一种外包混凝土的钢管混凝土组合柱及施工方法技术

本发明专利技术提供了一种外包混凝土的钢管混凝土组合柱及施工方法，包括钢管柱、内混凝土结构、外混凝土结构、外钢筋肋结构、内穿插钢筋结构和外模板，所述钢管柱侧壁开设有预留孔，所述预留孔内穿插设置有内穿插钢筋结构，所述钢管柱外侧面布置有外钢筋肋结构，所述内穿插钢筋结构穿过钢管柱与外钢筋肋结构焊接固定，所述钢管柱内部浇筑设置有内混凝土结构，所述钢管柱外部设置有外模板，所述外模板和钢管柱之间浇筑设置有外混凝土结构。防火性能好，结构简单，装配式程度高。且成型后的外混凝土结构与钢管柱之间结合整体性更强，更加稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种外包混凝土的钢管混凝土组合柱及施工方法
本专利技术涉及建筑施工
，尤其涉及一种外包混凝土的钢管混凝土组合柱及施工方法。
技术介绍
钢结构住宅作为绿色环保节能型建筑逐渐走进人们的视野，并且近些年由刚开始走进人们的视野萌芽状态迅速发展壮大起来。国外对于钢结构住宅的研究相对较早，在澳大利亚、美国、日本、加拿大等国家已经兴建了许多的钢结构作为主要建筑材料的住宅。设计师根据当地居民的生活习惯，建造的钢结构房屋的形式多以低层住宅和高层公寓为主。近年来，我国的钢结构发展十分的迅猛，钢生产量2002年达到1.9亿吨，2013年达到7亿吨，国家不断发布用钢优惠政策，我国发展钢结构的环境愈来愈好。我国高层、超高层建筑近几年出现逐渐开始发展的态势，国家陆续兴建了许多大型钢结构建筑，在桥梁、博物馆、飞机场、体育场以及铁路等方面的发展有显著的成就。建筑钢管混凝土结构可分为钢管混凝土的框架结构、框架-支撑结构、框架-剪力墙结构、框架-核心筒结构和筒中筒结构这些多样的形式，多样的形式为建筑结构提供更多的选择。建筑体系是对空间体系的把控，中国海洋博物馆、北京新机场、天津极地海洋世界极地馆及天津理工大学体育馆都是通过设计者对建筑体系的深度认知，才能结合建材的优势与地域的特点，使得建筑物与环境相得益彰。并且这些举世瞩目的大型建筑都是从无到有，在建造过程中都要克服前所未有的困难，无论是前期设计或是建筑体系的选用，包括节点的选择，施工建造的每一步都是对钢结构建筑发展的推动。钢管混凝土柱包括矩形钢管混凝土柱、圆钢管混凝土柱、方钢管混凝土柱等形式。矩形钢管混凝土柱与圆钢管混凝土柱相比，矩形钢管柱对混凝土的约束能力不是特别强，约束效应稍显复杂，并且对于矩形钢管混凝土柱，矩形钢管对混凝土的约束能力与柱子截面大小和长宽比相关，因此使得矩形钢管混凝土的约束问题不能一概而论。方钢管混凝土柱属于组合构件，就是在钢管内部填入混凝土，但是截面形式因实际工程而不同。方钢管混凝土柱与普通钢构件比较有很多优势。(1)截面受力合理，在方钢管混凝土结构体系应用的住宅中，当进行钢构件内力分析时，计算结果显示建筑结构两个跨度上承受的弯矩差别不大。因此较难区分强轴和弱轴的截面，设计截面在两坐标轴方向上应当具有相近的承载能力。(2)耐火性能比较好，在设计一个住宅项目结构体系的时候，首先要考虑建材的耐火性能，如果耐火性能不好，后果不可想象，根据资料显示，在温度达到300～400℃的时候，钢结构材料处在这样的温度环境下，强度和弹性模量都会有所降低，温度达到到600℃时钢材失去所有的承载力。