外方钢管内圆钢管间设竖向带孔肋板混凝土柱及作法

摘要

外方钢管内圆钢管间设竖向带孔肋板混凝土柱及作法，属于建筑领域。本发明包括方钢管（1）、圆钢管（2）、竖向带孔肋板（3）、横向环形肋板(4)、混凝土（5）。本发明是在普通方钢管混凝土柱中心设置焊接有横向环形肋板(4)的圆钢管（2），并设置竖向带孔肋板（3）连接方钢管（1）与圆钢管（2），形成外方钢管内圆钢管间设竖向带孔肋板混凝土柱。方钢管（1）形状规则结构布置易于实现；在两层钢管间加设的竖向带孔肋板（3），将方钢管（1）与圆钢管（2）间的腔体分成多个；竖向带孔肋板（3）节约钢材，使腔体相互贯通、易于混凝土的浇筑。圆钢管上焊接横向环形肋板以及外方钢管内圆钢管间设竖向带孔肋板，能缓解方钢管角部应力集中，延缓钢板过早屈曲，提高钢管混凝土的塑性及延性，充分发挥材料的性能。

说明书

技术领域

本发明是一种外方钢管内圆钢管间设竖向带孔肋板混凝土柱及作法，主 要应用于建筑结构中的耗能减震控制领域。

背景领域

随着社会的进步以及人口密集型城市的出现，社会对城市高层甚至超高 层建筑的需求，使结构的构件设计面临着严峻的挑战，这就需要新的理论和 技术来支撑新型建筑的设计，于是钢管混凝土结构应运而生。

钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成的构件，它利用钢管和混凝 土在受力过程中相互间的组合作用，不仅使混凝土的塑性和韧性得到提高， 还可以延缓或避免钢管发生局部屈曲，从而提高了构件的承载力、塑性和韧 性。

国内外学者在通过大量试验发现钢管混凝土优良性能的同时，也发现其 存在的不足。大量试验表明：在强震作用下，钢管混凝土的破坏主要集中在 钢板的局部屈曲，使得钢板与混凝土之间的相互作用减弱，构件的承载力迅 速下降，钢管混凝土的抗震性能及延性较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提高钢管混凝土的抗震性能及延性，延 缓或避免钢管混凝土由于钢管屈曲导致的构件破坏，充分发挥材料的性能。 本发明提出外方钢管内圆钢管间设竖向带孔肋板混凝土柱。

本发明采用的技术方案是：方钢管1、圆钢管2、竖向带孔肋板3、横向 环形肋板4、混凝土5；方钢管1设置在柱的外侧，圆钢管2设置在柱的中心， 竖向带孔肋板3连接在柱中心的圆钢管2与外侧的方钢管1之间,并将圆钢管 2与方钢管1之间的腔体分隔成多个；横向环形肋板4焊接在圆钢管2上，且 在与竖向带孔肋板3交接处断开；在方钢管1和圆钢管2之间浇筑有混凝土4。

竖向带孔肋板3沿柱全高设置，并沿高度方向开设圆孔或方孔，圆孔的 直径及方孔的边长均不小于50mm。

横向环形肋板4沿圆钢管2高度方向间隔布置，在柱中部设置一道，两 侧对称设置，宽度为圆钢管2与方钢管1间距的1/5～1/2；横向环形肋板4 可有效延缓圆钢管2的屈曲。

竖向带孔肋板3沿柱中心的圆钢管2四周均匀布置，另一侧与柱外侧的 方钢管1边长的中部或者方钢管1的角部连接。竖向带孔肋板3加强了方钢 管1与圆钢管2的连接，延缓或避免钢管的屈曲破坏，而且将截面分成多个 腔体，各腔体通过竖向带孔肋板3上的孔洞相互贯通，不仅节约了成本还有 利于混凝土的浇筑。

