装配式功能可恢复钢骨架混凝土组合柱及安装方法技术

本发明专利技术涉及装配式功能可恢复钢骨架混凝土组合柱及安装方法，属于结构工程技术领域。本发明专利技术包括一组钢管主柱、钢管从属柱、主从柱耗能连接桥架和全装配式连接总成；所述全装配式连接总成包括若干个弧形脚连接件和若干对外加强环瓦片，外加强环瓦片围拼成圆形外加强环，紧箍钢管柱；主柱与从属柱利用C型弧形脚连接件和全装配式连接总成通过主从柱耗能连接桥架相连，组成功能可恢复钢骨架混凝土组合柱；钢管柱内浇筑混凝土。本发明专利技术桥架上设有椭圆形通孔，使桥架在地震作用下避免应力集中的同时，具有优良的吸能能力，消耗了较多的地震能量，减小了主柱和从属柱在地震时受到的作用，实现了耗能构件耗能破坏，极大的提高了结构的抗震性能。

Assembly function restoring steel skeleton concrete composite column and installation method

The invention relates to a assembled functional recoverable steel skeleton concrete composite column and an installation method, belonging to the technical field of structural engineering. The invention comprises a group of steel pipe main column, steel pipe subordinate column, main and subordinate column energy dissipation connection bridge frame and a fully assembled connection assembly; the fully assembled connection assembly comprises a number of arc foot connectors and a number of external strengthening ring tiles, and the outer strengthening ring tiles are enclosed and assembled into a circular outer strengthening ring to tighten the steel pipe column; the main column and the subordinate column utilize C. The V-shaped arc-foot connector and the fully-assembled connection assembly are connected by the energy dissipation connection of the main and slave columns to form the steel skeleton concrete composite column, and the concrete is poured into the steel tube column. The bridge frame of the invention is provided with an elliptical through-hole, so that the bridge frame can avoid stress concentration under earthquake, and has excellent energy absorption capacity, consumes more earthquake energy, reduces the action of the main column and the subordinate column during earthquake, realizes energy dissipation failure of the energy dissipating component, and greatly improves the seismic performance of the structure.

