一种中空夹层钢管混凝土巨型柱及其施工方法技术

一种中空夹层钢管混凝土巨型柱及其施工方法，中空夹层钢管混凝土巨型柱包括对拉箍筋、矩形钢管、混凝土、电梯、楼梯和门洞。对拉箍筋的两端部分弯折，并与矩形钢管内壁相切套设，通过焊接固定在钢管内壁上，然后在两个同心放置的矩形钢管之间浇灌高强混凝土。本发明专利技术承载力高、滞回性能好、抗侧刚度大、延性好、受力合理、施工方便、自重轻的中空夹层钢管混凝土巨型柱，既弥补了钢管约束效果不足的缺陷，又可大大减少钢管壁厚、避免厚钢板焊接时的困难，同时还解决了巨型结构垂直交通的难题，适用于高层建筑结构。

A kind of concrete filled steel tubular mega-column with hollow sandwich and its construction method

The invention relates to a hollow sandwich concrete filled steel tubular mega-column and a construction method thereof. The hollow sandwich concrete filled steel tubular mega-column comprises a pair of stirrups, rectangular steel tubes, concrete, elevators, stairs and doorways. The two ends of the tension stirrups are bent and tangent with the inner wall of the rectangular steel tube. The stirrups are welded and fixed on the inner wall of the steel tube, and then high strength concrete is poured between the two concentric rectangular steel tubes. The hollow sandwich concrete filled steel tubular mega-column with high bearing capacity, good hysteresis performance, large lateral stiffness, good ductility, reasonable force, convenient construction and light weight not only makes up for the deficiency of steel tube restraint effect, but also greatly reduces the wall thickness of steel tube and avoids the difficulty of thick steel plate welding. At the same time, it solves the problem of vertical traffic of mega-structure and is suitable for high-rise building joints. Structure.

【技术实现步骤摘要】
一种中空夹层钢管混凝土巨型柱及其施工方法
本专利技术涉及建筑
，具体为一种中空夹层钢管混凝土巨型柱及其施工方法。
技术介绍
