一种预制装配复合钢管混凝土格构柱及施工方法技术

一种预制装配复合钢管混凝土格构柱，由预制的双钢管夹层混凝土柱肢和柱肢间的格构式连接件组成。预制柱肢外侧钢管通过螺栓与格构式连接件连接，柱肢内外侧钢管之间的夹层混凝土采用超高性能混凝土。上下层预制柱肢之间通过法兰及连接管连接。双钢管夹层约束混凝土可有效降低柱构件配钢率，节省混凝土用量，减轻自重。格构式柱采用全装配的方式，现场施工简便，无需湿作业。内钢管空心部分作为强度储备，可通过二次浇筑中空部分混凝土达到使用过程中吊车升级、厂房改造的目的。基于设计简便、应用灵活的特点，本发明专利技术可广泛应用于中型工业厂房中，有效提高格构式柱的耐久性能、耐火性能和抗震性能。和抗震性能。和抗震性能。

【技术实现步骤摘要】
一种预制装配复合钢管混凝土格构柱及施工方法


[0001]本专利技术属于建筑
，特别涉及一种预制装配复合钢管混凝土格构柱及施工方法。

技术介绍

[0002]在生产电气设备的现代工业厂房中，对于重工业厂房(吊车吨位常大于500t)多采用承载力较高的钢管混凝土柱或钢管混凝土格构柱，而对于中级吨位吊车(100t
‑
400t)的厂房，一般常采用钢柱或格构式钢柱作为重力柱及主要抗侧力构件。钢柱截面设计一般受稳定控制，材料强度无法得到充分利用，若采用减小构件长细比的方法来解决稳定问题，则会造成截面过大，进一步增大配钢率，造价过高。如采用承载力较好的钢管混凝土格构柱，则计算柱肢截面常小于200mm，截面尺寸处于规范下限，混凝土不易浇筑，施工工艺难以保证。因此需要一种经济可行，施工简便的格构式柱来解决中、重型工业厂房建造过程中的问题。

