一种部分预制装配的桁架式型钢混凝土Z形柱

摘要

本发明公开了一种部分预制装配的桁架式型钢混凝土Z形柱，包括部分预制装配的桁架式型钢混凝土Z形柱外壳和内部现浇混凝土，部分预制装配的桁架式型钢混凝土Z形柱外壳包括预制混凝土和Z形型钢‑钢筋骨架；纵筋和箍筋包围桁架式Z形型钢，按照T形型钢‑十字形型钢‑十字形型钢‑T形型钢呈曲折排布，并通过腹杆和钢板连接构成桁架式Z形型钢；内部现浇混凝土浇筑在部分预制装配的桁架式型钢混凝土Z形柱外壳的内腔内。本发明解决了全预制混凝土柱吊装运输困难，以及现浇混凝土柱污染环境的问题，材料之间具有较好的黏结性能，并且具有承载能力高、抗震性能好的特点。

说明书

技术领域

本发明涉及预制装配型钢混凝土异形柱，具体涉及一种部分预制装配的桁架式型钢混凝土Z形柱。

背景技术

钢与混凝土的组合结构发展至今，已经取得了很大成就。型钢混凝土同时拥有混凝土和钢材的优点，又能弥补各自的不足，由于其良好的受力性能与特性，二者相辅相成构成的结构是目前建筑行业发展的趋势之一。

我国传统的施工方法是现场施工，但随着“绿色建筑”的呼声越来越高，这种施工方法已经不能满足社会对低耗、绿色环保的要求。且型钢混凝土结构不同于普通的钢筋混凝土结构，施工更加困难、工序繁杂、对施工人员技术要求高，这也导致了其在施工方面花费的时间和经济成本高，经济效益降低，从而限制其推广。随着预制装配式结构的发展，全预制装配型钢混凝土结构应运而生，它是指将型钢混凝土结构的全部构件在工厂中生产制作，再运输到施工现场进行拼接组装。这种施工方法使各构件质量得以保证，加工进度能够控制，且绿色环保。然而仍有不足，如整体性差，构件的自重大，运输吊装的成本高。

发明内容

本发明旨在提供一种能够适用于工业化批量生产的、具有承载能力高、提升建筑结构抗震性能、具有较好的黏结性能，同时能降低构件运输吊装成本的部分预制装配的桁架式型钢混凝土Z形柱。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供了一种部分预制装配的桁架式型钢混凝土Z形柱，包括部分预制装配的桁架式型钢混凝土Z形柱外壳和内部现浇混凝土，所述部分预制装配的桁架式型钢混凝土Z形柱外壳包括预制混凝土和Z形型钢-钢筋骨架；

所述Z形型钢-钢筋骨架包括纵筋和箍筋包围的桁架式Z形型钢，所述桁架式Z形型钢包括T形型钢、十字形型钢和连接T形型钢、十字形型钢的腹杆和钢板；所述T形型钢分别设置在两肢，所述十字形型钢分别设置在T形型钢之间，按照T形型钢-十字形型钢-十字形型钢-T形型钢呈曲折排布，并通过腹杆和钢板连接构成桁架式Z形型钢；内部现浇混凝土浇筑在部分预制装配的桁架式型钢混凝土Z形柱外壳的内部空腔内。

作为一种优选，所述十字形型钢相邻的两肢连接腹杆，腹杆连接至T形型钢的腹板上；十字形型钢另一对相邻的两肢连接钢板，钢板分别连接T形型钢的两翼。

作为一种优选，所述腹杆沿十字形型钢相邻的两肢和T形型钢的腹板之间呈连续斜向和水平连接。

作为一种优选，所述钢板在折弯处相互连接。

作为一种优选，在桁架式Z形型钢周围安置纵筋，箍筋绑扎于纵筋上，并且箍筋穿过十字形型钢周围的腹杆两端绑扎在纵筋上。

作为一种优选，所述T形型钢的腹板长度长于十字形型钢两翼的长度。

作为一种优选，将Z形型钢-钢筋骨架固定、支模，浇筑预制混凝土，并进行养护，完成Z形柱外壳预制。

本发明一种部分预制装配的桁架式型钢混凝土Z形柱基于现浇型钢混凝土柱与全预制装配型钢混凝土柱的优点与不足，将二者结合，充分利用各自的长处，互相弥补。部分预制装配的桁架式型钢混凝土柱是指将型钢混凝土构建的外壳在工厂进行预制加工，待养护完成后运输至现场浇筑内部混凝土。这种方式在保证施工质量的前提下，既降低了现场施工的工作难度，减少施工时间，也降低运输吊装成本，同时也满足绿色建筑要求。此外，型钢混凝土结构是钢与混凝土两种材料组合而成的，要发挥其承载能力高、抗震性能好等的优点，也需要这两种材料之间有较好的黏结性能。

与现有的技术相比，本发明的特点在于：

1)部分预制装配的桁架式型钢混凝土柱基于全预制装配式混凝土柱与现浇混凝土柱，既实现了工业化预制生产，减少施工现场的环境污染，也降低了传统预制装配型钢混凝土柱运输和吊装的成本，具有良好的社会效益。