随着建筑功能趋向于多样化和综合化发展，世界高层建筑发展的趋势是竞相推出高度超过500m的超高层建筑和满足一些特殊功能的高层建筑的巨形结构。巨型框架结构已成为适应超高层建筑发展的一种新型高效抗侧力体系。它由作为主结构的巨型框架结构和作为次结构的楼层框架组成。巨型框架为主要抗侧力体系，楼层框架仅起到辅助作用和大震下的耗能作用，并负责将楼面竖向荷载传递给主框架。由于次结构的柱距小、荷载小，因而其梁、柱断面可以做得很小，有利于楼面的合理使用。由此可见，巨型结构是一种具有巨大侧向刚度及整体工作性能的大型结构体系。巨型柱作为巨型框架结构竖向构件，其承受着巨大的竖向荷载和地震、风等侧向荷载作用，巨型柱具有良好的抗拉压弯和抗剪扭能力，巨型柱由于其自身的优点及特点，已越来越被人们重视，并越来越多地应用于工程实际。目前工程中普遍采用的型钢混凝土巨型柱和钢管混凝土巨型柱有如下技术不足之处：1.巨型柱截面尺寸大，若采用钢骨混凝土结构，根据相关试验结论，柱内各孤立的钢骨间必须采取全高的强连接方式，避免出现类似格构柱的分离式的布置，确保柱的整体延性，由此将产生大量箍筋绑扎、模板支护工作，不便施工；2.钢管混凝土巨型柱由于截面形式的特点，截面靠近形心部位的混凝土并不能提供多少抗弯刚度，其抗弯刚度和抗弯承载力较低，同时钢管混凝土巨型柱节点施工复杂，限制了其应用。因此，研发一种经济实用，施工方便的中空夹层钢管混凝土巨型柱结构形式具有十分重要的实践意义和社会经济价值。
技术实现思路
本专利技术解决了现有技术的不足而提供了一种承载力高、抗震性能好、抗侧刚度大的中空夹层钢管混凝土巨型柱及其施工方法，本专利技术受理合理、自重轻、施工方便，既解决了钢管约束效果不足的问题，又可大大减少钢管壁厚、避免厚钢板焊接时的困难，同时还解决了巨型结构垂直交通的难题，适用于高层建筑结构。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种中空夹层钢管混凝土巨型柱，包括内矩形钢管柱、同轴安装在内矩形钢管柱外侧的外矩形钢管柱以及浇筑在内、外矩形钢管柱之间夹层内的高强混凝土，所述内、外矩形钢管柱之间的夹层内安装有钢筋笼，所述钢筋笼内外两侧分别与内矩形钢管柱和外矩形钢管柱固定，通过所述钢筋笼将内、外矩形钢管柱两者相对的面以及外矩形钢管柱相对的面固定连接，所述内、外矩形钢管柱之间的夹层内预埋有管线，所述内矩形钢管柱内中空部位设置有电梯和/或楼梯，所述钢筋笼为双向对拉箍筋笼，所述双向对拉箍筋笼包括多根沿高度方向布设、起定位作用的定位纵筋和固定在定位纵筋上横向布设双向对拉箍筋，所述双向对拉箍筋在定位纵筋上沿定位纵筋延伸方向、以一定间距布设有多层，所述双向对拉箍筋的两端分别固定在内、外矩形钢管柱相对面以及外矩形钢管柱相对面，所述双向对拉箍筋的中部固定在定位纵筋上。进一步的，所述双向对拉箍筋的直径大于定位纵筋的直径。进一步的，处于同一层所述双向对拉箍筋在水平方向布置间距与相邻层的双向对拉箍筋纵向布置间距相同。进一步的，所述高强混凝土强度不低于C60。进一步的，所述外矩形钢管柱由普通钢板构件和弯钩钢板构件组装而成，所述弯钩钢板构件包括钢板构件和固定在钢板构件内侧的弯钩，所述普通钢板构件焊接在所述双向对拉箍筋笼上，所述双向对拉箍筋笼与弯钩钢板构件连接处设有与弯钩位置对应横向布设的横向钢筋，所述横向钢筋焊接在双向对拉箍筋的端部，将处于同一层的同一方向布设的双向对拉箍筋连接成一整体，所述弯钩钢板构件在双向对拉箍筋笼上预设的安装位置为焊接施工活动区域，所述焊接施工活动区域方便工人对普通钢板构件与双向对拉箍筋笼进行焊接活动，在普通钢板构件焊接完成后，所述弯钩钢板构件通过弯钩挂装固定在所述双向对拉箍筋笼上，并且所述弯钩钢板构件与双向对拉箍筋笼外侧相切。进一步的，所述弯钩钢板构件在弯钩处与横向钢筋对应的位置设有塞焊槽，所述弯钩钢板构件挂装在双向对拉箍筋笼的横线钢筋上后，再塞焊在双向对拉箍筋笼上。