专利名称：直肋型钢焊接矩形钢管混凝土柱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种建筑结构承重构件，特别是涉及一种矩形钢管混凝土柱。
背景技术：
矩形钢管混凝土是由外部的矩形钢管和内部浇筑的混凝土共同组成。近年来，由 于矩形钢管混凝土结构兼有钢结构和混凝土结构的优点，承载力高，抗震性能好，且能够降 低工程造价、缩短工期、节约材料、减少耗能等特点，越来越被广泛地应用于民用与工业建 筑之中。在我国的《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CEC 159 2004)中，钢管是通过 四块 钢板1直角焊接而成，焊接形成直角焊缝2，其截面为矩形，见附图1 ；同时规程中规定“当 矩形钢管混凝土构件截面最大边尺寸不小于800mm时，宜采取在柱子内壁上焊接栓钉、纵 向加劲肋3等构造措施”，见附图2，以及“钢管壁厚不宜小于4mm”。矩形钢管混凝土柱之所以具有较高承载力，是由于外部钢管的存在限制了内部混 凝土 4在轴向压力下沿柱全长的截面横向变形，使混凝土分别处于三向、两向和单向受压 状态，从而提高了混凝土的承载力；同时又由于混凝土阻碍了钢管向内的屈曲变形，使钢管 屈曲模式发生改变，也使钢管的竖向承载力得到提高；因此，矩形钢管混凝土柱的承载力大 于相同截面的矩形混凝土柱与空钢管轴压承载力之和。理论分析和试验结果表明轴压 矩形钢管混凝土柱的钢管在四角处受混凝土横向水平力最大(给混凝土提供的紧箍力最 大)，由于矩形钢管混凝土柱的钢管绝大部分是由四块钢板通过焊接组成，考虑到焊缝质量 难以保证以及焊接引起的残余应力影响，钢管四角处的四道纵向直角焊缝就成为整个构件 的薄弱部位，见附图3。在现阶段实际应用中，矩形钢管混凝土结构主要用于高层和超高层建筑，柱的截 面尺寸一般均大于800mm的限制，因此均需要采用在“在柱子内壁上焊接栓钉、纵向加劲肋 等构造措施”，这样大大增加了纵向加劲肋与钢板的焊缝5数量，同时给工厂加工带来了很 大困难，见附图4。而“钢管壁厚不宜小于4mm”的规定，使得矩形钢管混凝土在低层建筑的 应用中建筑造价比较高。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种矩形钢管混凝土柱，该柱钢管由带直肋型钢焊接 而成，可使焊缝位置不再位于受力最大的四角位置，而改设在管壁中部受力较小的部位，极 大消除了焊缝及焊接残余应力对构件承载力的不利影响，同时，可减小钢管壁厚和焊缝数 量，增加管壁中部对混凝土的约束力，提高整个构件的承载力。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的直肋型钢焊接矩形钢管混凝土柱，由钢管和混凝土组成，其中，钢管由带直肋的型 钢焊接而成。本实用新型的优点与效果是[0010]1.本实用新型避免了在普通矩形钢管混凝土柱中钢管由四块钢板于角部焊接后 形成的整体构件的薄弱部位，使焊缝位置不再位于受力最大的四角位置，而改设在管壁中 部受力较小的部位，极大消除了焊缝及焊接残余应力对构件承载力的不利影响；2.本实用新型可减少一半的焊缝数量，便于工厂加工； 3.本实用新型中，由于型钢肋对钢管管壁中部的支撑作用，可以较大提高中部管 壁对混凝土的约束力，从而提高整个构件的承载力；4.本实用新型采用了带肋型钢组成钢管，钢管厚度可从原来的由柱截面钢板宽度 控制，改为受带肋型钢宽度控制，可以使钢管的壁厚减少，节约钢材，突破钢板厚度不小于 4mm的限制，为矩形钢管混凝土在低层建筑中的应用提供了空间。
图1为我国《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CEC 159 2004)中钢管截面形式；图2为我国《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CEC 159 2004)中设置钢管内壁纵 向加劲肋截面形式。图3为我国《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CEC 159 2004)中钢管截面四角焊 缝节点；图4为我国《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CEC 159 2004)中钢管内壁加劲肋 焊接节点；图5为本实用新型中直肋型钢截面图；图6为本实用新型中直肋型钢截面图；图7为本实用新型直肋型钢焊接方形钢管混凝土柱截面图；图8为本实用新型直肋型钢焊接矩形钢管混凝土柱截面图；图9为本实用新型中钢管焊接节点示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细说明。本实用新型由钢管和混凝土 4共同组成，其中，钢管是由带直肋6的型钢7焊接而 成，焊接在钢管上形成焊缝8，型钢7的截面示意图如图5-6所示。应用时，型钢7形状及数 量可根据实际尺寸进行调整、选择及组合。图7中，钢管由直肋型钢焊接而成，并与混凝土共同组成方形钢管混凝土柱；图8中，钢管由直肋型钢焊接而成，并与混凝土共同组成矩形钢管混凝土柱；本实用新型中钢管焊接节点示意图如图9所示；本实用新型中关于对构件以及节点连接的设计、加工和施工的要求均按照《矩形 钢管混凝土结构技术规程》(CEC 159 :2004)、《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)、《建筑抗 震设计规范》(GB 50011-2001)等相关规范、规程执行。
权利要求直肋型钢焊接矩形钢管混凝土柱，由钢管和混凝土组成，其特征在于，钢管由带直肋(6)的型钢(7)焊接而成。
专利摘要直肋型钢焊接矩形钢管混凝土柱，涉及一种矩形钢管混凝土柱，该柱由钢管和混凝土组成，其中钢管由带直肋的型钢焊接而成，本实用新型使焊缝位置不再位于受力最大的四角位置，而改设在管壁中部受力较小的部位，极大消除了焊缝及焊接残余应力对构件承载力的不利影响，同时，可减小钢管壁厚和焊缝数量，增加管壁中部对混凝土的约束力，提高整个构件的承载力。
文档编号E04C3/34GK201635262SQ20092028723
公开日2010年11月17日 申请日期2009年12月9日 优先权日2009年12月9日
发明者陈勇 申请人:中国建筑东北设计研究院有限公司