[实用新型]异形钢管混凝土芯柱

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种混凝土构件，特别是涉及一种用于土木工程中的异形钢管混凝土芯柱，是一种新型的钢管混凝土组合柱。

背景技术

目前，作为框架结构的主要构件的框架柱一般为普通的钢筋混凝土柱。但由于无法解决由于框架柱的截面尺寸往往大于墙体的厚度，在使用时，室内会出现柱子部分突出墙体的现象，从而影响了室内的空间和使用。

为了解决这一问题，出现了钢筋混凝土异形柱的结构形式。对于钢筋混凝土异型柱结构，主要有T、L、十字形，如图1所示，国内外的学者进行了广泛、深入的研究。其理论基本形成，天津、沈阳、广东、山西等省市已经完成的地方规程的编写，并指导于工程实践，建筑面积达数以千万平方米。其中国内进行这方面研究的许多学者、专家曾获得诸多政府科技奖励。

但是，在研究中也发现：钢筋混凝土异形柱的延性比普通矩形柱的差。异形柱由于多肢的存在，其剪力中心与截面形心往往不重合，在受力状态下，各肢产生翘曲正应力和剪应力。由于剪应力，使柱肢混凝土先于普通矩形柱出现裂缝，即产生腹剪裂缝，导致异形柱脆性明显，使异形柱的变形能力比普通矩形柱降低。

作为异形柱延性的保证措施，必须严格控制轴压比，同时避免高长比小于4(短柱)。控制柱截面轴压比的目的，在于要求柱应具有足够大的截面尺寸，以防止出现小偏压破坏，提高柱的变形能力，满足抗震要求。因此，各种规程中，对异型柱的轴压比都进行了严格的限制，普遍比国家现行抗震规范规定的轴压比限值要低。这无疑限制了异型柱结构的发展。因此如何提高异型柱结构的延性和承载力是当务之急。

为解决这一问题，中国实用新型专利99236299.7号给出了《一种新型钢管混凝土柱》，其中用于充填混凝土的钢管为异形薄壁钢管，在异形薄壁钢管各边设置有约束拉杆，所述的异形薄壁钢管可以是方形、L形或T形薄壁钢管，异形薄壁钢管的最小边长≥150mm，壁厚≥8mm；设置约束拉杆的间距为100～200mm；柱的长细比(长度与最小截面宽度之比)≤30。这种钢管混凝上柱虽解决了现有钢管混凝土柱形状单一的问题，但存在需要设置约束拉杆，施工多有不便的缺点。

本人曾经申请的专利“一种钢骨高强混凝土柱，专利号ZL200520090306.7”，目的是针对当前由于建造的层数越来越多、建筑物高度越来越高、所使用的混凝土的强度等级越来越高，而高强混凝土的延性较差，影响结构的抗震性能的问题，结合已知的钢骨高强混凝土的理论，对现有钢骨高强混凝土柱的结构进行改进，并给出一种新型的异型钢骨高强混凝土柱。这种异型钢骨高强混凝土柱的截而形式随柱与墙的关系而变化，不仅解决现有钢筋高强混凝土柱抗震性能差的缺点，而且还丰富了钢骨混凝土柱的截面形式和研究内容，具有承载力高，刚度大、重量轻、塑性、韧性好，抗冲击和抗疲劳性能好、抗震性能佳等特点。但是同样存在着施工不便的问题，尤其是对于柱截面偏小时，更为突出。

有的学者提出了如图2a-图2f所示的异形柱，为空腹式钢骨混凝土异形柱。该种柱能够改善了柱的承载力和延性，是一种新型的框架柱。有的学者提出了如图3a-图3e所示的方钢管混凝土异形柱，该种柱由方钢管和檩条组成，同样是一种新型的柱。

钢管混凝土的研究国外开始于1897年，美国人John Lally发明在钢管中填充混凝土作为房屋建筑的承重柱。在上个世纪20年代前后，国外各国对钢管混凝土有了比较深入的了解，兴建了大量的建筑。20世纪60年代前后，钢管混凝土结构技术在国外发达国家受到重视，开展了大量的研究。

钢管混凝土的大量研究在我国主要开始于上个世纪的70年代后期，对钢管混凝土的理论进行了深入的研究，并指导工程的应用。我国于1990年颁布了《钢管混凝土结构设计与施工规程》(CECS28：90)。

在“钢管混凝土结构”中，钢管混凝土柱可以分为钢管在柱外侧的钢管混凝土柱和钢管在柱内的钢管混凝土柱，前者通常称为钢管混凝土柱，后者通常称为钢管混凝土组合柱。在钢管混凝土柱中，核心混凝土在钢管的约束下，不但在使用阶段改善了它的弹性性质，而且在破坏时具有很大的塑性变形。与钢筋混凝土柱相比，采用钢管混凝土柱没有绑扎钢筋、支模和拆模等工序，施工简便，因管内无钢筋，浇灌容易，振捣密实.与钢结构构件相比，钢管混凝土的构造通常比钢结构构件简单，焊缝少，易于制作。但是由于钢管混凝土柱的钢管需要防火、防锈处理等问题，所以在建造高层建筑时，其维护费用较高。