专利名称：直接装配式钢管混凝土组合异形柱及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钢管混凝土组合异形柱，更具体地说，涉及一种装配式钢管混凝土组合异形柱结构及其制作方法。
背景技术：
钢管混凝土结构是在钢管中填充混凝土构成，由于钢管的约束作用，受压时核心混凝土处于三向受压状态，提高了混凝土的承载力，而由于混凝土的填
充，防止了钢管管壁的过早屈曲，进而达到了 1 + 1>2的效果，使其具有强度高、抗震性能好的特点，此外，钢管混凝土还具有防火性能好、施工便捷、经济性能好等优势，因此，钢管混凝土用于结构柱具有极大的优势。
但是在住宅和办公建筑中，常常由于过大的柱子截面使得建筑角部出现凸角，影响房屋的使用面积和家具布置。而现代人们在对室内装修和环境要求越来越高，对房屋使用面积也越来越重视，若能避免柱子引起的角部凸角问题，将会是住宅和办公建筑的一大进步。
使用异形柱结构就可以避免室内凸角的现象，而且能以较小的截面获得很大的抗弯刚度，是一种适合于住宅、办公建筑的柱子形式。目前应用较多的异形柱为钢筋混凝土异形柱结构，但是混凝土易开裂，因而柱的抗剪和抗扭性能不好，因而抗震性能存在不足，而且施工复杂，需要很多钢筋绑扎和模板的支设工作。
为了解决室内柱凸角现象、钢筋混凝土柱抗震性能不足的问题，需要寻求一种即可保证延性，又可发挥异形柱优势的柱子形式。
发明内容
本发明提供一种直接装配式钢管混凝土组合异形柱。该柱是用缀件将单根
钢管连接，形成截面形状为L形、T形或十字形的异形柱，再在钢管内浇注混凝土制成的。
本发明的技术方案如下
一种直接装配式钢管混凝土组合异形柱，该柱包括钢管、哑铃形缀件、加
强板、螺栓、混凝土；其特征是，钢管管壁上焊接加强板，加强板上开有螺栓孔，哑铃形缀件两端板上开有与加强板上螺栓孔相对应的螺栓孔，哑铃形缀件的端板贴在端板上，端板与钢管螺栓连接；通过哑铃形缀件将三根钢管连接形成截面形状为L形的钢管组合异形柱、或通过哑铃形缀件将四根钢管连接形成截面形状为T形的钢管组合异形柱、或通过哑铃形缀件将五根钢管连接形成截面形状为十字形的钢管组合异形柱，在钢管内浇注有混凝土。
所述哑铃形缀件为在钢管两端分别焊接端板的钢管哑铃形缀件；或者哑铃形缀件为在钢筋两端分别焊接端板的钢筋哑铃形缀件；或者哑铃形缀件为在钢板两端分别焊接端板的钢板哑铃形缀件。
一种直接装配式钢管混凝土组合异形柱的制作方法，其特征是
(1) 、在工厂中预制构件
根据单根钢管的间距截一段钢管或钢筋或钢板，在钢管或钢筋或钢板的两端头分别焊接端板，形成钢管哑铃形缀件、钢筋哑铃形缀件或者钢板哑铃形缀
件；在钢管的相应位置平贴管壁焊接一块钢板作为加强板，车出螺栓孔，用于与钢管哑铃形缀件、钢筋哑铃形缀件或者钢板哑铃形缀件连接；
(2) 、现场拼装钢管组合异形柱 构件运至现场后，将钢管哑铃形缀件、钢筋哑铃形缀件或者钢板哑铃形缀件的端板贴在钢管的管壁上，对齐螺栓孔，将螺栓拧入钢管内，使钢管哑铃形缀件、钢筋哑铃形缀件或者钢板哑铃形缀件钉在钢管上；然后将钢管哑铃形缀件、钢筋哑铃形缀件或者钢板哑铃形缀件的另一端钉在另一根钢管上，哑铃形钢筋缀件布置为水平向和45°间隔布置，形成直接连接的单榀组合异形柱，作为异形柱的第一条边；采用上述连接方式，将三根钢管进行连接，形成直接连接的L形钢管组合异形柱；现场定位固定后，在钢管内浇注混凝土并养护，形成直接连接的L形钢管混凝土组合异形柱。
