一种内置纵向隔板的大径钢管混凝土柱的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及建筑结构中的建筑构件，具体是指一种内置纵向隔板的大径钢管 混凝土柱。
【背景技术】
[0002] 目前，我国的建筑以钢筋混凝土结构为主。钢筋混凝土结构技术成熟、抗压能力 强、耐火性能好、造价低，但随着建筑行业不断向着标准化、工厂化方向发展，它暴露出很多 缺点，如施工复杂周期长、产业化水平低。近年来，钢管混凝土结构因其优越的力学性能和 良好的抗震性能在高层超高层建筑中被广泛应用。钢管混凝土以轴心或小偏心受压构件为 主，把混凝土高抗压强度和型钢高抗弯强度的优点很好地结合起来。其形式多限于圆钢管 混凝土、矩形钢管混凝土柱。
[0003] 随着我国经济的发展，国内超高层建筑高度不断刷新，中下部楼层的钢管混凝土 柱直径越来越大，大直径钢管混凝土柱的使用越来越普遍。大直径钢管混凝土柱相比普通 直径有很多需要解决的技术问题，其中如何保证大体积混凝土与钢管的良好结合、保证管 内混凝土的浇筑后强度一直是限制大直径钢管混凝土柱应用的难题。
[0004] 关于大体积混凝土的定义，国内外规定不尽相同，譬如：日本建筑学会标准 (JASS5)的规定是以结构截面厚度界定为80cm以上，混凝土内外温差超过25°C来定义;美国 混凝上学会(ACI)是以是否会产生水化热引起的体积变形来定性;我国在《大体积混凝土施 工规范》(GB50496-2009)中提出："混凝土结构实体最小几何尺寸不小于lm的大体量混凝 土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝 土，称之为大体积混凝土。"虽然以上定义不尽相同，但可看出大体积混凝土这一概念跟混 凝土温度变化和混凝土收缩变形有着密切联系。
[0005] 工程实践证明，由于大体积混凝土浇筑后的凝结硬化过程中水泥的水化作用而释 放出大量的热量，混凝土是热的不良导体，这些热量在短时间内不容易导出，逐步形成大直 径钢管混凝土中部温度高，而表面温度相对低这一状况，即造成混凝上浇筑块体内部膨胀 外部收缩的温度变形。当内部温度降低后，由于钢管混凝土内部往往没型钢或钢筋，混凝土 形成内部形成大量微裂缝，导致中部混凝土强度降低。
[0006] 钢管混凝土结构中，只有在保证管内混凝土与钢管内壁之间紧密接触的前提下， 混凝土和钢管这两种不同材料才能牢固结合、形成整体、共同受力，这种新型复合材料的优 越性才能实现。然而，由于目前的施工工艺尚无法保证钢管内部的混凝土完全均匀充实而 无缺陷，特别是大直径钢管混凝土柱由于水化热效应显著，内部混凝土缺陷明显，致使钢管 与管内混凝土很容易发生脱粘现象。
[0007] 钢管混凝土管内混凝土脱粘一般包括两种情况:一是钢管混凝土构件管内混凝土 灌注过程或水化热效应造成的不密实、空洞以及裂缝;二是钢管与混凝土的接触面过少，而 造成钢管与混凝土界面处产生脱粘。 【实用新型内容】
[0008] 本实用新型的目的是提供一种内置纵向隔板的大径钢管混凝土柱，该钢管混凝土 柱内置纵向隔板一方面能够增加对钢管内部混凝土的套箍作用，增强混凝土延性，显著提 高钢管混凝土柱的受压承载承载力，并且增加混凝土与隔板的接触面积，保证隔板对混凝 土的有效约束，另一方面内置的隔板具有导热桥功能，通过接头扣件的传导能够将钢管内 部混凝土的水化热量传递给钢管壁，使得内部混凝土的温差减少，有效减少混凝土水化热 效应造成的影响，从而能够大大减少内部大体积混凝土水化热效应造成的细微裂缝，保证 了混凝土的强度。
[0009] 本实用新型的上述目的通过如下技术方案来实现的：一种内置纵向隔板的大径钢 管混凝土柱，包括钢管和内置在钢管内的隔板，其特征在于:所述的隔板为N块，其中，N的数 量为3~5,且N为自然数，优选为3或4，N块隔板的结构均相同，N块隔板均纵向设置，即隔板 的板长度方向均与钢管的轴向相一致，N块隔板的侧边边缘处通过接头扣件和连接板依次 相连接，并且通过接头扣件与钢管内壁相接触，N块隔板相连接后围成一个相对封闭的空 间，N块隔板所围蔽的空间以及隔板与钢管之间的空间内均浇筑填充有混凝土，构成整个的 钢管混凝土柱。