【技术实现步骤摘要】
装配式功能可恢复钢骨架混凝土组合柱及安装方法
本专利技术涉及装配式功能可恢复钢骨架混凝土组合柱及安装方法，属于结构工程

技术介绍
近年来，装配式钢结构建筑技术突飞猛进，建筑工业化已逐渐由概念成为现实。随着社会的发展，人们对于建筑空间的要求也逐渐提高，现代化的装配式钢结构技术必须与时俱进，在满足人们最基本的使用要求之外，还要有更优越的性能，这才能在现代技术的飞速发展潮流中不会被淘汰。目前，人们对建筑的使用要求，主要体现在对建筑的结构的空间要求更大，结构需要有足够的开阔空间，且满足美观的要求。这就使得结构的高度和跨度加大，结构柱作为竖向传力构件，在高耸结构以及大跨度结构中需要承受更大的轴力，由此对结构柱的承载能力提出了更大的要求。在满足承载力的同时，结构还要有较好的性能，比如抗震性能、耐久性等。结构柱作为结构的关键受力构件，其性能往往可以决定整个结构的性能。这就要求柱子不仅能够满足承载能力的强度要求，还要有优越的抗震性能。通常情况下，增大柱的截面、增多柱的数量等可以提高柱的承载能力和抗震性能。但是，柱截面的增大，使得承载能力提高的同时，占据了较大的空间，巨大的柱子，既不能满足节省空间的需要，也不能满足美观的需求。柱数量的增多，虽然可以提高承载能力，但是同样存在空间浪费的问题，而且整体性较差。随着技术的发展，为了解决上述存在的不足，组合柱的概念被提出。组合柱具有较高的承载能力和良好的延性，尤其是钢管混凝土组合柱，由于钢管对混凝土的连续约束作用，显著地改善了混凝土特别是高强混凝土延性差的特性。现有的组合柱技术以及钢管混凝土组合柱技术，虽然较单一柱有了很大的技术改善，但依然存在以下不足：1.安装过程复杂，装配化程度低，施工周期长；2.对施工人员技术要求高，需要现场焊接，质量易受到现场施工的影响；3.用钢量大，技术复杂，建造成本高；4.整体性较低，破坏后难以修复；5.灵活性差，普适性差，构件难以实现工厂化生产普遍适用等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有钢管混凝土组合柱装配化程度低、施工复杂、整体性不足、难以修复等问题，提出了装配式功能可恢复钢骨架混凝土组合柱及安装方法。本专利技术是采用以下的技术方案实现的：一种装配式功能可恢复钢骨架混凝土组合柱，包括一组钢管主柱、至少一组钢管从属柱、若干个主从柱耗能连接桥架和若干个全装配式连接总成；所述全装配式连接总成包括若干个弧形脚连接件和若干对外加强环瓦片，外加强环瓦片围拼成圆形外加强环，紧箍钢管柱；所述弧形脚连接件包括A型弧形脚连接件、B型弧形脚连接件和C型弧形脚连接件，弧形脚连接件包括弧形连接脚和垂直连接在弧形连接脚上的外伸钢板，A型弧形脚连接件的外伸钢板上设有螺栓孔，B型弧形脚连接件和C型弧形脚连接件还包括垂直连接在外伸钢板上的矩形连接脚，矩形连接脚上设有螺栓孔；主从柱耗能连接桥架包括耗能钢板和对称垂直连接在耗能钢板两侧的若干个矩形连接脚，矩形连接脚上设有螺栓孔，与弧形脚连接件上的矩形连接脚的螺栓孔相匹配，所述的弧形脚连接件的弧形连接脚上设有螺栓孔，与钢管柱柱面上的螺栓孔相匹配，通过螺栓与钢管柱相连；主柱与从属柱利用C型弧形脚连接件和全装配式连接总成通过主从柱耗能连接桥架相连，组成功能可恢复钢骨架混凝土组合柱；钢管柱内浇筑混凝土。所述主柱和从属柱均为外包全装配式钢管柱，外包全装配式钢管柱由若干个弧形柱片拼接而成。所述外包全装配式钢管柱片沿纵向一侧设有连接齿，另一侧设有与连接齿相匹配的滑道，连接齿和滑道相拼接，组成圆形钢管柱。所述外加强环瓦片包括弧形端板和垂直连接在端板两侧和底侧的若干个连接板，底侧连接板下表面设有T形连接齿，所述B型弧形脚连接件和C型弧形脚连接件的弧形连接脚上下两面均设有与外加强环瓦片T型连接齿相匹配的T形滑道。所述钢管柱内包含核心钢骨架，核心钢骨架包括圆形钢管和若干个外伸钢隔板，外伸钢隔板自由端沿纵向通长分布有楔形连接齿，所述外包全装配式柱片弧形中部内侧沿纵向设有与楔形连接齿相匹配的内楔形滑道。所述主从柱耗能连接桥架的耗能钢板上设有通孔。所述通孔形状为椭圆形。