柱外侧的方钢管1为钢板焊接成型或轧制成型，中心的圆钢管2为轧制 成型。

柱中心的圆钢管2直径取方钢管1截面边长的1/3～1/2，圆钢管2钢板 厚度取方钢管1钢板厚度的1/2～1。

竖向带孔肋板3及横向环形肋板4的钢材采用Q235，钢板厚度取方钢管 1钢板厚度的1/2～1。

根据本发明的技术方案，外方钢管内圆钢管间设竖向带孔肋板混凝土柱 可以按如下方法制作：

1)在圆钢管2的四周预先焊接竖向带孔肋板3及横向环形肋板4，形成一 个整体；

2)在方钢管1的内部定位安装圆钢管2、竖向带孔肋板3及横向环形肋板 4组成的整体，使方钢管1和圆钢管2的形心重合；

3)将竖向带孔肋板3与方钢管1焊接；

4)在柱中部的圆钢管2内大腔体及方钢管1与圆钢管2间的腔体内浇筑混 凝土5，成型后即为外方钢管内圆钢管间设竖向带孔肋板混凝土柱。

本发明可以取得如下有益效果：

1)在多遇地震作用下，钢管混凝土受力较小；在罕遇地震作用下，中部圆 钢管约束混凝土，竖向带孔肋板对外方钢管及内圆钢管起到连接支撑的 作用，竖向带孔肋板及横向环形肋板共同作用可以延缓或避免钢板的屈 曲，提高结构的抗震能力及延性。

2)在外方钢管与内圆钢管间设竖向带孔肋板，罕遇地震下竖向连接肋板首 先屈服，消耗地震输入的能量，直至结构或构件破坏都可以发挥其抗力 和延性作用，起到防止外侧方钢管过早屈曲的作用。

附图说明

图1是外方钢管内圆钢管间设竖向带孔肋板混凝土柱(类型一)平面示意 图；

图2是外方钢管内圆钢管间设竖向带孔肋板混凝土柱(类型二)平面示意 图；

图3是外方钢管内圆钢管间设竖向带孔肋板混凝土柱(类型三)平面示意 图；

图4是外方钢管内圆钢管间竖向带孔肋板(类型一)立面示意图；

图5是外方钢管内圆钢管间竖向带孔肋板(类型二)立面示意图；

其中：1-方钢管；2-圆钢管；3-竖向带孔肋板；4-横向环形肋板；5-混凝 土。

具体实施方式

下面结合具体实例对本发明做进一步的说明：

实施例1

如图1所示，外方钢管内圆钢管间设竖向带孔肋板混凝土柱包括方钢管1、 圆钢管2、竖向带孔肋板3、横向环形肋板4、混凝土5。外方钢管内圆钢管 间设竖向带孔肋板混凝土柱及作法是在普通方钢管混凝土柱中心设焊接有横 向环形肋板4的圆钢管2，并用竖向带孔肋板3连接内外钢管。

其中竖向带孔肋板3沿柱中心的圆钢管2四周均匀布置，另一侧与柱外 侧的方钢管1边长的中部连接。

横向环形肋板4沿圆钢管2高度方向间隔布置，在柱中部设置一道，两 侧对称设置。

圆钢管2、竖向带孔肋板3及横向环形肋板4的尺寸，宜根据实际情况确 定。圆钢管2、竖向带孔肋板3及横向环形肋板4的厚度取方钢管1钢板厚度 的1/2～1，圆钢管2直径为方钢管1截面边长的1/3～1/2,圆钢管2与方钢管1 间腔体尺寸要满足浇筑混凝土最小粒径的要求。竖向带孔肋板3与两侧钢管 均为焊接，焊缝应符合相应的设计要求。

为了保证横向环形肋板下混凝土浇筑质量，在设置横向肋板处的下方圆 钢管的相应位置开设60mm～100mm的孔。

本实施例中的外方钢管内圆钢管间设竖向带孔肋板混凝土柱可按如下方 法制作：

1)根据实际情况，确定方钢管1的截面尺寸及竖向带孔肋板3上孔洞的 分布；

2)在圆钢管2的四周焊接竖向带孔肋板3及横向环形肋板4，形成一个整 体；

3)在方钢管1内定位安装圆钢管2、竖向带孔肋板3及横向环形肋板4形 成的整体，使方钢管1和圆钢管2的形心重合；

4)将竖向带孔肋板3与方钢管1边长中部进行焊接；

5)在圆钢管2内大腔体及方钢管1与圆钢管2间的腔体内浇筑混凝土5， 成型后即为外方钢管内圆钢管间设竖向带孔肋板混凝土柱。

实施例2

如图2所示，外方钢管内圆钢管间设竖向带孔肋板混凝土柱包括方钢管1、 圆钢管2、竖向带孔肋板3、横向环形肋板4、混凝土5。外方钢管内圆钢管 间设竖向带孔肋板混凝土柱是在普通方钢管混凝土柱中心设焊接有横向环形 肋板4的圆钢管2，并用竖向带孔肋板3连接内外钢管。

