一种咬合式轻型组合柱制造技术

本发明专利技术公开了属于土木工程中的结构工程领域的一种咬合式轻型组合柱。由在两层带纵向加强肋的冷弯薄壁钢管的夹层中填充混凝土而成。所述加强肋为梯形形状，且加强肋陷入到夹层混凝土中，可提高钢管和混凝土的咬合力；所述钢管的材质可采用普通钢材、高强钢材、不锈钢和耐火钢材；所述混凝土可采用普通混凝土、再生混凝土或高性能混凝土。按截面形式可分为方套圆咬合式轻型组合柱、方套方咬合式轻型组合柱和圆套圆咬合式轻型组合柱。本发明专利技术具有力学性能良好、省钢、轻质、焊缝少和耐火性能好等优点，可促进该类组合结构体系向着更加经济、轻质和安全可靠的方向发展。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了属于土木工程中的结构工程领域的一种咬合式轻型组合柱。由在两层带纵向加强肋的冷弯薄壁钢管的夹层中填充混凝土而成。所述加强肋为梯形形状，且加强肋陷入到夹层混凝土中，可提高钢管和混凝土的咬合力；所述钢管的材质可采用普通钢材、高强钢材、不锈钢和耐火钢材；所述混凝土可采用普通混凝土、再生混凝土或高性能混凝土。按截面形式可分为方套圆咬合式轻型组合柱、方套方咬合式轻型组合柱和圆套圆咬合式轻型组合柱。本专利技术具有力学性能良好、省钢、轻质、焊缝少和耐火性能好等优点，可促进该类组合结构体系向着更加经济、轻质和安全可靠的方向发展。【专利说明】一种咬合式轻型组合柱
本专利技术属于土木工程中的结构工程领域，特别涉及一种咬合式轻型组合柱。
技术介绍
钢管混凝土柱具有承载力高、延性好、施工方便和经济性好等优点，该类结构被广泛的应用于地铁、高层建筑结构、工业厂房和桥梁结构中。但实际使用中仍发现该类构件存在如下问题有待进一步研究和解决:(1)为满足钢板局部稳定性的要求，钢管壁的厚度一般较厚，构件用钢量大。(2)截面尺寸较大，因此自重较大，地震荷载的影响较大。(3)方、矩形截面构件的焊缝一般位于角部应力集中区，因此构件容易在焊缝处首先发生破坏。(4)所有钢材均暴露在空气中，在火灾作用下容易丧失承载力。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种咬合式轻型组合柱，其特征在于，所述咬合式轻型组合柱包括由方形截面外管和圆形截面内管组成的方套圆咬合式轻型组合柱、外管和内管均为方形截面的方套方咬合式轻型组合柱、外管和内管均为圆形截面的圆套圆咬合式轻型组合柱，并且外管和内管均为两层带纵向加强肋的冷弯薄壁钢管，在两层带纵向加强肋的冷弯薄壁钢管夹层中填充混凝土。所述纵向加强 肋的截面为梯形形状，且加强肋陷入到夹层混凝土中，以提高钢管和混凝土的咬合力。所述薄壁钢管是指针对圆形截面钢管的径厚比，或针对矩形截面钢管的宽厚比大于对应中空钢管局部稳定限制1.5倍的情况，填充的混凝土的存在可减缓或阻止薄壁钢管的局部屈曲，钢管的径厚比或宽厚比取值如下表所示。钢材型号I圆截面 I矩形截面^Q235 123.77 75.79Q345 102.15 62.55Q390 96.0858.83 Q420 92.5856.69所述纵向加强肋沿整个柱子高度范围布置，两个纵向加强肋之间的距离不应大于400mmo所述内管和外管的几何形心重合，所述内管的内腔为中空。所述冷弯薄壁钢管的材质为普通钢材、高强钢材、不锈钢或耐火钢材。所述普通钢材为屈服强度390MPa以下的钢材，选用Q235或Q345。所述高强钢材为屈服强度390Mpa以上的钢材，选用Q390或Q420或更高强度等级的钢材。所述混凝土为标准抗压强度小于60Mpa的普通混凝土、再生集料的再生混凝土或抗压强度大于60Mpa的高性能混凝土，具有高耐久性、高工作性的特点。本专利技术的有益效果是与传统钢管混凝土技术相比，本专利技术具有以下特点:(1)节约钢材，带纵向加强肋冷弯薄壁钢管的使用可有效的减小该组合柱的用钢量。(2)中空截面使得结构的自重得到了很大的降低。(3)纵向加强肋提高钢管的局部稳定性，从而提高组合柱的抗压和抗剪承载力。(4)采用冷弯钢管后焊缝较少。(5)对矩形截面，焊缝位置可合理的避开了角部的应力集中区，从而有效的降低焊缝破坏的可能性。(6)良好的耐火性能:一方面，在构造上，夹层混凝土对纵向加强肋和内钢管起到保护作用，两层薄壁钢管也可有效阻止夹层混凝土的爆裂；另一方面，在材料上，耐火钢材的使用还可进一步提高构件的耐火极限。【专利附图】【附图说明】图1至图3是本专利技术的平面图。图4至图6是本专利技术的立面图。