实验证明钢管混凝土柱在高温下具有良好的工作性能，当钢管混凝土柱处于1000℃以上的温度环境时，对设计荷载仍有70％的承受力。当对住宅的耐火要求比较高的时候，可以在钢管外面包混凝土、外包防火板材、在构件表面喷涂防火涂料等保护措施。(3)良好的塑性和韧性，通过空钢管柱与钢管混凝土柱在轴心受压的情况下产生的屈曲模态图上看出，二者的表现非常不同，空钢管柱一般是在柱中截面处发生局部屈曲，而对于钢管混凝土柱则具有良好的抗压性能，表现出一定的稳定性，在轴压下钢管混凝土柱仍具有良好的耗能性能。钢管混凝土结构能够适应我国现代工程结构的发展需求，无论是符合现代施工技术的工业化要求。但钢结构本身的防火问题是钢材自身不燃，耐高温却不耐火，不做任何防火保护措施的钢构件只能承受15分钟。因此钢材的防火保护问题应该受到重视。我国钢构件现有的防火措施主要有防火板、防火涂料、防火钢筋、轻质混凝土及石膏板等防火材料，防火保护的方法各有优劣。火灾作用下，钢管和核心混凝土之间互相协作，共同作用，使得钢管混凝土具有良好的抗火性能。方钢管混凝土由于钢管和混凝土两种材料组成，内填混凝土的吸热作用以及良好的力学性能，钢管混凝土柱的耐火性能比纯钢管要好。实际所需的防火层保护层厚度，依据截面大小、长细比等不同因素而不同程度的有所减少。当钢构件处在600摄氏度以上的温度时，在没有任何防火保护措施的前提下，钢材的强度会迅速减小，不再拥有承载能力，并且耐火极限只有15分钟。根据规范中对于纯钢结构的防火设计方法，欲达到3h的耐火极限，需要采用厚涂型防火涂料多达50mm。因此如果按照纯钢管结构的标准进行防火，会造成很大程度上的成本大量浪费。目前，大多数钢管混凝土组合柱结构均为外部为钢管结构和核心混凝土结构，钢管暴露在外部环境中，不利于钢管的耐腐蚀和火灾高温下钢管柱的耐火等级。现需要一种外包混凝土的钢管混凝土组合柱及施工方法，能够解决上述问题，在保证承载力强度的同时，增强钢管柱的耐火性能。
技术实现思路
本专利技术提供了一种外包混凝土的钢管混凝土组合柱及施工方法，通过对现有混凝土柱施工进行技术改造，开发了一种防火性能好，结构简单，装配式程度高，受拉抗压抗扭性能好的钢管混凝土柱，可有效避免钢管混凝土柱外表面钢结构易生锈腐蚀，耐火性较差，火灾高温下易变形，钢筋和混凝土结合整体性较差的问题。为解决上述技术问题，本专利技术具体采用如下技术方案：一种外包混凝土的钢管混凝土组合柱，包括钢管柱、内混凝土结构、外混凝土结构、外钢筋肋结构、内穿插钢筋结构和外模板，所述钢管柱侧壁开设有预留孔，所述预留孔内穿插设置有内穿插钢筋结构，所述钢管柱外侧面布置有外钢筋肋结构，所述内穿插钢筋结构穿过钢管柱与外钢筋肋结构焊接固定，所述钢管柱内部浇筑设置有内混凝土结构，所述钢管柱外部设置有外模板，所述外模板和钢管柱之间浇筑设置有外混凝土结构。优选的，所述内穿插钢筋结构包括横向穿插钢筋和纵向穿插钢筋，所述横向穿插钢筋和纵向穿插钢筋有若干组，且所述若干组横向穿插钢筋和纵向穿插钢筋沿竖直方向等间距布置，且相互水平交叠设置在钢管柱内部，且所述横向穿插钢筋和纵向穿插钢筋穿过预留孔与外钢筋肋结构焊接固定。