一种装配式中空夹层钢管混凝土构件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种装配式中空夹层钢管混凝土构件及其制备方法，包括同心布置的内钢管和外钢管，在该内、外钢管之间浇筑有混凝土，在所述内钢管的外壁上绕其轴心均布有若干角钢加劲肋，在该角钢加劲肋的外部环箍有与内钢管同心布置的钢筋网，在所述外钢管的外部沿其表面通长布置有不与外钢管的端部及梁柱节点连接的套管，在该套管端部布置有预应力套环。本发明专利技术由于截面开展，在同样自重情况下其抗弯刚度较大，因而在弯矩较大的情况下可以更好地发挥材料的力学性能，承载力高，具有较好的塑性、韧性和耐火性能，可以加快施工速度，缩短施工周期，提高经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种装配式中空夹层钢管混凝土构件及其制备方法
本专利技术涉及建筑结构构件
，尤其涉及一种装配式中空夹层钢管混凝土构件及其制备方法。
技术介绍
中空夹层钢管混凝土因其外钢管对夹层混凝土的约束和内钢管对夹层混凝土的支撑作用，而表现出优于钢筋混凝土结构的力学性能，进而可应用于工业与民用建筑、桥梁、塔架等结构中。然而，在长期的使用实践中，我们发现其仍存在以下问题：1、传统的钢管混凝土自重大，导致抗震性能差，基础造价高，在轴向荷载作用下，内、外钢管与核心混凝土同时承担纵向荷载，钢管对核心混凝土的约束效果未能得到充分发挥，核心混凝土在受力过程中易产生剪切压溃破坏。2、普通的中空夹层钢管混凝土构件，其内钢管在承受竖向的轴压荷载作用时，也会受到核心混凝土膨胀对内钢管产生的环向拉力作用，由于外钢管的环箍能力和内刚管承受能力较差，此时内钢管在双重受力作用下会发生局部屈曲，从而导致内钢管和核心混凝土脱开，对核心混凝土的约束减弱。普通的中空夹层钢管混凝土构件的外钢管的环箍能力较弱，在实际工程中由于核心混凝土的浇筑、养护方式不当或核心混凝土受收缩、徐变和温度等因素的影响，会导致内钢管与核心混凝土之间产生脱空现象。3、在实际使用过程中，钢管因其耐腐蚀性能差，容易发生锈蚀，影响了构件的耐久性和力学性能，限制了此类构件的使用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种能够增强钢管对核心混凝土的约束作用，降低脱开现象，提高构件纵向承载力，增强构件耐久性和力学性能的装配式中空夹层钢管混凝土构件及其制备方法。本专利技术提供的这种装配式中空夹层钢管混凝土构件，包括同心布置的内钢管和外钢管，在该内、外钢管之间浇筑有混凝土，在所述内钢管的外壁上绕其轴心均布有若干角钢加劲肋，在该角钢加劲肋的外部环箍有与内钢管同心布置的钢筋网，在所述外钢管的外部沿其表面通长布置有不与外钢管的端部及梁柱节点连接的套管，在该套管端部布置有预应力套环。为提高构件的抗震防烈效果，增加使用寿命，在所述套管与外钢管之间填充有夹层材料。为使钢筋网上的力更好的传递到角钢加劲肋上，传力路径更加合理明显，能够有效的防止混凝土和钢筋网发生滑移，提高混凝土的抗剪能力，在所述角钢加劲肋的外壁上固接有若干V型环，所述钢筋网通过V型环环箍在角钢加劲肋的外部。为使混凝土的抗剪能力分布更加均匀，所述V型环间隔交错的固接在角钢加劲肋的外壁上。为使轴向承载力的分布更强，所述角钢加劲肋沿内钢管的轴线布置。为使本专利技术可与基础更好的连接并防止整体失稳，还包括固接内钢管、外钢管和套管底部的底座板，在该底座板与套管之间均布有加劲肋。为使对核心混凝土的约束作用更加均匀，所述内钢管的横截面为圆形或方形。为使对核心混凝土的约束作用更加均匀，所述外钢管的横截面形状与内钢管的横截面形状相一致。本专利技术还提供了一种适用于上述装配式中空夹层钢管混凝土构件的制备方法，包括如下步骤：a、将若干角钢加劲肋绕内钢管轴心均匀固接在内钢管的外壁上；b、将钢筋网环箍固接在各角钢加劲肋的外部；c、将外钢管套装在钢筋网外并与内钢管同心布置；d、将套管套装在外钢管外部并不与外钢管的端部及梁柱节点连接；e、将预应力套环固接在套管端部；f、将混凝土浇筑在内钢管与外钢管之间，混凝土与角钢加劲肋和钢筋网胶结形成钢筋混凝土。在所述步骤a中，各角钢加劲肋的一直角边与内钢管的外壁固接并沿内钢管径向布置；在所述步骤b中，钢筋网通过若干V型环与各角钢加劲肋的另一直角边固定连接。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)通过在内钢管外壁上设置角钢加劲肋，对内钢管起支撑作用，防止混凝土对内钢管的挤压引起的破坏，提高了内钢管的稳定性。(2)通过在角钢加劲肋上环箍钢筋网，可有效防止混凝土开裂，提高混凝土的抗剪能力；可使核心混凝土受到的约束效果更强，其延性可得到进一步改善，减弱了核心混凝土产生剪切破坏的现象；可防止混凝土与内钢管产生脱空，提高了纵向承载能力，同时提高了抗震性能。