所述主从柱耗能连接桥架的矩形连接脚分为上矩形连接脚、中矩形连接脚和下矩形连接脚，上矩形连接脚位于耗能钢板最上部两侧，设有2个螺栓孔，中矩形连接脚位于耗能钢板中部两侧，设有4个螺栓孔，下矩形连接脚位于耗能钢板最下部两侧，设有2个螺栓孔；所述弧形脚连接件的矩形连接脚上设有与主从柱耗能连接桥架的矩形连接脚相匹配的螺栓孔。所述全装配式主柱和全装配式从属柱均包括核心钢骨架和外包全装配式钢管柱，从属柱横截面尺寸小于主柱。所述从属柱数量为1—4组，可满足多种形式的需要。所述外包全装配式钢管柱由4个柱片拼接而成，4个柱片成弧状，圆心角均为90度，4个柱片与核心钢骨架同心。所述每个全装配式连接总成包括4个弧形脚连接件和4组外加强环瓦片，圆心角均为90度。弧形脚连接件之间的接缝与柱片之间的接缝相互错开。所述全装配式连接总成可以用来连接柱与桥架，也可以用来连接柱与钢梁。所述全装配式连接总成由4个弧形脚连接件、8外加强环瓦片组成，弧形脚连接件以及外加强环瓦片的圆心角均为90度，4个弧形脚连接件拼成一个圆环形，4个外加强环瓦片拼成一个圆形外加强环，均对全装配式钢管柱有紧箍作用，增大柱的承载能力，且外加强环还具有增强连接区域整体性的作用，极大增强连接区域的抗震性能。所述耗能钢板的通孔为椭圆形，避免了应力集中，提高了钢板的耗能能力。所述外加强环瓦片包括弧形端板和垂直连接在端板两侧的两个侧面连接板和连接在底侧的底侧连接板，相邻外加强环瓦片通过连接板相互连接，组成圆柱形外环板，起到增强连接区域整体性的作用，极大增强连接区域的抗震性能。所述弧形脚连接件的弧形脚圆心角可根据弧形脚的数量调整，设弧形脚数量为N，圆心角为360°/N。所述外加强环瓦片的圆心角可根据外加强环瓦片的数量调整，设外加强环瓦片数量为N，圆心角为360°/N。所述钢管柱各柱片纵向长度分别为500mm、750mm、1000mm、1500mm。目的是使4个柱片在长度方向上在不同的位置错开，一方面防止形成断面不利于柱子的强度和整体性，一方面便于柱片的运输和施工。所述核心钢骨的外伸钢隔板上设有圆形通孔，保证浇筑混凝土的密实，增大咬合力，提高单个主柱或从属柱的整体性。所述主从柱耗能连接桥架包括4个矩形连接脚和1块耗能钢板。主从柱之间设有多层主从柱耗能连接桥架。每层主柱和从属柱之间由两个主从柱耗能连接桥架连接，使得主从柱耗能连接桥架长度小，便于施工运输；主从柱耗能连接桥架在地震作用下，强度远低于钢管柱，破坏吸收大量的能量，破坏后可以更换，修复成本低，使组合柱功能得到恢复。所述外包全装配式钢管柱片预留有与弧形脚连接件相连的螺栓孔，在拼装柱片之前，先将螺栓放入孔内。所述核心钢骨架钢管内和外包全装配式钢管柱之间的空间内，浇筑有纤维混凝土。所述的弧形脚连接件有两种类型，一种是与梁相连的，由弧形连接脚和外伸钢板组成，称为A型弧形脚连接件；另外一种是与主从柱耗能连接桥架相连的，由弧形连接脚、外伸钢板以及矩形连接脚组成，称为B型弧形脚连接件；A型弧形脚连接件与B型弧形脚连接件外伸钢板上下两表面均设有T形滑道。本专利技术还涉及一种装配式功能可恢复钢骨架混凝土组合柱的安装方法，包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装配式功能可恢复钢骨架混凝土组合柱，其特征在于：包括一组钢管主柱(1)、至少一组钢管从属柱(2)、若干个主从柱耗能连接桥架(3)、和若干个全装配式连接总成；所述全装配式连接总成包括若干个弧形脚连接件和若干对外加强环瓦片(26)，外加强环瓦片(26)围拼成圆形外加强环，紧箍钢管柱；所述弧形脚连接件包括A型弧形脚连接件(5)、B型弧形脚连接件(4)和C型弧形脚连接件(6)，弧形脚连接件包括弧形连接脚(20)和垂直连接在弧形连接脚(20)上的外伸钢板(21)，A型弧形脚连接件(5)的外伸钢板(21)上设有螺栓孔，B型弧形脚连接件(4)和C型弧形脚连接件(6)还包括垂直连接在外伸钢板(21)上的矩形连接脚，矩形连接脚上设有螺栓孔；主从柱耗能连接桥架(3)包括耗能钢板(19)和对称垂直连接在耗能钢板(19)两侧的若干个矩形连接脚，矩形连接脚上设有螺栓孔，与弧形脚连接件上的矩形连接脚的螺栓孔相匹配，所述的弧形脚连接件的弧形连接脚(20)上设有螺栓孔，与钢管柱柱面上的螺栓孔相匹配，通过螺栓与钢管柱相连；主柱(1)与从属柱(2)利用C型弧形脚连接件(6)和全装配式连接总成通过主从柱耗能连接桥架(3)相连，组成功能可恢复钢骨架混凝土(17)组合柱；钢管柱内浇筑混凝土(17)。...

