一种免焊接压型钢板方钢管混凝土组合柱及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种免焊接压型钢板方钢管混凝土组合柱及其制备方法，属于建筑结构领域。所述组合柱包括：方钢管、填充于方钢管内的混凝土，所述方钢管外壁由角部模块和中间模块组成，所述中间模块包括：多个第一冷弯薄壁型钢；所述角部模块包括：第二冷弯薄壁型钢、第三冷弯薄壁型钢。通过对方钢管外壁型钢的插接和嵌入构成，避免了薄钢板因焊接而受热变形；过冷弯薄壁型钢的组合，形成了内部具有加劲肋的方钢管腔体，提高了钢管和混凝土的共同工作性能，缓解了钢管的受压屈曲，避免了传统采用焊接加肋复杂的工艺。

【技术实现步骤摘要】
一种免焊接压型钢板方钢管混凝土组合柱及其制备方法
本专利技术涉及建筑工程中的建筑结构领域，具体涉及一种免焊接压型钢板方钢管混凝土组合柱及其制备方法。
技术介绍
传统的钢筋混凝土柱是采用内部钢筋骨架和外层混凝土共同工作的构件，当构件在一个方向受压后，会使其发生侧向膨胀；如果能对构件侧向膨胀进行约束，则能大幅度提高其受压性能。钢管混凝土不仅保留了钢材延性破坏和混凝土耐压的特点，其外部钢管还起到约束混凝土侧向膨胀的作用，大大提高了混凝土柱的承载能力。然而如何使钢管与混凝土更好地协同工作成了一个难题。为了使钢管与混凝土更好的形成一个整体，可以采用在钢管混凝土柱的内部增设加劲肋的方式来实现。目前来看，在钢管内增设加劲肋的方法大多为焊接，焊接不仅工艺复杂、操作不便，还会对钢材性能会产生较大的影响。焊接热影响区各部位所经历的焊接热循环，其结果发生了不均匀的组织和性能变化。这种特殊的热处理会使得焊接接头不同部位发生硬化、软化或脆化等现象。
技术实现思路
本专利技术为解决上述技术问题，首先提供了一种免焊接方钢管混凝土组合柱，包括：方钢管、填充于方钢管内的混凝土，所述方钢管外壁由角部模块和中间模块组成，所述中间模块包括：多个第一冷弯薄壁型钢；所述第一冷弯薄壁型钢包括：型钢壁、第一折边、第二折边、第三折边、第四折边；所述第一折边连接型钢壁的一端并与型钢壁垂直；所述第二折边连接型钢壁的另一端并与型钢壁垂直，所述第二折边垂直连接第三折边，所述第三折边垂直连接第四折边，所述第二折边、第三折边、第四折边形成卷边，所述卷边内形成槽口；所述第一折边嵌入相邻的第一冷弯薄壁型钢的槽口中，进而构成中间模块。所述角部模块包括：第二冷弯薄壁型钢、第三冷弯薄壁型钢；所述第二冷弯薄壁型钢由具有分别与所述第一冷弯薄壁型钢的型钢壁、第一折边、第二折边、第三折边、第四折边的形状、轮廓相同的型钢壁Ⅱ、第一折边Ⅱ、第二折边Ⅱ、第三折边Ⅱ、第四折边Ⅱ组成，且在所述型钢壁Ⅱ上设有孔洞；所述第三冷弯薄壁型钢由具有分别与所述第一冷弯薄壁型钢的型钢壁、第一折边、第二折边、第三折边、第四折边的形状、轮廓相同的型钢壁Ⅲ、第一折边Ⅲ、第二折边Ⅲ、第三折边Ⅲ、第四折边Ⅲ组成，所述第三折边Ⅲ、第四折边Ⅲ形成L型边，沿L型边上分布有锯齿边；所述L型边通过锯齿边镶嵌于孔洞中，所述第四折边Ⅲ、第二折边Ⅲ分别与型钢壁Ⅱ的两侧表面互相紧贴，所述第一折边Ⅱ与型钢壁Ⅲ表面紧贴。在本专利技术的一种实施方式中，所述第一冷弯薄壁型钢由型钢壁原件弯折而成，所述型钢壁原件为长方体结构的薄钢板。在本专利技术的一种实施方式中，所述卷边由型钢壁原件另一端顺次弯折三次而成。在本专利技术的一种实施方式中，所述第一、第二、第三冷弯薄壁型钢的壁厚均匀分布。在本专利技术的一种实施方式中，所述槽口的宽度比壁厚大0.5-2mm。在本专利技术的一种实施方式中，所述第一、第二、第三冷弯薄壁型钢为型钢壁原件通过辊轧或冲压弯折成。在本专利技术的一种实施方式中，所述第一、第二、第三冷弯薄壁型钢涂有锌层。在本专利技术的一种实施方式中，所述锯齿边均匀分布于L型边上，所述矩形孔洞呈均匀分布于钢壁Ⅱ上，所述锯齿边为矩形状且与矩形孔洞的形状尺寸相匹配。在本专利技术的一种实施方式中，所述矩形孔洞宽度比壁厚大0.5-2mm。本专利技术还提供一种制备免焊接压型钢板方钢管混凝土组合柱的方法，所述方法包括：步骤一：在工厂预制第一冷弯薄壁型钢标准件，所述第一冷弯薄壁型钢的一端由型钢壁原件的一端弯折一次而成，所述第一冷弯薄壁型钢的另一端由型钢壁原件的另一端顺次弯折三次而成；将第一折边嵌入相邻的第一冷弯薄壁型钢的槽口中，进而构成中间模块；步骤二：在第一冷弯薄壁型钢的型钢壁上开设矩形孔洞，从而得到第二冷弯薄壁型钢标准件；步骤三：将型钢壁原件的两端分别沿同一方向弯折一次，将其中一端加工成矩形锯齿边，并将矩形锯齿边插入第二冷弯薄壁型钢的矩形孔洞中，插接完成后沿型钢壁Ⅱ两侧分别进行弯折，使得锯齿形边与第二冷弯薄壁型钢的型钢壁Ⅱ的一侧贴合，第二折边Ⅲ与型钢壁Ⅱ的另一侧贴合，型钢壁Ⅲ与第一折边Ⅱ贴合，并得到第三冷弯薄壁型钢，第二冷弯薄壁型钢、第三冷弯薄壁型钢构成角部模块；步骤四：将中间模块与角部模块进行拼接，得到免焊接压型钢板方钢管；步骤五：现浇混凝土于免焊接压型钢板方钢管，形成免焊接压型钢板方钢管混凝土组合柱，组合柱的截面尺寸可任意调节。