[0010] 本实用新型的大径钢管混凝土柱增设有内置纵向隔板以及通过接头扣件和连接 板，N块隔板相连接后围成一个相对封闭的空间，N块隔板所围蔽的空间以及隔板与钢管之 间的空间内均浇筑填充有混凝土，隔板一方面增加对钢管内部混凝土的套箍作用，增强混 凝土延性，显著提高钢管混凝土柱的承载力，另一方面内置隔板还具有导热桥功能，将钢管 内部混凝土的水化热量通过接头扣件传递给钢管壁，从而有效减少内部混凝土固化时的温 差，减少混凝土由于水化热效应造成内部产生细微裂缝的现象，保证了混凝土的强度，也防 止钢管内壁与混凝土发生脱粘现象的发生，同时，大幅增加混凝土与钢管的接触面积，使得 钢管与混凝土之间的抗滑移能力得到提高，与此同时，接触面积的增加也限制混凝土收缩 裂缝的产生。
[0011] 本实用新型中，所述接头扣件为沿钢管轴向设置的截面为T字形的T形板，T形板由 相焊接且相垂直的横板和竖板组成，竖板的端头与钢管内壁相焊接，横板的两端分别与相 邻的两块隔板的侧边边缘处相接触且顶紧，所述的连接板与接头扣件的横板相平行，连接 板的数量与接头扣件的数量相同，连接板的两侧分别与相邻的两块隔板的侧边边缘处相焊 接，焊接后的N块隔板构成完整的隔板骨架。
[0012] 本实用新型的大径钢管混凝土柱，可以采用圆形钢管，也可以采用方形钢管，内置 的隔板可以采用圆弧形板，也可以采用平板，具体可以采用如下多个优选结构：
[0013] 所述的钢管为直径大于lm的圆管，较佳的直径范围为1~2.5m，所述的钢管混凝土 柱为圆柱。本实用新型中的钢管直径均是指管外直径。
[0014] 当钢管采用圆管时，隔板可以采用如下多种结构：
[0015] 所述的隔板为向钢管中心处凸起的呈拱形的三块圆弧板，所述的接头扣件为三 个，三个接头扣件与钢管之间形成三条焊接线，三条焊接线将钢管三等分，两两相邻的焊接 线与钢管中心线之间所形成的两个平面之间的夹角为120°。
[0016] 所述的隔板为向钢管中心处凸起的呈拱形的四块圆弧板，所述的接头扣件为四 个，四个接头扣件与钢管之间形成四条焊接线，四条焊接线将钢管四等分，两两相邻的焊接 线与钢管中心线之间所形成的两个平面之间的夹角为90°。
[0017] 所述的隔板为三块平板，所述的接头扣件为三个，三个接头扣件与钢管之间形成 三条焊接线，三条焊接线将钢管三等分，两两相邻的焊接线与钢管中心线之间所形成的两 个平面之间的夹角为120°。
[0018] 本实用新型中，所述的钢管为对角线长度大于lm的正方形管，较佳的对角线长度 范围为1~2.5m，所述的钢管混凝土柱为横截面为正方形的长方体。本实用新型中的对角线 长度均是指管外对角线长度，是用最外边线来测量的。
[0019] 当钢管采用正方形管时，隔板可以采用如下结构：
[0020] 所述的隔板为向钢管中心处凸起的呈拱形的四块圆弧板，所述的接头扣件为四 个，四个接头扣与钢管之间形成四条焊接线，四条焊接线均位于钢管的转角处，两两相邻的 焊接线与钢管中心线之间所形成的两个平面之间的夹角为90°。
[0021] 作为本实用新型的优选实施例，所述隔板为钢板，对于钢管直径为lm~1.8m的圆 管，或者钢管对角线为lm~1.8m的正方形管，隔板较佳厚度为20~36mm，对于钢管直径为 1.8m~2.5m的圆管，或者钢管对角线为1.8m~2.5m的正方形管，隔板较佳厚度为28~50mm， 所述的连接板也为钢板，连接板的较佳厚度为28~50mm。
[0022] 与现有技术相比，本实用新型具有如下显著效果：
[0023] ①本实用新型的大径钢管混凝土柱中，钢管和内置的纵向隔板组成"拱"形结构， 增加内部混凝土的套箍作用，增强混凝土延性，显著提高钢管混凝土柱的承载力;计算结果 表明，内置圆弧隔板的钢管混凝土柱受力性能还优于三角形平隔板，且这两种内置隔板的 大径钢管混凝土柱的受力性能均明显优于普通未内置隔板的钢管混凝土柱。
[0024]表1所列为内置四块圆弧隔板的钢管混凝土柱与内置三角形隔板的钢管混凝土柱 的轴向承载力比较表，显示内置四块圆弧隔板的钢管混凝土柱的轴向承载力明显优于内置 三角形隔板的钢管混凝土柱，并且均明显优于未内置隔板的钢管混凝土柱。
[0025]表1:内置圆弧隔板的钢管混凝土柱受力性能优于三角形隔板的轴向承载力比较 表
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[0027] ②本实用新型的大径钢管混凝土柱中，对于方形钢管混凝土柱，圆弧隔板的置入， 能有效防止混凝土压溃后，方钢管壁板的鼓起。原理如下：
[0028] A.当圆弧隔板内部的混凝土压裂后，混凝土对圆弧隔板产生压力，圆弧隔板起到 "拱桥"