一种直接装配式钢管混凝土组合异形柱的制作方法，其特征是
(1) 、在工厂中预制构件
根据单根钢管的间距截一段钢管或钢筋或钢板，在钢管或钢筋或钢板的两端头分别焊接端板，形成钢管哑铃形缀件、钢筋观铃形缀件或者钢板哑铃形缀件；在钢管的相应位置平贴管壁焊接一块钢板作为加强板，车出螺栓孔，用于与钢管哑铃形缀件、钢筋哑铃形缀件或者钢板哑铃形缀件连接；
(2) 、现场拼装钢管组合异形柱
构件运至现场后，将钢管哑铃形缀件、钢筋哑铃形缀件或者钢板哑铃形缀件的端板贴在钢管的管壁上，对齐螺栓孔，将螺栓拧入钢管内，使钢管哑铃形缀件、钢筋哑铃形缀件或者钢板哑铃形缀件钉在钢管上；然后将钢管观铃形缀件、钢筋哑铃形缀件或者钢板哑铃形缀件的另一端钉在另一根钢管上，哑铃形钢筋缀件布置为水平向和45°间隔布置，形成直接连接的单榀组合异形柱，作为异形柱的第一条边；采用上述连接方式，将四根钢管进行连接，浇注混凝土并养护，形成T形钢管混凝土组合异形柱。一种直接装配式钢管混凝土组合异形柱的制作方法，其特征是
(1) 、在工厂中预制构件
根据单根钢管的间距截一段钢管或钢筋或钢板，在钢管或钢筋或钢板的两端头分别焊接端板，形成钢管哑铃形缀件、钢筋哑铃形缀件或者钢板哑铃形缀件；在钢管的相应位置平贴管壁焊接一块钢板作为加强板，车出螺栓孔，用于与钢管哑铃形缀件、钢筋哑铃形缀件或者钢板哑铃形缀件连接；
(2) 、现场拼装钢管组合异形柱
构件运至现场后，将钢管哑铃形缀件、钢筋哑铃形缀件或者钢板哑铃形缀件的端板贴在钢管的管壁上，对齐螺栓孔，将螺栓拧入钢管内，使钢管哑铃形缀件、钢筋哑铃形缀件或者钢板哑铃形缀件钉在钢管上；然后将钢管哑铃形缀件、钢筋哑铃形缀件或者钢板哑铃形缀件的另一端钉在另一根钢管上，哑铃形钢筋缀件布置为水平向和45°间隔布置，形成直接连接的单榀组合异形柱，作为异形柱的第一条边；采用上述连接方式，将五根钢管进行连接，现场定位固定后，在钢管内浇注混凝土并养护，形成十字形钢管混凝土组合异形柱。
本发明的有益效果是(1)柱子包裹在墙体中，避免了室内角部出现凸角，克服了普通矩形柱或圆形柱截面尺寸大的缺点；(2)釆用钢管混凝土柱，提高了延性，克服了钢筋混凝土异形柱易开裂、抗震不好的缺点；(3)单根钢管的间距可以调整，容易实现较大的抗弯刚度，而且容易实现两主轴的等稳定性，节约了材料；(4)工厂预制构件，现场螺栓连接，施工速度快，精度高。适用于钢结构住宅或办公建筑。
图la， lb， lc为本发明申请的L形、T形、十字形直接装配式钢管混凝土组合异形柱三维结构体系示意图2a为钢管哑铃形缀件构造示意图2b为钢筋哑铃形缀件构造示意图2c为钢板哑铃形缀件构造示意图3为加强板焊接在钢管上的构造示意图4为钢筋哑铃形缀件与钢管连接的构造示意图5为单榀组合异形柱的构造示意图6为L形直接装配式钢管组合异形柱构造示意图7为L形直接装配式钢管混凝土组合异形柱构造示意图8为T形直接装配式钢管混凝土组合异形柱构造示意图9为十字形直接装配式钢管混凝土组合异形柱构造示意图；图中，1:钢管，2:端板，4:螺栓，5:混凝土， 6:钢管哑铃形缀件，7:钢筋哑铃形缀件，8:钢板哑铃形缀件，9:加强板。
具体实施例方式