进一步的，所述双向对拉箍筋两端弯折，并且所述双向对拉箍筋的弯折部分与内、外矩形钢管柱的内壁相切连接，连接处与内、外矩形钢管柱焊接。进一步的，所述弯钩钢板构件内侧设有多组弯钩，每一组所述弯钩的位置与双向对拉箍筋笼上每一层双向对拉箍筋相对应，每组弯钩包括沿横向钢筋布设的多个弯钩。一种应用在高层建筑上的中空夹层钢管混凝土巨型柱，包括上述中空夹层钢管混凝土巨型柱，所述内、外矩形钢管柱之间的夹层内预埋有管线，所述内矩形钢管柱内中空部位设置有电梯和/或楼梯。进一步的，所述楼梯为预制装配式楼梯或整体现浇式钢筋混凝土楼梯。一种中空夹层钢管混凝土巨型柱的施工方法，包括如下步骤：a、根据实际施工情况确定内矩形钢管柱、外矩形钢管柱、双向对拉箍筋笼的尺寸，组装内矩形钢管柱和双向对拉箍筋笼，准备用于组装外矩形钢管柱的普通钢板构件和弯钩钢板构件，所述弯钩钢板构件包括钢板构件和固定在钢板构件内侧的多组弯钩，每一组所述弯钩的位置与双向对拉箍筋笼上每一层双向对拉箍筋相对应，所述双向对拉箍筋笼与弯钩钢板构件连接处设有与弯钩位置对应横向布设的横向钢筋，所述横向钢筋焊接在双向对拉箍筋的端部，将处于同一层的同一方向布设的双向对拉箍筋连接成一整体；b、将内矩形钢管柱固定在底板或基础后，把双向对拉箍筋笼从上往下套在内矩形钢管柱外侧，然后将钢筋笼内侧与内矩形钢管柱的外壁焊接固定；c、安装外矩形钢管柱：首先确定外矩形钢管柱的普通钢板构件和弯钩钢板构件在双向对拉箍筋笼外侧的预安装位置，所述弯钩钢板构件的预安装位置为方便工人对普通钢板构件与双向对拉箍筋笼进行焊接活动，然后将普通钢板构件同底板或基础相连接，通过弯钩钢板构件的预安装位置将普通钢板构件焊接在双向对拉箍筋笼外侧，然后将弯钩钢板构件通过多组弯钩挂装固定在所述双向对拉箍筋笼的横向钢筋上，并且将弯钩钢板构件的底部与底板或基础固定，最后将相邻普通钢板构件之间、普通钢板构件与弯钩钢板构件之间焊接组装，使得内矩形钢管柱和外矩形钢管柱之间形成有内置双向对拉箍筋笼的中空夹层；d、在每层的内、外矩形钢管柱和双向对拉箍筋笼布设完成后，在中空夹层内浇筑高强混凝土并振捣密实。通过采用上述方案，在将内矩形钢管柱与双向对拉箍筋笼连接过后，再固定外矩形钢管柱时，弯钩钢板构件通过弯钩挂在双向对拉箍筋笼上，从而防止将普通钢板构件与双向对拉箍筋笼焊接后，内、外矩形钢管柱之间空间过小无法将剩余钢板构件与双向对拉箍筋笼焊接的情况，从而方便对外矩形钢管柱的安装，而且采用这种方式制作的钢管混凝土巨型柱，弥补了中空夹层钢管混凝土柱内外矩形钢管对混凝土的约束不足、内层矩形钢管对混凝土无约束作用的缺陷，提高中空夹层巨型钢管混凝土柱的承载力，使其结构性能得到进一步优化。进一步的，当浇筑完高强混凝土后，在巨型柱内部空间安装电梯和楼梯，所述楼梯为预制装配式楼梯或整体现浇式钢筋混凝土楼梯。进一步的，所述双向对拉箍筋笼包括多根沿高度方向布设、起定位作用的定位纵筋和固定在定位纵筋上横向布设双向对拉箍筋，所述双向对拉箍筋在定位纵筋上沿定位纵筋延伸方向、以一定间距布设有多层，所述双向对拉箍筋的两端分别固定在内、外矩形钢管柱相对面以及外矩形钢管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中空夹层钢管混凝土巨型柱，其特征在于：包括内矩形钢管柱(1)、同轴安装在内矩形钢管柱(1)外侧的外矩形钢管柱(2)以及浇筑在内、外矩形钢管柱(2)之间夹层内的高强混凝土，所述内、外矩形钢管柱(2)之间的夹层内安装有双向对拉箍筋笼，所述双向对拉箍筋笼内外两侧分别与内矩形钢管柱(1)和外矩形钢管柱(2)固定，通过所述双向对拉箍筋笼将内、外矩形钢管柱(2)两者相对的面以及外矩形钢管柱(2)相对的面固定连接，所述内、外矩形钢管柱(2)之间的夹层内预埋有管线，所述内矩形钢管柱(1)内中空部位设置有电梯和/或楼梯。

