[发明专利]一种应用于大跨度桁架的格构式抗震钢管柱及其施工方法

权利要求书

1.一种应用于大跨度桁架的格构式抗震钢管柱，其特征在于：包括上部的组合管柱和底部的支撑底座；所述组合管柱由五根钢管组合而成，整体横截面为矩形，包括中间的主受力立柱（1）和位于四个角部的次受力立柱（2）；所述主受力立柱（1）和次受力立柱（2）上自下而上分别设置有顶部连接点（7）、腰部连接点（8）和底部连接点（9）；其中在相邻两根次受力立柱（2）的顶部连接点（7）之间、底部连接点（9）之间分别设置有水平横杆（3）；所述主受力立柱（1）与四根次受力立柱（2）的顶部连接点（7）之间、底部连接点（9）之间分别设置有水平斜杆（6）；所述主受力立柱（1）的腰部连接点（7）与四根次受力立柱（2）的腰部连接点（7）之间设置有水平缀杆（4）；所述主受力立柱（1）的腰部连接点（7）与四根次受力立柱（2）的顶部连接点（7）和底部连接点（9）之间分别设置有斜向缀杆（5）；所述支撑底座包括固定在组合管柱底部的球型抗震支座（10）和固定在球型抗震支座（10）底部的预埋件（11），所述组合管柱、球型抗震支座（10）和预埋件（11）三者竖向共轴设置；

所述球型抗震支座（10）为六层结构支座，自下而上包括下支座板（10.1）、球面滑板（10.2）、中间球冠板（10.3）、平面滑板（10.4）、不锈钢板（10.5）和上支座板（10.6）；

所述主受力立柱（1）和次受力立柱（2）的顶部连接点（7）、腰部连接点（8）和底部连接点（9）分别位于上中下三个平面上；

所述顶部连接点（7）位于主受力立柱（1）和次受力立柱（2）长度的1/5～1/3 处；所述腰部连接点（8）位于主受力立柱（1）和次受力立柱（2）长度的1/2 处；所述底部连接点（9）位于主受力立柱（1）和次受力立柱（2）长度的4/5～2/3 处。

2.根据权利要求1所述的一种应用于大跨度桁架的格构式抗震钢管柱，其特征在于：所述下支座板（10.1）和上支座板（10.6）通过公母式卡槽进行限位卡接，使六层结构形成统一整体；所述球面滑板（10.2）、中间球冠板（10.3）和平面滑板（10.4）和不锈钢板（10.5）依次设于下支座板（10.1）和上支座板（10.6）卡接形成的中间空腔内。

3.根据权利要求2所述的一种应用于大跨度桁架的格构式抗震钢管柱，其特征在于：所述球型抗震支座（10）的下支座板（10.1）底部与预埋件（11）焊接固定，上支座板（10.6）上表面与主受力立柱（1）的底部焊接固定。

4.根据权利要求1所述的一种应用于大跨度桁架的格构式抗震钢管柱，其特征在于：所述主受力立柱（1）和次受力立柱（2）的长度相同，为5～6m；相邻两根次受力立柱（2）之间的距离为2～2.5m。

5.根据权利要求1所述的一种应用于大跨度桁架的格构式抗震钢管柱，其特征在于：所述主受力立柱（1）的规格为φ720*50的无缝钢管，所述次受力立柱（2）为规格φ457*20的无缝钢管；所述水平横杆（3）、斜向缀杆（5）和水平斜杆（6）为规格相同的无缝钢管；为直径范围为450～500m；所述水平缀杆（4）为直径为299mm的无缝钢管。

6.根据权利要求5所述的一种应用于大跨度桁架的格构式抗震钢管柱，其特征在于：所述预埋件（11）底部的地锚钢筋预埋在主体结构混凝土柱的柱内钢筋内，与柱内钢筋固定。

7.根据权利要求1～6任意一项所述的一种应用于大跨度桁架的格构式抗震钢管柱，其特征在于：格构式抗震钢管柱的所有外露面涂刷有防护层，自内而外包括镀锌材料层和环氧树脂层。

8.一种权利要求7所述的应用于大跨度桁架的格构式抗震钢管柱的施工方法，其特征在于，先地面拼装，再整体吊装，具体包括如下步骤：

步骤一、预埋件（11）预先埋设进主体结构混凝土柱的顶部；

步骤二、主体结构混凝土柱强度达到设计值后，进行测量放线，安装球型抗震支座（10），球型抗震支座（10）的底座与埋件板焊接；

步骤三、在地面搭设拼装胎具，并进行定位放线；

步骤四、拼装主受力立柱（1），并进行定位；

步骤五、拼装外侧次受力立柱（2），并进行定位；

步骤六、确认主受力立柱（1）和次受力立柱（2）的顶部连接点（7）、腰部连接点（8）和底部连接点（9）位置；

步骤七、拼装腰部连接点（8）处主受力立柱（1）和次受力立柱（2）之间的水平缀杆（4），并进行定位焊接连接；

步骤八、拼装腰部连接点（8）与顶部连接点（7）、底部连接点（9）受力立柱（1）与次受力立柱（2）之间的斜向缀杆（5），定位后两端焊接连接；

步骤九、拼装顶部连接点（7）和底部连接点（9）处主受力立柱（1）与次受力立柱（2）之间的水平横杆（3）和相邻次受力立柱（2）之间的水平斜杆（6），并与主受力立柱（1）与次受力立柱（2）焊接连接，格构柱主体结构拼装完成；

步骤十、进行整体吊装，将步骤九拼装的格构柱主体结构的主受力立柱（1）与球型抗震支座（10）上支座板焊接；

步骤十一、整体质检，确保连接点处的连接强度；至此，安装完成。