(3)在外钢管上套设不与外钢管端部及梁柱节点连接的套管，可在受载初期，就对内、外钢管及混凝土产生有效的约束作用，避免了荷载较小时内钢管与核心混凝土之间的脱开；可使内钢管的横向受拉作用得到减弱，其纵向应力则相应提高，对构件承载力的贡献更大；可避免钢管的局部屈曲问题，同时可更有效的约束核心混凝土,减轻了核心混凝土破坏的现象；当构件遭受相当于本地区抗震设防烈度的设防地震影响时，可对构件进行局部修复加固，使构件继续使用。(4)采用不同材质的钢材制成套管，将大幅度改善构件的耐腐蚀性能，减少防腐处理工序，使构件的的耐久性和力学性能能够充分发挥，可用于潮湿、腐蚀性介质强等特殊环境中使用。(5)通过在套管端部设置预应力套环，可在受载初期，防止内、外钢管与混凝土脱开，提高整体的承载能力，同时加强套管对内、外钢管和混凝土的约束力。本专利技术由于截面开展，在同样自重情况下其抗弯刚度较大，因而在弯矩较大的情况下可以更好地发挥材料的力学性能，承载力高，具有较好的塑性、韧性和耐火性能，可以加快施工速度，缩短施工周期，提高经济效益。附图说明图1为本专利技术的轴侧结构示意图。图2为图1中A-A处剖视放大结构示意图。图3为本专利技术中角钢加劲肋和V型环的组装结构示意图。图中示出的标记及所对应的构件名称为：1、内钢管；2、混凝土；3、外钢管；4、角钢加劲肋；5、钢筋网；6、套管；7、预应力套环；8、夹层材料；9、V型环；10、底座板；11、加劲肋；12、螺栓杆；13、螺帽；91、水平外延段。具体实施方式从图1至图3可以看出，本专利技术这种装配式中空夹层钢管混凝土构件，包括圆形的内钢管1、混凝土2、圆形的外钢管3、角钢加劲肋4、钢筋网5、圆形的套管6和预应力套环7，外钢管3套装在内钢管1外并与内钢管1同心布置，各角钢加劲肋4沿内钢管1的轴线垂直焊接在内钢管1的外壁上，各角钢加劲肋4绕内钢管1的轴心均布布置，在各角钢加劲肋4的外壁上通过螺纹紧固件间隔交错的固接有若干V型环9，钢筋网5挂装在V型环9上，钢筋网5通过各V型环9环箍在角钢加劲肋4的外部并与内钢管1同心布置，混凝土2浇筑在内钢管1与外钢管3之间并与角钢加劲肋4、V型环9和钢筋网5无缝连接成钢筋混凝土，套管6套设在外钢管3外，在套管6与外钢管3之间填充有夹层材料8，套管6的长度小于外钢管3，夹层材料8的长度与套管6相同，套管6和夹层材料8均沿外钢管3表面通长布置并不与外钢管3的端部及梁柱节点连接，预应力套环7固接在套管6端部。在本专利技术中，外钢管3的横截面形状与内钢管1的横截面形状均为一致的方形。从图3可以看出，在本专利技术中，为了方便施工，提高施工速度，使V型环9更好固定在角钢加劲肋4上，使V型环9的力能够更好的传递到角钢加劲肋4上，在角钢加劲肋4的一直角边上两两一组的间隔交错布置有若干螺栓杆12，在V型环9的两伸出端上对称设有一水平外延段91，在该水平外延段91上设有便于螺栓杆12穿过的通孔，V型环9的两端穿过钢筋网5套装在相应的螺栓杆12上，在V型环9外的螺栓杆12上旋接有螺帽13，钢筋网5挂装在V型环9上，V型环9通过螺帽13与螺栓杆12配合固接在角钢加劲肋4上。从图1和图2还可以看出，本专利技术还包括固接内钢管1、外钢管3和套管6底部的底座板10，该底座板10可使整个构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装配式中空夹层钢管混凝土构件，包括同心布置的内钢管(1)和外钢管(3)，在该内、外钢管之间浇筑有混凝土(2)，其特征在于：在所述内钢管的外壁上绕其轴心均布有若干角钢加劲肋(4)，在该角钢加劲肋的外部环箍有与内钢管同心布置的钢筋网(5)，在所述外钢管的外部沿其表面通长布置有不与外钢管的端部及梁柱节点连接的套管(6)，在该套管端部布置有预应力套环(7)。

【技术特征摘要】
1.一种装配式中空夹层钢管混凝土构件，包括同心布置的内钢管(1)和外钢管(3)，在该内、外钢管之间浇筑有混凝土(2)，其特征在于：在所述内钢管的外壁上绕其轴心均布有若干角钢加劲肋(4)，在该角钢加劲肋的外部环箍有与内钢管同心布置的钢筋网(5)，在所述外钢管的外部沿其表面通长布置有不与外钢管的端部及梁柱节点连接的套管(6)，在该套管端部布置有预应力套环(7)。2.根据权利要求1所述的装配式中空夹层钢管混凝土构件，其特征在于：在所述套管与外钢管之间填充有夹层材料(8)。3.根据权利要求1所述的装配式中空夹层钢管混凝土构件，其特征在于：在所述角钢加劲肋的外壁上固接有若干V型环(9)，所述钢筋网通过V型环环箍在角钢加劲肋的外部。4.根据权利要求3所述的装配式中空夹层钢管混凝土构件，其特征在于：所述V型环间隔交错的固接在角钢加劲肋的外壁上。5.根据权利要求1所述的装配式中空夹层钢管混凝土构件，其特征在于：所述角钢加劲肋沿内钢管的轴线布置。6.根据权利要求1所述的装配式中空夹层钢管混凝土构件，其特征在于：还包括固接内钢管、外钢管和套管底部的底座板(10)...

【专利技术属性】
技术研发人员：周旺保，蒋丽忠，谭志化，冯玉林，赖智鹏，张云泰，余建，聂磊鑫，高路峻，郑兰，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43