一种钢管混凝土柱制造技术

本实用新型专利技术公开了一种钢管混凝土柱，它包括用于充填混凝土的钢管，在钢管与梁连接处的端部和柱底分别套设有用以起横向约束作用的钢环或钢板，所述钢环或钢板与柱和梁连接处的端部以及柱底之间保留有由设计计算确定的间隙，且钢环或钢板与钢管之间可保留有间隙控制约束效果。本实用新型专利技术能够增强结构的抗震性能、提高结构延性，是一种工程成本较低、施工简便的加横向约束的钢管混凝土柱。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及到一种建筑物结构构件，特指一种可应用于抗震地区多高层框架和桥梁结构柱或拱的结构设计施工中的加横向约束的钢管混凝土柱。
技术介绍
在钢管中灌入混凝土可形成的钢管混凝土组合构件，其本质属于套箍混凝土。一般认为在钢管混凝土组合构件中，钢管不仅承受纵向应力，同时对核心混凝土施加横向约束，使其处于三向受压的应力状态，延缓其纵向微裂缝的发生和发展，从而提高其抗压强度和压缩变形能力。而外钢管由于核心混凝土的存在，在一定程度上防止了薄壁钢管的局部屈曲，增强钢管壁的几何稳定性，改变空钢管的失稳模态，从而提高其承载能力。所以这种钢管混凝土组合结构用于受压是一种很合理的结构形式，它充分利用了钢和混凝土两种材料的优点。目前，钢管混凝土组合结构中研究较深入且应用较广泛的有两种结构形式，即钢管混凝土结构与套管混凝土结构。近年来，钢管混凝土(Concrete Fi1led Tube，简称CFT)结构因具有一般套箍混凝土的强度高、质量轻、塑性好、耐疲劳、耐冲击等优越的力学性能而在多高层建筑与拱桥中得到了越来越多的应用。钢管混凝土又是在高层建筑和大跨度桥梁中应用高强混凝土的最有效和最经济的结构形式，这是因为(1)钢管对核心混凝土的约束作用，能有效的克服高强混凝土的脆性；(2)钢管内无钢筋骨架，便于浇灌高强混凝土，而且因有钢管分隔，与管外普通混凝土互不干扰，无交错浇灌的麻烦；(3)钢管外无混凝土保护层，能充分发挥高强混凝土的承载能力。但钢管混凝土结构也有其自身的不足，具体有(1)、在传统的钢管混凝土柱中，钢管既承受轴向应力还要对核心混凝土起横向约束作用，因为钢是各向同性材料，当钢管在轴力或弯矩产生的轴向应力作用下屈服后，其横向约束效应(特别是在刚度方面)大为降低。(2)、近来国内外的研究结果表明，在地震力的反复荷载作用下，钢管柱端易发生塑性压曲并伴随内部混凝土的破碎而造成层高减低，从而加剧非结构构件的损坏并使结构很难修复。这种破坏方式同样将导致结构的滞回承载能力不稳定，特别是对于高轴压比作用下的柱，情况更加明显。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题就在于针对现有技术存在的技术问题，提供一种能够增强结构的抗震性能、提高结构延性、且工程成本较低、施工简便的加横向约束的钢管混凝土柱。为解决上述技术问题，本技术提出的解决方案为一种钢管混凝土柱，它包括用于充填混凝土的钢管，其特征在于在钢管与梁连接处的端部和钢管混凝土柱的柱底分别套设有用以起横向约束作用的钢环或钢板。本技术可进一步在所述钢环或钢板与柱和梁连接处的端部以及钢管混凝土柱的柱底之间保留有间隙。本技术可进一步在所述钢环或钢板与钢管之间保留有间隙。与现有技术中传统钢管混凝土柱结构相比，本技术的优点在于(1)、在本技术的钢管混凝土柱中，通长的钢管(与传统钢管混凝土柱相同)和附加起套箍作用的钢板或钢环的功能被分离开来。前者主要抵抗由轴向荷载和弯矩产生的纵向应力，以及柱中部的剪力；而钢环或钢板则主要增强可能出现塑性铰的区域；钢环或钢板能有效地防止或延迟钢管混凝土柱中通长的钢管在塑性铰区域发生局部屈曲，提高了结构的承载性能与延性，从而改善了抗震性能；(2)、钢环或钢板能更为有效的约束柱中塑性铰区域的混凝土，因此，柱的延性能够得到保证；(3)、传统钢管混凝土柱中钢管的工作应力状态为同时承受轴向的压应力和横向的拉应力，但在钢环或钢板的约束作用下，受压区的钢管将处于三向受压状态，这正是钢材更为有效的工作状态，能够延缓钢管局部屈曲，从而提高了构件的延性，改善了结构的抗震性能；(4)、传统钢管混凝土柱往往采用较厚的钢管来预防塑性铰区域发生屈曲，钢管的厚度沿柱高不变，特别是矩形截面柱。