有益效果：1.方钢管外壁通过型钢的插接和嵌入构成，避免了薄钢板因焊接而受热变形；过冷弯薄壁型钢的组合，形成了内部具有加劲肋的方钢管腔体，提高了钢管和混凝土的共同工作性能，缓解了钢管的受压屈曲，避免了传统采用焊接加肋复杂的工艺。2.方钢管混凝土组合柱的截面尺寸可根据需要任意调节调节，满足不同的工程需求，并提高方钢管混凝土组合柱的生产效率。3.冷弯薄壁型钢是在室温下将较薄钢板带通过辊轧或冲压弯折成特定形状截面的型钢，通过改变截面形状实现用相对较少材料承受较大的荷载。此外，冷弯薄壁型钢涂有锌层，能有效地防止钢板的腐蚀。附图说明图1为实施例1的第一冷弯薄壁型钢截面示意图。图2为实施例1的混凝土组合柱横截面示意图。图3为实施例1的混凝土组合柱整体结构示意图。图4为实施例1的矩形锯齿边示意图。图5为实施例1的中间模块嵌入示意图。图6为实施例1的角部模块插接示意图。图中：型钢壁1、第一折边2、第二折边3、第三折边4、第四折边5、槽口6、角部模块7、中间模块8、混凝土9、矩形孔洞10、矩形锯齿边11、第一冷弯薄壁型钢12、第二冷弯薄壁型钢13、第三冷弯薄壁型钢14。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例1如图1-6所示，本实施例提供一种免焊接压型钢板方钢管混凝土组合柱，包括：方钢管、填充于方钢管内的混凝土9，所述方钢管外壁由角部模块7和中间模块8组成，所述中间模块8包括：多个第一冷弯薄壁型钢12。如图1所示，所述第一冷弯薄壁型钢12包括：型钢壁1、第一折边2、第二折边3、第三折边4、第四折边5；所述第一折边2连接型钢壁1的一端并与型钢壁1垂直；所述第二折边3连接型钢壁1的另一端并与型钢壁1垂直，所述第二折边3垂直连接第三折边4，所述第三折边4垂直连接第四折边5，所述第二折边3、第三折边4、第四折边5形成卷边，所述卷边内形成槽口6；所述第一冷弯薄壁型钢12由型钢壁原件弯折而成，所述型钢壁原件为长方体结构的薄钢板，所述第一折边2由型钢壁原件的一端弯折一次而成，所述卷边由型钢壁原件另一端顺次弯折三次而成，所述槽口6的宽度以容纳一条第一折边2的厚度为标准；所述第一折边2嵌入相邻的第一冷弯薄壁型钢12的槽口6中，进而构成中间模块8。如图5、图6所示，所述角部模块7包括：第二冷弯薄壁型钢13、第三冷弯薄壁型钢14；所述第二冷弯薄壁型钢13由具有分别与所述第一冷弯薄壁型钢12的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种免焊接压型钢板方钢管混凝土组合柱，其特征在于，包括：方钢管、填充于方钢管内的混凝土(9)，所述方钢管外壁由角部模块(7)和中间模块(8)组成，所述中间模块(8)包括：多个第一冷弯薄壁型钢(12)；/n所述第一冷弯薄壁型钢(12)包括：型钢壁(1)、第一折边(2)、第二折边(3)、第三折边(4)、第四折边(5)；/n所述第一折边(2)连接型钢壁(1)的一端并与型钢壁(1)垂直；所述第二折边(3)连接型钢壁(1)的另一端并与型钢壁(1)垂直，所述第二折边(3)垂直连接第三折边(4)，所述第三折边(4)垂直连接第四折边(5)，所述第二折边(3)、第三折边(4)、第四折边(5)形成卷边，所述卷边内形成槽口(6)；所述第一折边(2)镶嵌于相邻的第一冷弯薄壁型钢(12)的槽口(6)中，进而构成中间模块(8)；/n所述角部模块(7)包括：第二冷弯薄壁型钢(13)、第三冷弯薄壁型钢(14)；所述第二冷弯薄壁型钢(13)由具有分别与所述第一冷弯薄壁型钢(12)的型钢壁(1)、第一折边(2)、第二折边(3)、第三折边(4)、第四折边(5)的形状、轮廓相同的型钢壁Ⅱ、第一折边Ⅱ、第二折边Ⅱ、第三折边Ⅱ、第四折边Ⅱ组成，且在所述型钢壁Ⅱ上设有孔洞；/n所述第三冷弯薄壁型钢(14)由具有分别与所述第一冷弯薄壁型钢(12)的型钢壁(1)、第一折边(2)、第二折边(3)、第三折边(4)、第四折边(5)的形状、轮廓相同的型钢壁Ⅲ、第一折边Ⅲ、第二折边Ⅲ、第三折边Ⅲ、第四折边Ⅲ组成，所述第三折边Ⅲ、第四折边Ⅲ形成L型边，沿L型边上分布有锯齿边；/n所述L型边通过锯齿边镶嵌于孔洞(1)中，所述第四折边Ⅲ、第二折边Ⅲ分别与型钢壁Ⅱ的两侧表面互相紧贴，所述第一折边Ⅱ与型钢壁Ⅲ表面紧贴。/n...