技术实现思路

[0003]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种预制装配复合钢管混凝土格构柱及施工方法，工厂预制率高，施工速度快，大大缩短了工期，同时具有节省材料，减小自重，抗弯刚度大，性能优越，组合灵活等特点。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0005]一种预制装配复合钢管混凝土格构柱，包括柱肢和格构式连接件，所述柱肢包括：
[0006]柱肢外钢管；
[0007]柱肢内钢管；
[0008]位于柱肢外钢管与柱肢内钢管之间的预制夹层高性能混凝土；
[0009]所述格构式连接件包括：
[0010]用于分别贴附连接在两相邻柱肢外钢管外侧壁的两个弧形钢板；
[0011]焊接于所述两个弧形钢板外侧壁以形成格构式结构的若干缀条。
[0012]可选地，所述柱肢外钢管的端部焊接有钢结构连接法兰，用于上下柱肢的连接。
[0013]可选地，所述柱肢内钢管内置连接管，连接管伸出柱肢内钢管的端部，且伸出部分的侧壁开有连接管螺栓孔，相应地，所述柱肢外钢管的端部外侧壁开有外钢管螺栓孔一，通过分离式自锁紧单向螺栓一连接外钢管螺栓孔一和连接管螺栓孔，用于上下柱肢的连接。
[0014]可选地，所述连接管为短钢管，分别设置在柱肢内钢管的两端，即，在单个柱肢中，有两个连接管。
[0015]可选地，所述弧形钢板端部预留钢板螺栓孔，相应地，所述柱肢外钢管的外侧壁开有外钢管螺栓孔二，通过分离式自锁紧单向螺栓二与柱肢外钢管干式连接。
[0016]本专利技术还提供了所述预制装配复合钢管混凝土格构柱的施工方法，步骤如下：
[0017]步骤1)，在工厂，将柱肢外钢管和柱肢内钢管进行定位固定，随后柱肢外钢管和柱
肢内钢管之间浇筑高性能混凝土，得到柱肢；
[0018]步骤2)，在工厂，将缀条和弧形钢板焊接，得到格构式连接件；
[0019]步骤3)，在现场，将上下柱肢通过法兰连接，左右柱肢用格构式连接件连接。
[0020]可选地，所述步骤1)中，在柱肢外钢管端部焊接钢结构连接法兰，步骤3)中，用钢结构连接法兰实现上下柱肢连接。
[0021]可选地，所述步骤1)中，在柱肢内钢管两端内部焊接或者螺栓连接连接管，连接管伸出柱肢内钢管的端部，且伸出部分的侧壁预留连接管螺栓孔，相应地，所述柱肢外钢管的端部外侧壁预留外钢管螺栓孔一，步骤3)中，用连接管、分离式自锁紧单向螺栓一、外钢管螺栓孔一和连接管螺栓孔实现上下柱肢连接。
[0022]可选地，所述步骤2)中，弧形钢板端部预留钢板螺栓孔，相应地，所述柱肢外钢管的端部外侧壁预留外钢管螺栓孔二，步骤3)中，用分离式自锁紧单向螺栓二、钢板螺栓孔和外钢管螺栓孔二实现格构式连接件与柱肢外钢管的连接。
[0023]可选地，所述步骤3)中，在柱肢内钢管内现浇混凝土，使上下柱肢贯通成整体。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0025]1、节约成本
[0026]在吊车吨位为100t
‑
400t作用下，由于钢管混凝土格构柱承载力较高，计算柱肢直径常介于200mm左右，混凝土不易浇筑，施工工艺难以保证。钢柱截面设计一般受稳定控制，材料强度无法得到充分应用，会造成截面过大，配钢率较高。此时，预制装配复合钢管混凝土格构柱利用夹层内部填充混凝土的方法防止钢材向内屈曲，同时内部约束混凝土的高受压强度能降低整体构件配钢率，可有效降低柱构件配钢率。最大程度发挥材料性能并节省混凝土用量。
[0027]2、施工方便
[0028]格构柱柱肢采用中空夹层钢管高性能混凝土形式，大大降低了结构自重，现场易于吊装。格构柱可以分节段在工厂预制，夹层混凝土浇筑、缀条焊接也可在工厂预制生产，现场仅需将缀条与柱肢、柱肢与柱肢之间进行连接，即可完成中空夹层钢管混凝格构柱的安装。
[0029]3、性能优越
[0030]在预制装配复合钢管混凝土格构柱中，夹层混凝土部分为预制生产，可以采用高性能混凝土或超高性能混凝土，高性能混凝土增加柱肢承载力的同时可以增加钢管的空心率，进一步减轻自重，有效提高柱的耐久性能、耐火性能以及抗震性能。
[0031]4、组合灵活
[0032]中空部分可以根据不同的荷载条件和使用要求，对柱肢进行二次浇筑混凝土，形成复合钢管混凝土柱，从而进一步提升承载力和刚度。作为强度储备，通过二次浇筑中空部分混凝土可达到使用过程中吊车升级、厂房改造等目的。除此之外，本专利技术还给出了三种不同的格构式连接件，其刚度不同，可根据实际需要进行选择，设计简便，应用灵活。
[0033]从总体上来看，采用预制装配复合钢管混凝土格构柱与钢结构、混凝土结构格构柱相比，具有截面开展、抗弯刚度大，自重轻、抗震性能和防火性能良好等特点。夹层混凝土构件中的混凝土受到内外钢管的有效约束，在受力过程中不会出现因混凝土被压碎而导致构件破坏的现象。由于混凝土的存在可以避免或延缓钢管发生局部屈曲，从而可以保证其
材料性能的充分发挥，使钢管与混凝土之间相互贡献、协同互补、共同工作。
附图说明
[0034]图1是本专利技术结构示意图。
[0035]图2是本专利技术格构式连接件示意图，(a)为格构内单缀条结构，(b)为格构内菱形结构，(c)为格构内十字交叉结构。
[0036]图3是本专利技术连接示意图。
[0037]图4是本专利技术柱中螺栓孔处水平剖面示意图。
[0038]图5是本专利技术柱端螺栓孔处水平剖面示意图。
[0039]图6是本专利技术竖向剖面示意图。
[0040]图7是本专利技术中分离式自锁紧分离式自锁紧单向螺栓的连接示意图，(a)为分离式自锁紧单向螺栓构造，(b)为分离式自锁紧单向螺栓二13的连接示意图，(c)为分离式自锁紧单向螺栓一5的连接示意图。
具体实施方式
[0041]下面结合附图和实施例详细说明本专利技术的实施方式。
[0042]本专利技术为一种预制装配复合钢管混凝土格构柱，主要包括柱肢和格构式连接件，格构式连接件主要本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预制装配复合钢管混凝土格构柱，包括柱肢和格构式连接件，其特征在于，所述柱肢包括：柱肢外钢管(1)；柱肢内钢管(3)；位于柱肢外钢管(1)与柱肢内钢管(3)之间的预制夹层高性能混凝土(2)；所述格构式连接件包括：用于分别贴附连接在两相邻柱肢外钢管(1)外侧壁的两个弧形钢板(10)；焊接于所述两个弧形钢板(10)外侧壁以形成格构式结构的若干缀条(4)。2.根据权利要求1所述预制装配复合钢管混凝土格构柱，其特征在于，所述柱肢外钢管(1)的端部焊接有钢结构连接法兰(7)，用于上下柱肢的连接。3.根据权利要求1或2所述预制装配复合钢管混凝土格构柱，其特征在于，所述柱肢内钢管(3)内置连接管(9)，连接管(9)伸出柱肢内钢管(3)的端部，且伸出部分的侧壁开有连接管螺栓孔(6)，相应地，所述柱肢外钢管(1)的端部外侧壁开有外钢管螺栓孔一(8)，通过分离式自锁紧单向螺栓一(5)连接外钢管螺栓孔一(8)和连接管螺栓孔(6)，用于上下柱肢的连接。4.根据权利要求3所述预制装配复合钢管混凝土格构柱，其特征在于，所述连接管(9)为短钢管，分别设置在柱肢内钢管(3)的两端，即，在单个柱肢中，有两个连接管(9)。5.根据权利要求1所述预制装配复合钢管混凝土格构柱，其特征在于，所述弧形钢板(10)端部预留钢板螺栓孔(11)，相应地，所述柱肢外钢管(1)的外侧壁开有外钢管螺栓孔二(12)，通过分离式自锁紧单向螺栓二(13)与柱肢外钢管(1)进行干式连接。6.权利要求1所述预制装配复合钢管混凝土格构柱的...

【专利技术属性】
技术研发人员：于云龙，贺九洲，杨勇，薛亦聪，冯世强，古天义，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：