一种部分预制装配的高强型钢混凝土十字形柱

摘要

本发明公开了一种部分预制装配的高强型钢混凝土十字形柱，包括部分预制装配的高强型钢混凝土十字形柱外壳和内部现浇混凝土；外壳包括预制混凝土和十字形型钢‑钢筋骨架；十字形型钢‑钢筋骨架包括箍筋和纵筋包围的十字形型钢，侧翼钢板连接在呈十字形的型钢腹板的端部，侧翼钢板两侧通过花纹钢板连接，并在交汇节点处焊接，内部现浇混凝土浇筑在部分预制装配的高强型钢混凝土十字形柱外壳内部空腔内。本发明解决了吊装运输困难、污染环境的问题；减少现浇与预制混凝土强度差产生的裂缝，增强后浇混凝土与预制部分的黏结结构强度和耐久性，抗震性能更好，柱的承载能力和延性得到显著提高。

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高强型钢混凝土十字形柱。

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部分预制装配的高强型钢混凝土十字形柱，该结构解决了吊装运输困难、污染环境的问题；减少了现浇与预制混凝土强度差产生的裂缝，增强后浇混凝土与预制部分的黏结；提高结构的强度、耐久性和抗震性能，并且柱的承载能力和延性得到显著提高。

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高强型钢混凝土十字形柱，包括部分预制装配的高强型钢混凝土十字形柱外壳和内部现浇混凝土；所述部分预制装配的高强型钢混凝土十字形柱外壳包括预制混凝土和十字形型钢-钢筋骨架；

所述十字形型钢-钢筋骨架包括箍筋和纵筋包围的十字形型钢，所述十字形型钢包括呈十字形的型钢腹板和侧翼钢板，所述侧翼钢板连接在呈十字形的型钢腹板的端部，侧翼钢板两侧通过花纹钢板连接，并在交汇节点处焊接，内部现浇混凝土浇筑在部分预制装配的高强型钢混凝土十字形柱外壳内部空腔内。

作为一种优选，所述侧翼钢板上固定有栓钉；所述栓钉布置在呈十字形的型钢腹板连接侧翼钢板的两侧。

作为一种优选，焊接在侧翼钢板上的各列栓钉上下同列布置或交错布置。

作为一种优选，所述呈十字形的型钢腹板包括第一型钢腹板和第二型钢腹板，两块第二型钢腹板焊接在第一型钢腹板中心两侧。

作为一种优选，所述十字形型钢的侧翼钢板周围安置纵筋，箍筋绑扎于纵筋上，并且箍筋穿过花纹钢板焊接于第一型钢腹板和第二型钢腹板两侧而不贯通。

作为一种优选，将所述十字形型钢-钢筋骨架固定、支模，在十字形型钢-钢筋骨架外围浇筑预制混凝土，并进行养护，完成外壳预制。

作为一种优选，所述十字形型钢采用高强钢板，预制混凝土采用预制超高性能混凝土，内部现浇混凝土采用普通混凝土。

本发明一种部分预制装配的高强型钢混凝土十字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。部分预制装配的高强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。

与现有的技术相比，本发明的特点在于：

1)部分预制装配的高强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)内部现浇混凝土与预制部分混凝土之间采用花纹钢板支模，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，增强后浇混凝土与预制部分的黏结。

3)十字形型钢所用到的钢板采用高强钢板，预制部分的混凝土采用超高性能混凝土，进一步提高了结构的强度和耐久性，而现浇混凝土部分使用的普通混凝土也能降低原材料成本，具有良好的经济效益。

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，异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是部分预制装配的高强型钢混凝土十字形柱外壳截面示意图；

图2是部分预制装配的高强型钢混凝土十字形柱截面示意图；

图3是高强十字形型钢示意图；

图中：1、纵筋；2、箍筋；3、侧翼钢板；4、栓钉；5、第一型钢腹板；6、第二型钢腹板；7、内部空腔；8、花纹钢板；9、预制混凝土；10、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，部分预制装配的高强型钢混凝土十字形柱，包括部分预制装配的高强型钢混凝土十字形柱外壳(图1)，以及内部现浇混凝土10，部分预制装配的高强型钢混凝土十字形柱外壳(图1)包括预制混凝土9和十字形型钢-钢筋骨架，十字形型钢-钢筋骨架包括纵筋1、箍筋2包围的十字形型钢，十字形型钢包括呈十字形的型钢腹板和侧翼钢板3，呈十字形的型钢腹板包括第一型钢腹板5和第二型钢腹板6，第一型钢腹板5两侧垂直焊接有第二型钢腹板6，侧翼钢板1垂直焊接在第一型钢腹板5和第二型钢腹板6两端，同时在第一型钢腹板5和第二型钢腹板6两侧固定有栓钉4以拉结混凝土。侧翼钢板3两侧通过花纹钢板8连接，并在交汇节点处焊接，内部现浇混凝土10浇筑在部分预制装配的高强型钢混凝土十字形柱外壳内部空腔7内。侧翼钢板与型钢腹板，以及型钢腹板之间均采用角焊缝焊接的方式连接。

十字形型钢由不同厚度的高强钢板焊接而成，并使用花纹钢板作为模板焊接在十字形型钢周围，既增加混凝土之间的黏结性能又免于拆模。

如图3所示，在十字形型钢的翼缘上分别焊接两列栓钉，栓钉4布置在呈十字形的型钢腹板连接侧翼钢板3的两侧，拉结预制混凝土与现浇混凝土，并且不妨碍箍筋的焊接位置。并且焊接在侧翼钢板3上的各列栓钉上下采用同列布置或交错布置。

在十字形型钢周围安置纵筋1，将箍筋2绑扎于纵筋1，并且箍筋2穿过花纹钢板8焊接于型钢腹板两侧而不贯通，由箍筋、纵筋和十字形型钢三者形成十字形型钢-钢筋骨架。

本发明部分预制装配的高强型钢混凝土十字形柱外壳预先在工厂中制作完成，将十字形型钢-钢筋骨架吊装固定后进行支模，采用预留出栓钉孔的花纹钢板8作为现浇混凝土与预制混凝土的模板，浇筑预制混凝土9后悉心养护，形成部分预制装配的高强型钢混凝土十字形柱外壳。养护完成后即可运输到施工现场在内部空腔浇筑核心部位的混凝土；工厂良好的养护条件为超高性能混凝土提供了有利条件，预制外壳的质量得到保证，且极大的降低了现场施工的时间。

待预制装配型钢混凝土十字形柱外壳养护完成后，运输到施工现场浇筑内部混凝土10。

考虑到十字形柱常用于中柱，承受竖向荷载较大，为了保证所述部分预制装配的高强型钢混凝土柱具有足够的承载力，且根据柱的受力特点，十字形型钢所用的钢板采用高强钢板，能极大地提高柱的承载能力，所述预制部分混凝土采用超高性能混凝土，现浇混凝土部分使用普通混凝土。

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，同时，利用高强钢板制成的型钢和预制超高性能混凝土也能极大地提高柱的承载力，本发明所述的部分预制装配的高强型钢混凝土十字形柱具有良好的工程、社会和经济效益。

以上只是通过说明方式描述了本发明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。