[发明专利]基于变截面装配式型钢混凝土抗震组合柱

说明书

本发明公开了一种变截面装配式型钢混凝土抗震组合柱,包括底部区域的等截面型钢、中部区域的变截面型钢、上部区域的等截面型钢3、沿型钢长度方向在翼缘面上设置的栓钉4、与型钢腹板平行设置的纵筋5、沿纵筋长度方向设置的箍筋6和填充于其间的C45以上的混凝土7、便于柱与柱之间连接的连接板8、便于柱与梁之间连接的H型钢9。于组合柱中间区域的型钢腹板高度、翼缘宽度逐渐削弱，位于组合柱上部区域的腹板高度和翼缘宽度与中间区域柱最后削弱后的腹板高度和翼缘宽度保持一样。在本发明中，充分发挥了材料的性能，在地震荷载作用下有较好的刚度，提高了结构的安全性。

技术领域

本发明涉及型钢混凝土组合柱，特别涉及一种变截面装配式型钢混凝土组合柱。

背景技术

型钢混凝土结构是钢-混凝土组合结构的一种主要形式，由于具有承载力高、刚度大、抗震性能好且节约钢材、降低工程造价等特点，已越来越被广泛应用到大跨度结构和地震区的高层以及超高层建筑中。

在受到地震荷载作用时，钢-混凝土组合柱的柱脚承受较大的弯矩，而中间及上部区域所承受的弯矩较小，材料的力学性未能充分发挥，造成钢材的浪费。另一方面，一般型钢混凝土组合柱增加了整体结构的自身重量，增加了地震荷载的惯性力，影响结构的整体性。

发明内容

发明目的：本发明公开了一种基于变截面装配式型钢混凝土抗震组合柱，该组合柱利用柱体在地震荷载作用柱脚承受弯矩大于中间及上部区域所承受的弯矩这一受力特点，充分发挥材料的力学性能，减轻了结构自身重量，避免了型钢材料的浪费。

技术方案：一种基于变截面装配式型钢混凝土抗震组合柱，包括H型钢、混凝土、纵筋和箍筋；H型钢、纵筋和箍筋被浇筑于混凝土内；浇筑的混凝土为C45以上的混凝土。

具体的，H型钢由从下至上依次连接的底部等截面H型钢、中部变截面H型钢、上部等截面H型钢组成；底部等截面H型钢翼缘宽度等于所述中部变截面H型钢翼缘最下端的宽度；上部等截面H型钢翼缘宽度等于所述中部变截面H型钢翼缘最上端的宽度；中部变截面H型钢翼缘宽度从下至上逐渐减小；底部等截面H型钢、中部变截面H型钢和上部等截面H型钢的翼缘对齐固定连接或一体成型。

为了增加型钢和混凝土的咬合力，提高了型钢与混凝土的组合效应，而且可以在地震荷载下，增加整体结构的抗剪能力和抗扭能力，H型钢翼缘面上设置有栓钉。

其中，纵筋与H型钢腹板平行设置，箍筋沿纵筋长度方向均匀设置。

作为优选的，中部变截面H型钢的翼缘和腹板宽度从下至上同时减小；中部变截面H型钢的腹板上、下端宽度分别等于底部等截面H型钢和上部等截面H型钢腹板宽度；底部等截面H型钢、中部变截面H型钢、上部等截面H型钢腹板对齐焊接固定或一体成型。

具体的，栓钉高度为50mm，栓钉由底部向上部区域按区域加密，上部等截面H型钢翼缘上的栓钉间隔为100mm；所述中部变截面H型钢翼缘上的栓钉间距为150mm。所述底部等截面H型钢翼缘上的栓钉间距为200mm。

经研究计算得出本发明变截面的H型钢重心与等截面H型钢相比重心下降高度Y_c为：

Q₁——底部等截面型钢自重的线荷载，单位为kN/m。

Q₂——上部等截面型钢自重的线荷载，单位为kN/m。

H——每部分的型钢的高度，单位为m。

在不影响结构的抗侧力能力下，底部等截面H型钢与上部等截面H型钢的自重线荷载比值不超过2，即以Q₁/Q₂＝2为最大限制。

本发明提供了一种上述变截面装配式型钢混凝土抗震组合柱的制作方法，该方法主要包括如下步骤：