图中:1-带纵向加劲肋的冷弯薄壁外钢管，2-混凝土，3-带纵向加劲肋的冷弯薄壁内钢管。【具体实施方式】本专利技术提供了一种新型咬合式轻型组合柱，下面结合附图和实施例对本专利技术的结构作进一步的说明。所述咬合式轻型组合柱包括由方形截面外管和圆形截面内管组成的方套圆咬合式轻型组合柱、外管I和内管3均为方形截面的方套方咬合式轻型组合柱、外管I和内管3均为圆形截面的圆套圆咬合式轻型组合柱，并且外管I和内管3均为两层带纵向加强肋的冷弯薄壁钢管，在两层带纵向加强肋的冷弯薄壁钢管夹层中填充混凝土 2。实施例一:图1和图4是外管和内管均为方形截面的方套方咬合式轻型组合柱；轻型组合柱截面尺寸须满足截面空心率在0.25-0.75之间要求；其截面空心率定义为d/(D-2t)，d为内钢管外径，D为外钢管外径和t为内、外钢管壁厚。实施例二:图2和图5是外管为方管，内管为圆管的方套圆咬合式轻型组合柱。轻型组合柱截面尺寸须满足截面空心率在0.25-0.75之间要求；其截面空心率定义为d/(D-2t)，d为内钢管外径，D为外钢管外径和t为内、外钢管壁厚。实施例三:图3和图6是外管和内管均为圆形截面的圆套圆咬合式轻型组合柱。轻型组合柱截面尺寸须满足截面空心率在0.25-0.75之间要求；其截面空心率定义为d/(D-2t)，d为内钢管外径，D为外钢管外径和t为内、外钢管壁厚。在上述的各个实施例中，施工时:在两个几何形心重合的带纵向加劲肋的冷弯薄壁钢管中浇灌混凝土夹层；所述钢管的材质可以采用普通钢材、高强钢材、不锈钢或耐火钢材；所述混凝土可以采用普通混凝土、再生混凝土或高性能混凝土。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，凡依本专利技术申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利技术的涵盖范围。【权利要求】1.一种咬合式轻型组合柱，其特征在于，所述咬合式轻型组合柱包括由方形截面外管和圆形截面内管组成的方套圆咬合式轻型组合柱、外管和内管均为方形截面的方套方咬合式轻型组合柱、外管和内管均为圆形截面的圆套圆咬合式轻型组合柱，并且外管和内管均为两层带纵向加强肋的冷弯薄壁钢管，在两层带纵向加强肋的冷弯薄壁钢管夹层中填充混凝土，具有力学性能良好、省钢、轻质、焊缝少和耐火性能好的优点。2.根据权利要求1所述的咬合式轻型组合柱，其特征在于，所述纵向加强肋的截面为梯形形状，且加强肋陷入到夹层混凝土中，以提高钢管和混凝土的咬合力。3.根据权利要求1所述的咬合式轻型组合柱，其特征在于，所述薄壁钢管是指针对圆形截面钢管的径厚比或针对矩形截面钢管的宽厚比大于对应中空钢局部稳定限制1.5倍的情况，填充的混凝土的存在可减缓或阻止薄壁钢管的局部屈曲，钢管的径厚比或宽厚比取值如下表所示4.根据权利要求1所述的咬合式轻型组合柱，其特征在于，所述纵向加强肋沿整个柱子高度范围布置，两个纵向加强肋之间的距离不应大于400mm。5.根据权利要求1所述的咬合式轻型组合柱，其特征在于，所述内管和外管的几何形心重合，所述内管的内腔为中空。6.根据权利要求1所述的咬合式轻型组合柱，其特征在于，所述冷弯薄壁钢管的材质为普通钢材、高强钢材、不锈钢或耐火钢材。7.根据权利要求1所述的咬合式轻型组合柱，其特征在于，所述普通钢材为屈服强度390MPa以下的钢材，选用Q235或Q345。8.根据权利要求1所述的咬合式轻型组合柱，其特征在于，所述高强钢材为屈服强度390Mpa以上的钢材，选用Q390或Q420。9.根据权利要求1所述的咬合式轻型组合柱，其特征在于，所述混凝土为标准抗压强度小于60Mpa的普通混凝土、再生集本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种咬合式轻型组合柱，其特征在于，所述咬合式轻型组合柱包括由方形截面外管和圆形截面内管组成的方套圆咬合式轻型组合柱、外管和内管均为方形截面的方套方咬合式轻型组合柱、外管和内管均为圆形截面的圆套圆咬合式轻型组合柱，并且外管和内管均为两层带纵向加强肋的冷弯薄壁钢管，在两层带纵向加强肋的冷弯薄壁钢管夹层中填充混凝土，具有力学性能良好、省钢、轻质、焊缝少和耐火性能好的优点。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩林海，王志滨，周侃，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：