一种钢管混凝土-钢管竖向混合结构体系制造技术

本发明专利技术公开了一种钢管混凝土

【技术实现步骤摘要】
一种钢管混凝土
‑
钢管竖向混合结构体系


[0001]本专利技术涉及建筑结构领域，尤其涉及钢结构与钢
‑
混凝土组合结构领域。

技术介绍

[0002]在建筑结构中，下层柱承受较大轴力与剪力，且由于建筑功能需求首层或者下部几层层高往往大于上部，因此在结构设计时需要增大下层框架柱和框架梁截面，以增强其承载能力和刚度。在钢框架结构中，由于下部钢柱截面大、上部截面小，会导致钢管变截面节点，导致施工成本的提高；同时柱子截面的增大，减小了建筑使用面积，经济效益不佳；且由于下层层高的增大结构常需要设置支撑或者剪力墙，这将会大幅增加结构造价。
[0003]钢管混凝土柱由外钢管和内填充混凝土组成。外钢管由于内部混凝土提供侧向支撑，改变了其屈曲模式，其承载力提高；内填充混凝土受到钢管的约束，具有比普通混凝土优良的承载能力与变形能力；且外钢管能作为内填充混凝土的模板，降低了施工成本。因此将钢管混凝土结构与钢结构组合，会带来一系列有益效果。