如图1-9所示，本发明提供一种直接装配式钢管混凝土组合异形柱。该柱是用哑铃形缀件将单根钢管螺栓连接，形成截面形状为L形、T形或十字形的装配式钢管组合异形柱，再在钢管内浇注混凝土构成的，图la， lb， lc分别为L形、T形、十字形直接装配式钢管混凝土组合异形柱构造形式示意图。该柱由钢管l、哑铃形缀件、加强板9、螺栓4、混凝土5组成；所述哑铃形缀件，在工厂中预制，根据单根钢管的间距截一段钢管，在钢管的两端头分别焊接端板，形成钢管哑铃形缀件6，如图2a所示；或在钢筋两端头分别焊接端板，形成钢筋哑铃形缀件7，如图2b所示；或在钢板两端头分别焊接端板，形成钢板哑铃形缀件8，如图2C所示。在相应位置平贴钢管的管壁焊接一块钢板作为加强板
9，车出螺栓孔，用于与缀件连接，如图3所示。
所述直接装配式是指将钢筋哑铃形缀件7的端板贴在钢管1的管壁上，
对齐螺栓孔，将螺栓4拧入钢管1内，使钢筋哑铃形缀件7钉在钢管1上，如图4所示。然后采用相同方法，将哑铃形钢筋缀件7的另一端钉在另一根钢管上，哑铃形钢筋缀件布置为水平向和45°间隔布置，形成单榀组合异形柱，作为L形柱的第一条边，如图5所示。采用上述连接方式，将3根钢管进行连接，形成直接连接的L形钢管组合异形柱，如图6所示。现场定位固定后，在钢管内浇注混凝土并养护，形成L形直接装配式钢管混凝土组合异形柱，如图7所示。
采用相同的连接方法，将4根钢管进行连接，浇注混凝土并养护，形成T形直接装配式钢管混凝土组合异形柱，如图8所示。将5根钢管连接，浇注混凝土养护，形成十字形直接装配式钢管混凝土组合异形柱，如图9所示。
当采用工厂预制异形柱时，本专利中的所有螺栓连接均可以改为相应的焊接连接，即缀条直接焊接于钢管管壁上，将钢管连接成为L形、T形、十字形钢管混凝土组合异形柱。
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权利要求
1、一种直接装配式钢管混凝土组合异形柱，该柱包括钢管(1)、哑铃形缀件、加强板(9)、螺栓(4)、混凝土(5)；其特征是，钢管管壁上焊接加强板(9)，加强板上开有螺栓孔，哑铃形缀件两端板上开有与加强板上螺栓孔相对应的螺栓孔，哑铃形缀件的端板贴在端板上，端板与钢管螺栓连接；通过哑铃形缀件将三根钢管连接形成截面形状为L形的钢管组合异形柱、或通过哑铃形缀件将四根钢管连接形成截面形状为T形的钢管组合异形柱或通过哑铃形缀件将五根钢管连接形成截面形状为十字形的钢管组合异形柱，在钢管内浇注有混凝土。
2、 根据权利要求1所述的直接装配式钢管混凝土组合异形柱，其特征是哑铃形缀件为在钢管两端分别焊接端板(2)的钢管哑铃形缀件(6);或者哑铃形缀件为在钢筋两端分别焊接端板(2)的钢筋哑铃形缀件(7);或者哑铃形缀件为在钢板两端分别焊接端板(2)的钢板哑铃形缀件(8)。
3、 一种直接装配式钢管混凝土组合异形柱的制作方法，其特征是(1) 、在工厂中预制构件根据单根钢管的间距截一段钢管或钢筋或钢板，在钢管或钢筋或钢板的两端头分别焊接端板，形成钢管哑铃形缀件(6)、钢筋哑铃形缀件(7)或者钢板哑铃形缀件(8);在钢管的相应位置平贴管壁焊接一块钢板作为加强板(9)，车出螺栓孔，用于与钢管哑铃形缀件(6)、钢筋哑铃形缀件(7)或者钢板哑铃形缀件(8)连接；(2) 、现场拼装钢管组合异形柱构件运至现场后，将钢管哑铃形缀件(6)、钢筋哑铃形缀件(7)或者钢板哑铃形缀件(8)的端板贴在钢管(1)的管壁上，对齐螺栓孔，将螺栓(4)拧入钢管(1)内，使钢管哑铃形缀件(6)、钢筋哑铃形缀件(7)或者钢板哑铃形缀件(8)钉在钢管(1)上；然后将钢管哑铃形缀件(6)、钢筋哑铃形缀件(7)或者钢板哑铃形缀件(8)的另一端钉在另一根钢管上，哑铃形缀件布置为水平向和45°间隔布置，形成直接连接的单榀组合异形柱，作为异形柱的第一条边；采用上述连接方式，将三根钢管进行连接，形成直接连接的L形钢管组合异形柱；现场定位固定后，在钢管内浇注混凝土并养护，形成直接连接的L形钢管混凝土组合异形柱。