其中竖向带孔肋板3沿柱中心的圆钢管2四周均匀布置，另一侧与柱外 侧的方钢管1的角部连接。

横向环形肋板4沿圆钢管2高度方向间隔布置，在柱中部设置一道，两 侧对称设置。

圆钢管2、竖向带孔肋板3及横向环形肋板4的尺寸，宜根据实际情况确 定。圆钢管2、竖向带孔肋板3及横向环形肋板4的厚度取外侧方钢管1钢板 厚度的1/2～1，圆钢管2直径为方钢管1截面边长的1/3～1/2,圆钢管2与方 钢管1间腔体尺寸要满足浇筑混凝土最小粒径的要求。竖向带孔肋板3与两 侧钢管均为焊接，焊缝应符合相应的设计要求。

为了保证横向环形肋板下混凝土浇筑质量，在设置横向肋板处的下方圆 钢管的相应位置开设60mm～100mm的孔。

本实施例中的外方钢管内圆钢管间设竖向带孔肋板混凝土柱可按如下方 法制作：

1)根据实际情况，确定外侧方钢管1的尺寸及竖向带孔肋板3上孔洞的 分布；

2)在圆钢管2的四周焊接竖向带孔肋板3及横向环形肋板4，形成一个整 体；

3)在方钢管1内定位安装圆钢管2、竖向带孔肋板3及横向环形肋板4形 成的整体，使方钢管1和圆钢管2的形心重合；

4)将竖向带孔肋板3与方钢管1角部进行焊接；

5)在圆钢管2内大腔体及方钢管1与圆钢管2间的腔体内浇筑混凝土5， 成型后即为外方钢管内圆钢管间设竖向带孔肋板混凝土柱。

实施例3

如图3所示，外方钢管内圆钢管间设竖向带孔肋板混凝土柱包括方钢管1、 圆钢管2、竖向带孔肋板3、横向环形肋板4、混凝土5。外方钢管内圆钢管 间设竖向带孔肋板混凝土柱是在普通方钢管混凝土柱中心设焊接有横向环形 肋板4的圆钢管2，并用竖向带孔肋板3连接内外钢管。

其中竖向带孔肋板3沿柱中心的圆钢管2四周均匀布置，另一侧与柱外 侧的方钢管1边长的中部和方钢管1的角部连接。

横向环形肋板4沿圆钢管2高度方向间隔布置，在柱中部设置一道，两 侧对称设置。

圆钢管2、竖向带孔肋板3及横向环形肋板4的尺寸，宜根据实际情况确 定。圆钢管2、竖向带孔肋板3及横向环形肋板4的厚度取外侧方钢管1钢板 厚度的1/2～1，圆钢管2直径为方钢管截面边长的1/3～1/2,圆钢管2与方钢 管1间腔体尺寸要满足浇筑混凝土最小粒径的要求。竖向带孔肋板3与两侧 钢管均为焊接，焊缝应符合相应的设计要求。

为了保证横向环形肋板下混凝土浇筑质量，在设置横向肋板处的下方圆 钢管的相应位置开设60mm～100mm的孔。

本实施例中的外方钢管内圆钢管间设竖向带孔肋板混凝土柱可按如下方 法制作：

1)根据实际情况，确定外侧方钢管1的尺寸及竖向带孔肋板3上孔洞的 分布；

2)在圆钢管2的四周焊接竖向带孔肋板3及横向环形肋板4，形成一个整 体；

3)在方钢管1内定位安装圆钢管2、竖向带孔肋板3及横向环形肋板4形 成的整体，使方钢管1和圆钢管2的形心重合；

4)将竖向带孔肋板3与方钢管1边长的中部及角部进行焊接；

5)在圆钢管2内大腔体及方钢管1与圆钢管2间的腔体内浇筑混凝土5， 成型后即为外方钢管内圆钢管间设竖向带孔肋板混凝土柱。

以上是本发明的典型实施例，本发明的实施不限于此。