[实用新型]基于单个波谷形式的波形钢管混凝土异形柱

说明书

本申请涉及建筑结构工程领域，公开一种基于单个波谷形式的波形钢管混凝土异形柱，包括波形钢管异形柱和内填混凝土；用于内填混凝土的波形钢管异形柱为L形或T形，由若干平钢板、若干波形钢板通过折弯和焊接而成；波形钢管异形柱的宽面波形为中央对称的单个波谷形式，波形包括梯形波折形、或矩形波折形、或三角形波折形、或波浪波折形。本申请波形钢板能够有效增强薄壁钢管的稳定性能，以解决应用高强钢的钢管易发生局部失稳的问题，并可进一步提高钢管混凝土异形柱结构性能的潜力；同时，单个波谷形式既有利于施工过程中的混凝土振捣，也减少了对建筑空间的占用；此外，本申请还具有构造简单、设计合理、力学性能优越、造价低及施工方便等优点。

技术领域

本申请涉及建筑结构工程领域，具体涉及一种基于单个波谷形式的波形钢管混凝土异形柱。

背景技术

钢管混凝土结构是将薄壁钢管内填混凝土形成的钢-混组合结构，常用于轴向力偏心较小的受压构件。其基本原理：薄壁钢管对受压混凝土的侧向约束作用，使后者处于三向受力的复杂应力状态，延缓了混凝土纵向微裂缝的产生和发展，从而提高核心混凝土的抗压强度和韧性；内填混凝土对薄壁钢管起支撑作用，增强了钢管管壁的稳定性，改变了钢管的失稳模态并降低了用钢量，从而提高了结构的承载能力。此外，与钢筋混凝土柱相比，钢管混凝土柱的浇筑无需支模板，施工简单且节省成本，可提高施工效率。钢管混凝土结构具有承载力高、截面尺寸小及抗震性能优越等优点，还适应现代工业化施工的要求，从而广泛应用于高层建筑、工业厂房和大跨度桥梁等结构中。

由于轴对称的截面，截面形式规则的钢管混凝土柱的套箍作用更好，但是其几何形式无法满足对空间美观、布局灵活以及建筑内部空间利用率高等多样化的需求。例如，在住宅与办公建筑中，运用广泛的方形和矩形的柱子常在墙角处发生“露柱”现象，异形截面柱应运而生。然而，薄壁钢管容易产生局部失稳，这一现象制约了高强钢在钢管混凝土柱中应用。在异形钢管混凝土柱中，截面肢长方向的管壁宽厚比往往较大，且薄壁钢管的受压屈曲荷载随着管壁宽厚比的增大而减小。为避免结构失效，屈曲荷载不应小于钢材屈服强度，而这是高强钢应用于钢管混凝土结构的难点之一。

发明内容

本申请的目的在于，提供了一种基于单个波谷形式的波形钢管混凝土异形柱，以解决现有的高强钢管混凝土异形柱容易出现局部屈曲的问题，提高薄壁钢管的局部屈曲荷载，其应用高强钢材，还可进一步提高钢管混凝土异形柱承载能力的极限，具有很好的经济实用性。

为了实现上述目标，本申请提供了如下技术方案：

一种基于单个波谷形式的波形钢管混凝土异形柱，包括波形钢管异形柱和内填混凝土。其中，波形钢管异形柱由若干平钢板和若干波形钢板通过折弯和焊缝连接而成；内填混凝土浇筑于在波形钢管异形柱内部，包括素混凝土、钢筋混凝土、钢骨混凝土、钢骨-钢筋混凝土中的一种或多种。

进一步，平钢板和波形钢板的厚度相同、材料相同，且均由普通钢材或高强钢材制成。

进一步，波形钢管异形柱的截面轮廓为矩形、或Z字形、或十字形、或L形、或T形，且其各肢的截面分为肢长和肢宽；肢长为波形钢管异形柱各肢的柱肢截面长度，管壁宽厚比相对较大且容易发生局部失稳；肢宽为波形钢管异形柱各肢的柱肢截面宽度，管壁宽厚比相对较小且较难发生局部失稳。

在本申请中，肢长必须设计波形，而肢宽可以根据工程力学理论分析判断决定是否设计波形。

进一步，肢长由波形钢板构成，在转角处通过折弯或焊接与其余面相连，其波形采用单个波谷形式，其波形可以根据实际情况和理论分析调整位置和波长；肢宽由平钢板或波形钢板构成，在转角处通过折弯或焊接与其余面相连。

在本申请中，波形钢板的波形采用单个波谷形式，可以优先采用中央对称的波形。

进一步，波形钢板的波形为梯形波折形、或矩形波折形、或三角形波折形、或波浪波折形的单个波谷形式，且单个波谷形式的凸面朝向内侧并与内填混凝土接触，同时其波形方向与柱高的方向垂直。