一种双腔式矩形钢管高强混凝土柱和制备方法技术

本发明专利技术涉及一种双腔式矩形钢管高强混凝土柱，包括矩形钢管，矩形钢管内设有两个螺旋箍筋，两个螺旋箍筋沿矩形钢管横截面的长度方向依次布置，两个螺旋箍筋之间设有中腹钢板，中腹钢板两端分别固接于矩形钢管内壁，中腹钢板与矩形钢管内壁之间填充有高强混凝土，两个螺旋箍筋分别包裹于高强混凝土。两个螺旋箍筋、双腔式矩形钢管对高强混凝土的横向膨胀起到双重约束作用，共同限制高强混凝土的横向变形，加强了对核心高强混凝土的约束能力；两个螺旋箍筋的纵向连续性提升了高强混凝土的抗剪性能，提升了双腔式矩形钢管高强混凝土柱的承载力和延性。本发明专利技术还涉及一种双腔式矩形钢管高强混凝土柱的制备方法。

A double cavity high strength concrete-filled rectangular steel tube column and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种双腔式矩形钢管高强混凝土柱和制备方法
本专利技术涉及建筑结构领域，特别是涉及一种双腔式矩形钢管高强混凝土柱和制备方法。
技术介绍
在土木工程领域中,有许多不同的建筑材料的组合形式,其中应用最广泛的材料为钢材与混凝土。钢管混凝土结构是钢——混凝土组合结构中的常见形式,是将混凝土填充到钢管内而制成。钢管混凝土柱在受力过程中,钢管对核心混凝土形成刚性约束作用,钢管和混凝土均处于三向应力状态,混凝土抗压强度和塑性变形能力均得到了很大的提高,延缓了钢管内核心混凝土的脆性破坏。现实生活中，由于建筑空间布置等原因，有些狭长区域对钢管混凝土柱提出了矩形截面的要求。通常做法是在矩形钢管内浇筑混凝土形成矩形钢管混凝土柱。矩形钢管混凝土柱存在以下技术问题：由于矩形钢管横截面为矩形，矩形长度较长，矩形钢管对矩形钢管中心的混凝土的约束较小，导致矩形钢管中心的混凝土容易脆性破坏，矩形钢管相对容易局部屈曲。
技术实现思路
针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的之一是：提供一种双腔式矩形钢管高强混凝土柱，其能够改善对双腔式矩形钢管中心的混凝土的约束，双腔式矩形钢管中心的高强混凝土不容易脆性破坏，延缓双腔式矩形钢管出现局部屈曲，提高承载力和延性，有效提升双腔式矩形钢管高强混凝土柱材料性能利用率，减小构件截面面积，提升构件抗震性能。针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的之二是：提供一种双腔式矩形钢管高强混凝土柱制备方法，通过该方法制得的双腔式矩形钢管高强混凝土柱，能够改善对双腔式矩形钢管中心的混凝土的约束，双腔式矩形钢管中心的高强混凝土不容易脆性破坏，延缓双腔式矩形钢管出现局部屈曲，提高承载力和延性，有效提升双腔式矩形钢管高强混凝土柱材料性能利用率，减小构件截面面积，提升构件抗震性能。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种双腔式矩形钢管高强混凝土柱，包括矩形钢管，矩形钢管竖直设置，矩形钢管内设有两个螺旋箍筋，两个螺旋箍筋延伸方向均和矩形钢管延伸方向平行，两个螺旋箍筋沿矩形钢管横截面的长度方向依次布置，两个螺旋箍筋之间设有中腹钢板，中腹钢板两端分别固接于矩形钢管内壁，中腹钢板与矩形钢管内壁之间填充有高强混凝土，两个螺旋箍筋分别包裹于高强混凝土。进一步，矩形钢管侧壁分别设有多个加劲条。进一步，矩形钢管包括第一翼缘、第二翼缘、第一腹板和第二腹板，第一翼缘与第二翼缘平行设置，第一腹板与第二腹板平行设置，第一翼缘、第一腹板、第二翼缘和第二腹板依次首尾固接形成闭环，中腹钢板两端分别固接于第一翼缘中部和第二翼缘中部，多个加劲条分别设于第一翼缘、第二翼缘、第一腹板和第二腹板的内壁。进一步，加劲条包括第一加劲条和第二加劲条，第二加劲条竖直设置，第一加劲条垂直于第二加劲条，第一加劲条中部固接于第二加劲条中部。进一步，矩形钢管连接有第一连接件和第二连接件，第一连接件两端分别固接于矩形钢管上端，两个螺旋箍筋上端分别固接于第一连接件中部；第二连接件两端分别固接于矩形钢管下端，两个螺旋箍筋下端分别固接于第二连接件中部。