而在约束钢管混凝土柱中，设计时仅将通长钢管考虑成承受轴力和弯矩的纵向钢筋，然后在塑性铰部位通过附加钢环或钢板进行横向增强。通长钢管的第二个作用是抵抗柱中的剪力，显然，通长钢管的厚度能够满足这一要求。因而，尽管在塑性铰区域约束钢管混凝土柱需要附加钢环或钢板，其用钢量仍要低于同一使用钢管混凝土柱的结构。因为仅对可能出现塑性铰的部位施加附加钢环或钢板，约束钢管混凝土柱在结构体系方面仍同传统钢管凝土结构保持一致。因此可沿用许多现有的钢管混凝土结构设计方法，减小了推广的难度。附图说明图1是本技术实施例1的钢管混凝土柱的主视示意图；图2是本技术实施例1的钢管混凝土柱的截面示意图； 图3是本技术实施例2的钢管混凝土柱的主视示意图；图4是本技术实施例2的钢管混凝土柱的截面示意图。图5是本技术实施例3的钢管混凝土柱的主视示意图；图6是本技术实施例3的钢管混凝土柱的截面示意图；图7是本技术实施例4的钢管混凝土柱的主视示意图；图8是本技术实施例4的钢管混凝土柱的截面示意图。图例说明1、钢管2、端部3、柱底4、钢环5、钢板6、间隙7、间隙8、梁具体实施方式以下将结合附图对本技术做进一步详细说明。实施例1如图1和图2所示，用于充填混凝土的钢管1仍保持与传统钢管混凝土体系中一致，沿结构高度方向通长布置，而在梁8与钢管1连接处的端部2以及柱底3分别套设有横向约束，该横向约束针对圆形截面的钢管混凝土柱可以为钢环4，钢环4与梁8和钢管1连接处的端部2以及钢管1的底部3之间保留有由设计计算确定的间隙6，以避免其传递纵向应力；钢环4与钢管1间根据截面特性保持一定的间隙7，以推迟钢环4参与横向约束的时间，从而避免或减少不必要的承载力提高。实施例2如图3和图4所示，用于充填混凝土的钢管1仍保持与传统钢管混凝土体系中一样，沿结构高度方向通长布置，而在梁8与钢管1连接处的端部2以及柱底3分别套设有横向约束，该横向约束针对方形截面的钢管混凝土柱可以为钢板5，钢板5与梁8和钢管1连接处的端部2以及钢管1的底部3之间保留有由设计计算确定的间隙6，以避免其传递纵向应力；钢板5与钢管1间根据截面特性保持一定的间隙7，以推迟钢板5参与横向约束的时间，从而避免或减少不必要的承载力提高。以上实施例1和2施工工序如下1、浇筑下层结构梁8并养护至龄期；2、将预制的钢环4或钢板5从钢管1上端套入，钢环4或钢板5分别在柱底3和梁与柱连接的端部2保留有间隙6，同时钢环4或钢板5与钢管1间根据设计预留间隙7，仅在选定位置施以点焊予以定位。(将钢环或钢板套入后，是不是应该还有个步骤就是倒混凝土，填充钢管和间隙部位) 实施例3如图5和图6所示，用于充填混凝土的钢管1仍保持与传统钢管混凝土体系中一致，沿结构高度方向通长布置，而在梁8与钢管1连接处的端部2以及柱底3分别套设有横向约束，该横向约束针对圆形截面的钢管混凝土柱可以为钢环4，钢环4与梁8和钢管1连接处的端部2以及钢管1的底部3直接接触，可传递纵向应力；钢环4与钢管1直接接触，以达到提高承载力的目的。实施例4如图7和图8所示，用于充填混凝土的钢管1仍保持与传统钢管混凝土体系中一样，沿结构高度方向通长布置，而在梁8与钢管1连接处的端部2以及柱底3分别套设有横向约束，该横向约束针对方形截面的钢管混凝土柱可以为钢板5，钢板5与梁8和钢管1连接处的端部2以及钢管1的底部3直接接触，可传递纵向应力；钢板5与钢管1直接接触，以达到提高承载力的目的。以上实施例3和4施工工序本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢管混凝土柱，它包括用于充填混凝土的钢管，其特征在于：在钢管与梁连接处的端部和钢管混凝土柱的柱底分别套设有用以起横向约束作用的钢环或钢板。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：毛小勇，何文辉，肖岩，单波，郭玉荣，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：实用新型
国别省市：43[中国|湖南]