优选的，所述外钢筋肋机构包括外横向钢筋肋、外纵向钢筋肋和外交叉钢筋肋，所述外横向钢筋肋沿竖向等间距水平布置在钢管柱的外侧面，且所述外横向钢筋肋与内穿插钢筋结构焊接固定，所述外横向钢筋肋之间竖直固定设置有外纵向钢筋肋，所述外横向钢筋肋和外纵向钢筋肋还与钢管柱焊接固定，所述外横向钢筋肋和外纵向钢筋肋形成有框架结构，所述外横向钢筋肋和外纵向钢筋肋形成的框架四边角之间焊接固定有外交叉钢筋肋。优选的，外模板上还设置有外套管，所述外套管套设在横向穿插钢筋和纵向穿插钢筋外露部分处，所述外套管一端固定设置在外模板板面上，外套管另一端与钢管柱抵触。优选的，所述钢管柱外侧面还设置有卡槽，所述卡槽能够与外套管与钢管柱的抵触端卡接。一种外包混凝土的钢管混凝土组合柱的施工方法，包括以下步骤：S1，在工厂中预制钢管柱，在相应位置开设有预留孔；S2，在钢管柱内交叉设置有横向穿插钢筋和纵向穿插钢筋，相互焊接固定，在钢管柱外侧布置外横向钢筋肋、外纵向钢筋肋和外交叉钢筋肋，并分别与钢管柱焊接固定，将外露的横向穿插钢筋和纵向穿插钢筋与外横向钢筋肋焊接固定；S3，在钢管柱外侧安装外模板，外模板上设置的外套管嵌套在外露的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种外包混凝土的钢管混凝土组合柱，其特征在于，包括钢管柱、内混凝土结构、外混凝土结构、外钢筋肋结构、内穿插钢筋结构和外模板，所述钢管柱侧壁开设有预留孔，所述预留孔内穿插设置有内穿插钢筋结构，所述钢管柱外侧面布置有外钢筋肋结构，所述内穿插钢筋结构穿过钢管柱与外钢筋肋结构焊接固定，所述钢管柱内部浇筑设置有内混凝土结构，所述钢管柱外部设置有外模板，所述外模板和钢管柱之间浇筑设置有外混凝土结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种外包混凝土的钢管混凝土组合柱，其特征在于，包括钢管柱、内混凝土结构、外混凝土结构、外钢筋肋结构、内穿插钢筋结构和外模板，所述钢管柱侧壁开设有预留孔，所述预留孔内穿插设置有内穿插钢筋结构，所述钢管柱外侧面布置有外钢筋肋结构，所述内穿插钢筋结构穿过钢管柱与外钢筋肋结构焊接固定，所述钢管柱内部浇筑设置有内混凝土结构，所述钢管柱外部设置有外模板，所述外模板和钢管柱之间浇筑设置有外混凝土结构。


2.根据权利要求1所述的一种外包混凝土的钢管混凝土组合柱，其特征在于，所述内穿插钢筋结构包括横向穿插钢筋和纵向穿插钢筋，所述横向穿插钢筋和纵向穿插钢筋有若干组，且所述若干组横向穿插钢筋和纵向穿插钢筋沿竖直方向等间距布置，且相互水平交叠设置在钢管柱内部，且所述横向穿插钢筋和纵向穿插钢筋穿过预留孔与外钢筋肋结构焊接固定。


3.根据权利要求1所述的一种外包混凝土的钢管混凝土组合柱，其特征在于，所述外钢筋肋机构包括外横向钢筋肋、外纵向钢筋肋和外交叉钢筋肋，所述外横向钢筋肋沿竖向等间距水平布置在钢管柱的外侧面，且所述外横向钢筋肋与内穿插钢筋结构焊接固定，所述外横向钢筋肋之间竖直固定设置有外纵向钢筋肋，所述外横向钢筋肋和外纵向钢筋肋还与钢管柱焊接固定，所述外横向钢筋肋和外纵向钢筋肋形成有框架结构，所述外横向钢筋肋和外纵向钢筋...

【专利技术属性】
技术研发人员：李树根，张璐，范威，
申请(专利权)人：中交二公局第三工程有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61