一个柱体单元作为顶层柱体单元，并竖直叠放在底层柱体单元上；所述顶层柱体单元焊接有对接锚固钢筋(9)的一端朝下，使得顶层柱体单元的对接锚固钢筋(9)的弯折段伸入底层柱体单元内，底层柱体单元的对接锚固钢筋(9)的弯折段伸入顶层柱体单元内；11)然后围绕这两个柱体单元的拼接处，采用一圈对接焊缝(4)将顶层柱体单元与底层柱体单元的外侧钢管壁连接形成一个整体；12)再向顶层柱体单元的各个空腔内浇筑混凝土至上端平面，从而实现冷弯多腔钢管混凝土异形柱的对接。...

【技术特征摘要】
1.一种冷弯多腔钢管混凝土异形柱的对接方式，其特征在于，由若干柱体单元叠加而成，其加工工艺包括如下步骤：1)截取一块矩形薄壁钢板，采用冷弯的加工方式将其弯折成横截面为矩形的空心钢管；2)在上述空心钢管侧壁的搭接处采用对接焊缝(4)使空心钢管的侧壁闭合，从而得到核心柱钢管(1)；3)在核心柱钢管(1)的一个或多个侧面上焊接若干对接锚固钢筋(9)，这些对接锚固钢筋(9)焊接在核心柱钢管(1)的一端；每根所述对接锚固钢筋(9)分为竖直段和弯折段，其中竖直段与核心柱钢管(1)的外侧面焊接，弯折段从核心柱钢管(1)的敞口端伸出并背向核心柱钢管(1)延伸；所述对接锚固钢筋(9)的竖直段和弯折段所确定的平面垂直于所焊接的侧面；同一侧面上焊接的对接锚固钢筋(9)相互平行；4)再截取若干块矩形薄壁钢板，采用冷弯的加工方式分别将其弯折成若干个U型构件；每个所述U型构件具有两块侧板和一块底板；两块所述侧板相互平行，且垂直于底板；两块侧板之间的距离等于核心柱钢管(1)某一侧面的宽度；5)在焊接有对接锚固钢筋(9)的侧面上拼接U型构件，其拼接方式有四种：5.1)当拼接成一字型冷弯多腔钢管时，将一个U型构件拼接到核心柱钢管(1)的某一侧面上；采用单面坡口焊缝(7)将这个U型构件的两块侧板分别与所拼接侧面的两条侧棱焊接，从而U型构件与该侧面结合成柱肢矩形钢管(2)；5.2)当拼接成L型冷弯多腔钢管时，核心柱钢管(1)的两个相邻侧面分别拼接一个U型构件；每个U型构件的两块侧板分别与所拼接侧面的两条侧棱连接，其中连接在同一侧棱上的两块侧板采用熔透焊缝(5)进行焊接，其他侧板采用单面坡口焊缝(7)进行焊接；从而使得每个U型构件与所拼接侧面结合成柱肢矩形钢管(2)；5.3)当拼接成T型冷弯多腔钢管时，核心柱钢管(1)的三个侧面分别拼接一个U型构件；每个U型构件的两块侧板分别与所拼接侧面的两条侧棱连接，其中连接在同一侧棱上的两块侧板采用熔透焊缝(5)进行焊接，其他侧板采用单面坡口焊缝(7)进行焊接；从而使得每个U型构件与所拼接侧面结合成柱肢矩形钢管(2)；5.4)当拼接成十字型冷弯多腔钢管时，核心柱钢管(1)的四个侧面分别拼接一个U型构件；每个U型构件的两块侧板分别与所拼接侧面的两条侧棱连接，其中每条侧棱上的两块侧板采用熔透焊缝(5)进行焊接，从而使得每个U型构件与所拼接侧面结合成柱肢矩形钢管(2)；6)A～D每一种形状中，一字型冷弯多腔钢管、L型冷弯多腔钢管、T型冷弯多腔钢管和十字型冷弯多腔钢管均可作构成冷弯多腔钢管混凝土对接异形柱的柱体单元，在柱肢矩形钢管(2)与核心柱钢管(1)相对的板面内侧焊接若干对接锚...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘界鹏，
申请(专利权)人：重庆市中科大业建筑科技有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50