【技术特征摘要】
1.一种装配式功能可恢复钢骨架混凝土组合柱，其特征在于：包括一组钢管主柱(1)、至少一组钢管从属柱(2)、若干个主从柱耗能连接桥架(3)、和若干个全装配式连接总成；所述全装配式连接总成包括若干个弧形脚连接件和若干对外加强环瓦片(26)，外加强环瓦片(26)围拼成圆形外加强环，紧箍钢管柱；所述弧形脚连接件包括A型弧形脚连接件(5)、B型弧形脚连接件(4)和C型弧形脚连接件(6)，弧形脚连接件包括弧形连接脚(20)和垂直连接在弧形连接脚(20)上的外伸钢板(21)，A型弧形脚连接件(5)的外伸钢板(21)上设有螺栓孔，B型弧形脚连接件(4)和C型弧形脚连接件(6)还包括垂直连接在外伸钢板(21)上的矩形连接脚，矩形连接脚上设有螺栓孔；主从柱耗能连接桥架(3)包括耗能钢板(19)和对称垂直连接在耗能钢板(19)两侧的若干个矩形连接脚，矩形连接脚上设有螺栓孔，与弧形脚连接件上的矩形连接脚的螺栓孔相匹配，所述的弧形脚连接件的弧形连接脚(20)上设有螺栓孔，与钢管柱柱面上的螺栓孔相匹配，通过螺栓与钢管柱相连；主柱(1)与从属柱(2)利用C型弧形脚连接件(6)和全装配式连接总成通过主从柱耗能连接桥架(3)相连，组成功能可恢复钢骨架混凝土(17)组合柱；钢管柱内浇筑混凝土(17)。2.根据权利要求1所述的装配式功能可恢复钢骨架混凝土组合柱，其特征在于：所述主柱(1)和从属柱(2)均为外包全装配式钢管柱，外包全装配式钢管柱由若干个弧形柱片(13)拼接而成。3.根据权利要求2所述的装配式功能可恢复钢骨架混凝土组合柱，其特征在于：所述弧形柱片(13)沿纵向一侧设有连接齿(16)，另一侧设有与连接齿(16)相匹配的滑道(15)，连接齿(16)和滑道(15)相拼接，组成圆形钢管(9)柱。4.根据权利要求1所述的装配式功能可恢复钢骨架混凝土组合柱，其特征在于：外加强环瓦片(26)包括弧形端板和垂直连接在端板两侧和底侧的若干个连接板，底侧连接板下表面设有T形连接齿，所述B型弧形脚连接件(4)和C型弧形脚连接件(6)的弧形连接脚(20)上下两面均设有与外加强环瓦片(26)T型连接齿相匹配的T形滑道(22)。5.根据权利要求1所述的装配式功能可恢复钢骨架混凝土组合柱，其特征在于：所述钢管柱内包含核心钢骨架(14)，核心钢骨架(14)包括圆形钢管(9)和若干个外伸钢隔板(10)，外伸钢隔板(10)自由端沿纵向通长分布有楔形连接齿(11)，所述外包全装配式柱片(13)弧形中部内侧沿纵向设有与楔形连接齿(11)相匹配的内楔形滑道(12)。6.根据权利要求1所述的装配式功能可恢复钢骨架混凝土组合柱，其特征在于：所述主从柱耗能连接桥架(3)的耗能钢板(19)上设有通孔。7.根据权利要求6所述的装配式功能可恢复钢骨架混凝土组合柱，其特征在于：所述通孔形状为椭圆形。8.根据权利要求1所述的装配式功能可恢复钢骨架混凝土组合柱，其特征在于：所述主从柱耗能连接桥架(3)的矩形连接脚分为上矩形连接脚、中矩形连接脚和下矩形连接脚，上矩形连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟犇，王昊，张正哲，于昊，宋心宇，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37