4、 一种直接装配式钢管混凝土组合异形柱的制作方法，其特征是(1) 、在工厂中预制构件根据单根钢管的间距截一段钢管或钢筋或钢板，在钢管或钢筋或钢板的两端头分别焊接端板，形成钢管哑铃形缀件(6)、钢筋哑铃形缀件(7)或者钢板哑铃形缀件(8);在钢管的相应位置平贴管壁焊接一块钢板作为加强板(9)，车出螺栓孔，用于与钢管哑铃形缀件(6)、钢筋哑铃形缀件(7)或者钢板哑铃形缀件(8)连接；(2) 、现场拼装钢管组合异形柱构件运至现场后，将钢管哑铃形缀件(6)、钢筋哑铃形缀件(7)或者钢板哑铃形缀件(8)的端板贴在钢管(1)的管壁上，对齐螺栓孔，将螺栓(4)拧入钢管(1)内，使钢管哑铃形缀件(6)、钢筋哑铃形缀件(7)或者钢板哑铃形缀件(8)钉在钢管(1)上；然后将钢管哑铃形缀件(6)、钢筋哑铃形缀件(7)或者钢板哑铃形缀件(8)的另一端钉在另一根钢管上，哑铃形缀件布置为水平向和45°间隔布置，形成直接连接的单榀组合异形柱，作为异形柱的第一条边；采用上述连接方式，将四根钢管进行连接，浇注混凝土并养护，形成T形钢管混凝土组合异形柱。
5、 一种直接装配式钢管混凝土组合异形柱的制作方法，其特征是(1) 、在工厂中预制构件根据单根钢管的间距截一段钢管或钢筋或钢板，在钢管或钢筋或钢板的两端头分别焊接端板，形成钢管哑铃形缀件(6)、钢筋哑铃形缀件(7)或者钢板哑铃形缀件(8);在钢管的相应位置平贴管壁焊接一块钢板作为加强板(9)，车出螺栓孔，用于与钢管哑铃形缀件(6)、钢筋哑铃形缀件(7)或者钢板哑铃形缀件(8)连接；(2) 、现场拼装钢管组合异形柱-构件运至现场后，将钢管哑铃形缀件(6)、钢筋哑铃形缀件(7)或者钢板哑铃形缀件(8)的端板贴在钢管(1)的管壁上，对齐螺栓孔，将螺栓(4)拧入钢管(1)内，使钢管哑铃形缀件(6)、钢筋哑铃形缀件(7)或者钢板哑铃形缀件(8)钉在钢管(1)上；然后将钢管哑铃形缀件(6)、钢筋哑铃形缀件(7)或者钢板哑铃形缀件(8)的另一端钉在另一根钢管上，哑铃形钢筋缀件布置为水平向和45°间隔布置，形成直接连接的单榀组合异形柱，作为异形柱的第一条边；采用上述连接方式，将五根钢管进行连接，现场定位固定后，在钢管内浇注混凝土并养护，形成十字形钢管混凝土组合异形柱。
全文摘要
本发明涉及一种直接装配式钢管混凝土组合异形柱及其制作方法。该结构柱包括钢管、哑铃形缀件、加强板、螺栓、混凝土。该异形柱是采用哑铃形缀件将钢管直接连接，形成截面形状为L形、T形或十字形的钢管组合异形柱，再在钢管内浇注混凝土构成。本发明的有益效果是柱子包裹在墙体中，避免了室内角部出现凸角；单根钢管的间距可以调整，采用小截面钢管获得较大的抗弯刚度；工厂预制构件，现场螺栓连接，施工速度快，精度高。本发明适用于钢结构住宅或办公建筑中。
文档编号E04B1/16GK101565968SQ20091006903
公开日2009年10月28日 申请日期2009年5月27日 优先权日2009年5月27日
发明者刘红波, 婷 周, 王小盾, 闫翔宇, 陈志华 申请人:天津大学