技术实现思路

[0004]技术问题：目前钢结构建筑中存在着下部柱截面大导致不经济和建筑使用面积减小、柱变截面节点设置导致施工复杂的问题。
[0005]技术方案：本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种钢管混凝土
‑
钢管竖向混合结构体系，包含下部楼层钢管混凝土柱(1)、上部楼层钢管柱(2)与钢管混凝土
‑
钢管转换柱(3)与钢管混凝土
‑
钢管过渡段角部抗剪连接件(4)。
[0006]进一步的，在上述的钢管混凝土
‑
钢管竖向混合结构体系中，下部楼层钢管混凝土柱(1)长度由建筑与结构需求决定。
[0007]进一步的，在上述的钢管混凝土
‑
钢管竖向混合结构体系中，根据钢管混凝土
‑
钢管转换柱(3)位置分为中间过渡法与整层过渡法两种转换方式。
[0008]进一步的，在上述的钢管混凝土
‑
钢管竖向混合结构体系中，钢管混凝土
‑
钢管转换柱存在一定长度的过渡段，须设置一定数量的钢管混凝土
‑
钢管过渡段角部抗剪连接件(4)增强钢管混凝土
‑
钢管转换柱(3)钢管与混凝土(8)的组合作用。
[0009]进一步的，在上述的钢管混凝土
‑
钢管竖向混合结构体系中，钢管混凝土
‑
钢管过渡段角部抗剪连接件(4)由4片斜向矩形板(5)组成，通过在需要设置钢管混凝土
‑
钢管过渡段角部抗剪连接件(4)部位方钢管(7)壁预开8个高度为h
s
+2mm、宽度为的竖向长孔(6)，h
s
为斜向矩形板高度，t1为斜向矩形板(5)厚度，t2为方钢管(7)壁厚，斜向矩形板(5)长度与竖向长孔(6)开孔位置相匹配。将斜向矩形板(5
‑
1)由方钢管(7)预开竖向长孔(6
‑
1)伸入并从相邻方钢管(7)壁最近的竖向长孔(6
‑
2)伸出，最后通过焊接将斜向矩形板(5
‑
1)与方钢管(7)连接为整体形成钢管混凝土
‑
钢管过渡段抗剪连接件(4)。
[0010]进一步的，在上述的钢管混凝土
‑
钢管竖向混合结构体系中，斜向矩形板(5)可按
照承载力需求在其上预开一定直径的圆孔(9)。
[0011]进一步的，在上述的钢管混凝土
‑
钢管竖向混合结构体系中，方钢管(7)可预开高度为h
s
+2mm、宽度为t1+2mm的斜向长孔(10)以减小对钢管截面的削弱。
[0012]有益效果：本专利技术相对于现有技术具有以下优点：
[0013](1)本专利技术所公开的钢管混凝土
‑
钢管竖向混合结构体系，将有效提升钢框架刚度、承载力、变形能力和抗冲击能力，减少甚至不用设置支撑或者剪力墙，优化结构体系。
[0014](2)本专利技术所公开的钢管混凝土
‑
钢管竖向混合结构体系，可用于下部层高大于上部层高的建筑中，下部内填充混凝土增强了柱的刚度、强度、变形能力与抗冲击能力，使得下部楼层钢管混凝土柱与上部楼层钢管柱的截面尺寸保持一致，不必增大钢管截面便实现结构需求，减少了截面过渡的工序，降低了施工成本，加快了工程施工进度，增加了建筑使用面积，提高了建筑的经济价值。
[0015](3)本专利技术所公开的钢管混凝土
‑
钢管竖向混合结构体系，下部钢管混凝土柱增大了结构抗爆、抗冲击及抗洪能力。
[0016](4)本专利技术所公开的一种钢管混凝土
‑
钢管竖向混合结构体系可实现对钢框架的加固，可用于新建钢结构优化设计、老旧钢框架加固改造与震后修复。
附图说明
[0017]图1为本专利技术中间过渡法示意图；
[0018]图2为本专利技术整层过渡法示意图；
[0019]图3、图4、图5为本专利技术中间过渡法钢管混凝土
‑
钢管转换柱(3)反弯点计算简图。
[0020]图6、图7、图8、图9、图10、图11为本专利技术中钢管混凝土
‑
钢管过渡段角部抗剪连接件(4)示意图；
[0021]图12、图13为本专利技术中钢管混凝土
‑
钢管过渡段角部抗剪连接件(4)施工流程；
[0022]图14、图15、图16为本专利技术钢管混凝土
‑
钢管转换柱(3)过渡段界面剪力需求计算简图。
[0023]图中：1
‑
下部楼层钢管混凝土柱、2
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上部楼层钢管柱、3
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钢管混凝土
‑
钢管转换柱、4
‑
钢管混凝土
‑
钢管过渡段抗剪连接件，5
‑
斜向矩形板，6
‑
竖向长孔，7
‑
方钢管，8
‑
混凝土，9
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圆孔，10
‑
斜向长孔
具体实施方式
[0024]以下结合附图，对本专利技术作进一步描述。
[0025]如图1与图2所示，一种钢管混凝土
‑
钢管竖向混合结构体系，涉及建筑结构领域，尤其涉及钢结构与钢
‑
混凝土组合结构领域。该混合结构体系包含下部楼层钢管混凝土柱(1)、上部楼层钢管柱(2)、钢管混凝土
‑
钢管转换柱(3)、钢管混凝土
‑
钢管过渡段角部抗剪连接件(4)，图中h1＞h2，对应于建筑下部为商业区层高较大、上部为公寓住宅层高较小，亦或是住宅建筑地下室层高大于上部层高。所述钢管混凝土
‑
钢管竖向混合结构体系按照钢管混凝土
‑
钢管转换柱(3)位置包含整层过渡法与中间过渡法，整层过渡法为钢管混凝土
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢管混凝土
‑
钢管竖向混合结构体系，其特征在于：该钢管混凝土
‑
钢管竖向混合结构体系包含下部楼层钢管混凝土柱(1)、上部楼层钢管柱(2)、钢管混凝土
‑
钢管转换柱(3)及钢管混凝土
‑
钢管过渡段角部抗剪连接件(4)。2.根据权利要求1所述的一种钢管混凝土
‑
钢管竖向混合结构体系，其特征在于：根据钢管混凝土
‑
钢管转换柱(3)位置分为中间过渡法与整层过渡法两种转换方式。3.根据权利要求1所述的一种钢管混凝土
‑
钢管竖向混合结构体系，其特征在于：所述钢管混凝土
‑
钢管转换柱(3)中采用钢管混凝土
‑
钢管过渡段角部抗剪连接件(4)增强方钢管(7)与内填充混凝土(8)的组合效果。4.根据权利要求3所述的一种钢管混凝土
‑
钢管竖向混合结构体系，其特征在于：所述钢管混凝土
‑
钢管过渡段角部抗剪连接件(4)由4片斜向矩形板(5)组成，通过在需要设置钢管混凝土
‑
钢管过渡段角部抗剪连接件(4)部位方钢管(7)壁预开8个高度为h
s
+2mm、宽度为的竖向长孔(6)，h
s
为斜向矩形板(5)高度，t1为斜向矩形板(5)厚度，t2为方钢管(7)壁厚，斜向矩形板(5)长度与竖向长孔(6)开孔位置相匹配；将斜向矩形板(5
‑
1)由方钢管(7)预开竖向长孔(6
‑
1)伸入并从相邻方钢管(7)壁最近的竖向长孔(6
‑
2)伸出，最后通过焊接将斜向矩形板(5
‑
1)与方钢管(7)连接为整体，该四块斜向矩形板即为钢管混凝土
‑
钢管过渡段抗剪连接件(4)，其抗剪承载力计算公式为：式中，F
l1
为斜向矩形板底面接触混凝土(8)局部抗压承载力，A
cs1
为斜向矩形板(5)底面与混凝土(8)之间接触面积，f
yd
为斜向矩形板(5)钢材屈服强度，f
ce
为斜向矩形板(5)与混凝土(8)的界面粘结力，A
cs2
为斜向矩形板(5)侧向与混凝土(8)的接触面积。5.根据权利要求3所述的一种钢管混凝土
‑
钢管竖向混合结构体系，其特征在于：所述斜向矩形板(5)可按照承载力需求在其上预开一定直径的圆孔(9)；由四块有圆孔(9)的斜向矩形板(5)组成的钢管混凝土
‑
钢管过渡段角部抗剪连接件(4)抗剪承载力计算公式为：式中，F
l1
为斜向矩形板(5)底面接触面混凝土(8)局部抗压承载力，A
cs1
为斜向矩形板(5)底面与混凝土(8)之间接触面积，f
yd
为斜向矩形板(5)钢材屈服强度，f
ce
为斜向矩形板(5)与混凝土(8)的界面粘结力，A
cs2
为斜向矩形板(5)侧向与混凝土(8)的接触面积，F
l2
为斜向矩形板(5)开孔接触面混凝土(8)局部抗压承载力，A
cs3
为斜向矩形板(5)开孔部位与...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘丹，周绪红，张耀军，鲁西，柯珂，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：新型
国别省市：