2)采用桁架形式型钢避免了Z形柱的柱肢由于总长较大、型钢与混凝土的接触面积大，容易出现黏结问题，有利于增大混凝土与型钢之间的黏结性能，更能充分发挥二者的性能，提高柱承载能力。

3)内部现浇混凝土与预制部分混凝土之间采用钢板支模，一方面无需拆模，施工方便，另一方面减少现浇混凝土与预制混凝土之间由于强度差异产生的裂缝。

4)型钢混凝土柱的抗震性能更好，柱的承载能力和延性得到显著提高，且充分利用混凝土和钢材的优良特性，弥补二者单独使用的不足。

5)合理利用柱截面形式，Z形柱可与墙融为一体，形成暗柱，避免柱角在房间内突出，增大了房间实际使用面积，建筑的灵活性与方便性得以提升。

附图说明

图1是部分预制装配的桁架式型钢混凝土Z形柱外壳截面示意图；

图2是部分预制装配的桁架式型钢混凝土Z形柱截面示意图；

图3是桁架式Z形型钢示意图；

图中：1、纵筋；2、箍筋；3、十字形型钢；4、钢板；5、T形型钢；6、腹杆；7、预制混凝土；8、内部空腔；9、内部现浇混凝土。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

参照图1、图2所示，部分预制装配的桁架式型钢混凝土Z形柱包括部分预制装配的桁架式型钢混凝土Z形柱外壳(图1)，以及内部现浇混凝土9，部分预制装配的桁架式型钢混凝土Z形柱外壳(图1)包括预制混凝土7和Z形型钢-钢筋骨架，Z形型钢-钢筋骨架包括纵筋1和箍筋2包围的桁架式Z形型钢，桁架式Z形型钢包括T形型钢5、十字形型钢3和连接T形型钢5、十字形型钢3的腹杆6和钢板4，T形型钢5分别放置在Z形型钢的两肢，十字形型钢3分别放置在T形型钢5之间，按照T形型钢5-十字形型钢3-十字形型钢3-T形型钢5呈曲折排布，将T形型钢5和十字形型钢3之间用腹杆6和钢板4连接，构成桁架式Z形型钢的；内部现浇混凝土9浇筑在部分预制装配的桁架式型钢混凝土Z形柱外壳的内部空腔8内。

十字形型钢3相邻的两肢连接腹杆6，腹杆6连接至T形型钢5的腹板上；十字形型钢3另一对相邻的两肢连接钢板4，钢板4分别连接T形型钢5的两翼。钢板4在折弯处相互连接。

在桁架式Z形型钢周围安置纵筋1，箍筋2绑扎于纵筋1上，并且箍筋2穿过十字形型钢3周围的腹杆6两端绑扎在纵筋1上形成钢筋骨架，进而组合成Z形型钢-钢筋骨架。

如图3所示，腹杆6沿十字形型钢3相邻的两肢和T形型钢5的腹板之间呈连续斜向和水平连接，提高柱的受剪承载能力；T形型钢5的腹板长度长于十字形型钢3两翼的长度，使得位于柱端的T形型钢能够提高更大的受弯承载力。

将Z形型钢-钢筋骨架固定、支模，浇筑预制混凝土，并进行养护，完成Z形柱外壳预制。本发明部分预制装配的桁架式型钢混凝土Z形柱外壳预先在工厂中制作完成，外壳养护完成后，运输到施工现场浇筑内部混凝土。工厂良好的养护条件为预制混凝土提供了有利条件，预制外壳的质量得到保证，且极大的减少了现场施工的时间。采用桁架式型钢有利于增大混凝土与型钢之间的黏结性能，更能充分发挥二者的性能，提高柱承载能力。

在部分预制型钢混凝土Z形柱的型钢各肢之间用水平及斜向腹杆形成一个整体型钢桁架，再浇筑混凝土把型钢骨架包裹住，混凝土与钢材之间接触面积比普通型钢混凝土大，从而增大混凝土与型钢之间的黏结性能，混凝土与型钢之间的黏结性能也更好，能够充分发挥两种材料的特性；同时利用了相当于桁架弦杆型钢来承受偏心受压产生的弯矩，利用腹杆承受型钢与混凝土之间的横向剪力，保证所述部分预制型钢混凝土Z形柱具有更好的受力性能。

使用钢板作为模板焊接在Z形型钢周围，间隔预制混凝土与现浇混凝土，并且施工时免于拆模。

预制混凝土采用预制混凝土，现浇混凝土部分则采用普通混凝土。

本发明的技术方案，基于全预制装配型钢混凝土柱与现浇型钢混凝土柱，提高了构件的延性和抗震性能，降低了全预制装配型钢混凝土柱的运输与吊装成本，减少现浇型钢混凝土柱的现场施工时间，同时也降低对环境的污染程度，具有良好的社会、经济效益。

以上只是通过说明方式描述了本使用新型的某些示范性实施案例，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以采用其他不同的方式对所描述的实施案例进行修正。其他实施案例均在本发明的保护范围之内。