进一步，矩形钢管采用高强钢或普通钢制成，高强混凝土的强度等级大于或等于C50。进一步，两个螺旋箍筋的净间距均为60mm、80mm、100mm或120mm，两个螺旋箍筋的截面直径均为8mm、10mm、12mm、14mm或16mm。一种双腔式矩形钢管高强混凝土柱的制备方法，包括以下步骤，S1，将两个螺旋箍筋沿矩形钢管横截面的长度方向依次布置于矩形钢管内；将中腹钢板设于两个螺旋箍筋之间，将中腹钢板两端分别固接于矩形钢管内壁；S2，在中腹钢板与矩形钢管内壁之间浇注高强混凝土并振捣密实；S3，养护大于或等于28天。进一步，S1和S2之间还包括以下步骤，将矩形钢管上端和两个螺旋箍筋上端分别固接于第一连接件，将矩形钢管下端和两个螺旋箍筋下端分别固接于第二连接件。进一步，S1还包括以下步骤，在矩形钢管的内壁设置加劲条。总的说来，本专利技术具有如下优点：由于两个螺旋箍筋沿矩形钢管横截面的长度方向依次布置，两个螺旋箍筋之间设有中腹钢板，中腹钢板将矩形钢管内由单腔区域转换为双腔区域，从而形成了双腔式矩形钢管，双腔内均填充有高强混凝土，两个螺旋箍筋分别包裹于高强混凝土中。中腹钢板缩小了核心区混凝土与钢管内壁之间距离，提升了钢管对于核心混凝土的约束作用。当受到轴向力的时，高强混凝土和双腔式矩形钢管直接承受轴力，两个螺旋箍筋不直接承受轴力，高强混凝土受压膨胀横向变形，两个螺旋箍筋、双腔式矩形钢管对高强混凝土的横向膨胀起到双重约束作用，共同限制高强混凝土的横向变形，加强了对核心高强混凝土的约束能力，提升了高强混凝土在三向受力状态下的抗压强度，从而提升了双腔式矩形钢管高强混凝土柱的承载力；两个螺旋箍筋的纵向连续性提升了高强混凝土的抗剪性能，避免高强混凝土过早发生脆性破坏，延缓了矩形钢管的局部屈曲，进而提升了双腔式矩形钢管高强混凝土柱的承载力和延性，有效提高双腔式矩形钢管高强混凝土柱材料性能利用率，提升构件的抗震性能。当双腔式矩形钢管高强混凝土柱处于偏压状态下，由于中腹钢板设于两个螺旋箍筋之间，缩小了核心区混凝土与钢管内壁之间距离，提升了钢管对于核心混凝土的约束作用，实现了截面受力功能性分区，并采用螺旋箍筋提升了角部约束区的混凝土工作性能，有效地提升了高强混凝土单侧承载力，避免高强混凝土单侧过早发生脆性破坏；同时双腔式矩形钢管作为一个整体受力，能够发挥整体联动作用，能够更好地分配截面荷载，提升了双腔式矩形钢管高强混凝土柱的受力性能。附图说明图1为本专利技术实施例剖开上部后的立体结构示意图。图2为本专利技术实施例的横截面示意图。图3是本专利技术实施例的立体结构示意图。图4是本专利技术实施例的第一翼缘示意图。图5是本专利技术实施例的第二翼缘示意图。图6是本专利技术实施例的第一腹板示意图。图7是本专利技术实施例的第二腹板示意图。附图标记说明：1——螺旋箍筋；2——高强混凝土；3——双腔式矩形钢管、31——第一翼缘、32——第二翼缘、33——第一腹板、34——第二腹板、35——中腹钢板；41——第一连接钢筋；5——十字形加劲条。具体实施方式下面来对本专利技术做进一步详细的说明。如图1～图3所示，一种双腔式矩形钢管高强混凝土柱，包括矩形钢管，矩形钢管竖直设置，矩形钢管内设有两个螺旋箍筋1，两个螺旋箍筋1延伸方向均和矩形钢管延伸方向平行，两个螺旋箍筋1沿矩形钢管横截面的长度方向依次布置，两个螺旋箍筋1之间设有中腹钢板35，中腹钢板35两端分别固接于矩形钢管内壁，优选的，采用焊接方式连接在一起。中腹钢板35与矩形钢管内壁之间填充有高强混凝土2，两个螺旋箍筋1分别包裹于高强混凝土2。由于两个螺旋箍筋1沿矩形钢管横截面的长度方向依次布置，两个螺旋箍筋1之间设有中腹钢板35，中腹钢板35将矩形钢管内由单腔区域转换为双腔区域，从而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双腔式矩形钢管高强混凝土柱，其特征在于：包括矩形钢管，矩形钢管竖直设置，矩形钢管内设有两个螺旋箍筋，两个螺旋箍筋延伸方向均和矩形钢管延伸方向平行，两个螺旋箍筋沿矩形钢管横截面的长度方向依次布置，两个螺旋箍筋之间设有中腹钢板，中腹钢板两端分别固接于矩形钢管内壁，中腹钢板与矩形钢管内壁之间填充有高强混凝土，两个螺旋箍筋分别包裹于高强混凝土。/n