【技术特征摘要】
1.一种免焊接压型钢板方钢管混凝土组合柱，其特征在于，包括：方钢管、填充于方钢管内的混凝土(9)，所述方钢管外壁由角部模块(7)和中间模块(8)组成，所述中间模块(8)包括：多个第一冷弯薄壁型钢(12)；
所述第一冷弯薄壁型钢(12)包括：型钢壁(1)、第一折边(2)、第二折边(3)、第三折边(4)、第四折边(5)；
所述第一折边(2)连接型钢壁(1)的一端并与型钢壁(1)垂直；所述第二折边(3)连接型钢壁(1)的另一端并与型钢壁(1)垂直，所述第二折边(3)垂直连接第三折边(4)，所述第三折边(4)垂直连接第四折边(5)，所述第二折边(3)、第三折边(4)、第四折边(5)形成卷边，所述卷边内形成槽口(6)；所述第一折边(2)镶嵌于相邻的第一冷弯薄壁型钢(12)的槽口(6)中，进而构成中间模块(8)；
所述角部模块(7)包括：第二冷弯薄壁型钢(13)、第三冷弯薄壁型钢(14)；所述第二冷弯薄壁型钢(13)由具有分别与所述第一冷弯薄壁型钢(12)的型钢壁(1)、第一折边(2)、第二折边(3)、第三折边(4)、第四折边(5)的形状、轮廓相同的型钢壁Ⅱ、第一折边Ⅱ、第二折边Ⅱ、第三折边Ⅱ、第四折边Ⅱ组成，且在所述型钢壁Ⅱ上设有孔洞；
所述第三冷弯薄壁型钢(14)由具有分别与所述第一冷弯薄壁型钢(12)的型钢壁(1)、第一折边(2)、第二折边(3)、第三折边(4)、第四折边(5)的形状、轮廓相同的型钢壁Ⅲ、第一折边Ⅲ、第二折边Ⅲ、第三折边Ⅲ、第四折边Ⅲ组成，所述第三折边Ⅲ、第四折边Ⅲ形成L型边，沿L型边上分布有锯齿边；
所述L型边通过锯齿边镶嵌于孔洞(1)中，所述第四折边Ⅲ、第二折边Ⅲ分别与型钢壁Ⅱ的两侧表面互相紧贴，所述第一折边Ⅱ与型钢壁Ⅲ表面紧贴。


2.如权利要求1所述的一种免焊接压型钢板方钢管混凝土组合柱，其特征在于，所述第一冷弯薄壁型钢(12)由型钢壁原件弯折而成，所述型钢壁原件为长方体结构的薄钢板。


3.如权利要求2所述的一种免焊接压型钢板方钢管混凝土组合柱，其特征在于，所述卷边由型钢壁原件另一端顺次弯折三次而成。


4.如权利要求1-3任一所述的一种免焊接压型钢板方钢管混凝土组合柱，其特征在于，所述第一、第二、第三冷弯薄壁型钢的壁厚均匀分布。


5.如权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王城泉，平博彦，邹昀，姚烨，时建新，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32