【技术特征摘要】
1.一种中空夹层钢管混凝土巨型柱，其特征在于：包括内矩形钢管柱(1)、同轴安装在内矩形钢管柱(1)外侧的外矩形钢管柱(2)以及浇筑在内、外矩形钢管柱(2)之间夹层内的高强混凝土，所述内、外矩形钢管柱(2)之间的夹层内安装有双向对拉箍筋笼，所述双向对拉箍筋笼内外两侧分别与内矩形钢管柱(1)和外矩形钢管柱(2)固定，通过所述双向对拉箍筋笼将内、外矩形钢管柱(2)两者相对的面以及外矩形钢管柱(2)相对的面固定连接，所述内、外矩形钢管柱(2)之间的夹层内预埋有管线，所述内矩形钢管柱(1)内中空部位设置有电梯和/或楼梯。2.根据权利要求1所述的中空夹层钢管混凝土巨型柱，其特征在于：所述双向对拉箍筋笼包括多根沿高度方向布设、起定位作用的定位纵筋(8)和固定在定位纵筋(8)上横向布设双向对拉箍筋(3)，所述双向对拉箍筋(3)在定位纵筋(8)上沿定位纵筋(8)延伸方向、以一定间距布设有多层，所述双向对拉箍筋(3)的两端分别固定在内、外矩形钢管柱(2)相对面以及外矩形钢管柱(2)相对面，所述双向对拉箍筋(3)的中部固定在定位纵筋(8)上。3.根据权利要求2所述的中空夹层钢管混凝土巨型柱，其特征在于：所述双向对拉箍筋(3)的直径大于定位纵筋(8)的直径。4.根据权利要求2所述的中空夹层钢管混凝土巨型柱，其特征在于：处于同一层所述双向对拉箍筋(3)在水平方向布置间距与相邻层的双向对拉箍筋(3)纵向布置间距相同。5.根据权利要求1所述的中空夹层钢管混凝土巨型柱，其特征在于：所述高强混凝土强度不低于C60。6.根据权利要求1所述的中空夹层钢管混凝土巨型柱，其特征在于：所述楼梯为预制装配式楼梯或整体现浇式钢筋混凝土楼梯。7.根据权利要求1至6之一所述的中空夹层钢管混凝土巨型柱，其特征在于：所述外矩形钢管柱(2)由普通钢板构件(5)和弯钩钢板构件(6)组装而成，所述弯钩钢板构件(6)包括钢板构件和固定在钢板构件内侧的弯钩，所述普通钢板构件(5)焊接在所述双向对拉箍筋笼上，所述双向对拉箍筋笼与弯钩钢板构件(6)连接处设有与弯钩位置对应横向布设的横向钢筋，所述横向钢筋焊接在组成双向对拉箍筋笼的双向对拉箍筋(3)的端部，将处于同一层的同一方向布设的双向对拉箍筋(3)连接成一整体，所述弯钩钢板构件(6)通过弯钩挂装固定在所述双向对拉箍筋笼的横向钢筋上，相邻普通钢板构件(5)、相邻弯钩钢板构件(6)以及相邻普通钢板构件(5)和弯钩钢板构件(6)之间焊接。8.根据权利要求7所述的带拉筋中空夹层钢管混凝土浇筑体，其特征在于：所述弯钩钢板构件(6)在双向对拉箍筋笼上预设的安装位置为焊接施工活动区域，所述焊接施工活动区域方便对普通钢板构件(5)与双向对拉箍筋笼进行焊接活动，在普通钢板构件(5)焊接完成后，所述弯钩钢板构件(6)通过弯钩挂装固定在所述双向对拉箍筋笼上，并且所述弯钩钢板构件(6)与双向对拉箍筋笼外侧相切。9.根据权利要求7所述的中空夹层钢管混凝土巨型柱，其特征在于：所述弯钩钢板构件(6)在弯钩处与横向钢筋对应的位置设有塞焊槽，所述弯钩钢板构件(6)挂装在双向对拉箍筋笼的横线钢筋上后，再塞焊在双向对拉箍筋笼上。10.根据权利要求7所述的中空夹层钢管混凝土巨型柱，其特征在于：所述双向对拉箍筋(3)两端弯折，并且所述双向对拉箍筋(3)的弯折部分与内、外矩形钢管柱(2)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁发兴，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43