【技术特征摘要】
1.一种双腔式矩形钢管高强混凝土柱，其特征在于：包括矩形钢管，矩形钢管竖直设置，矩形钢管内设有两个螺旋箍筋，两个螺旋箍筋延伸方向均和矩形钢管延伸方向平行，两个螺旋箍筋沿矩形钢管横截面的长度方向依次布置，两个螺旋箍筋之间设有中腹钢板，中腹钢板两端分别固接于矩形钢管内壁，中腹钢板与矩形钢管内壁之间填充有高强混凝土，两个螺旋箍筋分别包裹于高强混凝土。


2.按照权利要求1所述的一种双腔式矩形钢管高强混凝土柱，其特征在于：矩形钢管侧壁分别设有多个加劲条。


3.按照权利要求2所述的一种双腔式矩形钢管高强混凝土柱，其特征在于：矩形钢管包括第一翼缘、第二翼缘、第一腹板和第二腹板，第一翼缘与第二翼缘平行设置，第一腹板与第二腹板平行设置，第一翼缘、第一腹板、第二翼缘和第二腹板依次首尾固接形成闭环，中腹钢板两端分别固接于第一翼缘中部和第二翼缘中部，多个加劲条分别设于第一翼缘、第二翼缘、第一腹板和第二腹板的内壁。


4.按照权利要求3所述的一种双腔式矩形钢管高强混凝土柱，其特征在于：加劲条包括第一加劲条和第二加劲条，第二加劲条竖直设置，第一加劲条垂直于第二加劲条，第一加劲条中部固接于第二加劲条中部。


5.按照权利要求1-4任一项所述的一种双腔式矩形钢管高强混凝土柱，其特征在于：矩形钢管连接有第一连接件和第二连接件，第一连接件两端分别固接于矩形钢管上端，两个螺旋箍筋上端分别固接于第一连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：康澜，梁国立，吴志涛，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44