竖向承重构件及其承载力计算方法、承重平台

本发明涉及建筑工程，尤其是涉及一种竖向承重构件及其承载力计算方法、承重平台。

背景技术：

1、钢管混凝土结构作为高性能结构的典型形式，目前已在房屋建筑、桥梁及电力塔架等工程中得以成功应用。然而，面临现代建筑结构不断向大型化、复杂化及重承载方向的发展趋势，且日益严峻的工作服役环境，发展高性能钢管混凝土结构形式以满足工程结构全寿命高性能服役要求，十分必要且亟需。

2、中空夹层钢管混凝土柱作为钢管混凝土结构的典型竖向承重构件，因其轻质高强、抗撞击、抗震性能及耐火性能优良已在建筑结构中推广应用。然而，传统的中空夹层钢管混凝土柱，如方套圆中空夹层钢管混凝土柱，受材料限制，极易发生板材局部屈曲以及钢管角部撕裂等问题。在高轴压比及重承载服役状态下，承重柱失效风险增大。

3、如何在传统的中空夹层钢管混凝土柱基础上改进优化，增强其防屈曲失稳能力，提升整体的承载性能，是其高性能化的必然出路。

技术实现思路

1、本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

2、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

3、为此，本发明的实施例提出一种竖向承重构件及其承载力计算方法、承重平台，该竖向承重构件能改善传统的承重柱容易出现角部应力集中、易撕裂等问题，可以提高其竖向承载力。

4、本发明实施例提供的竖向承重构件为组合柱，包括角部结构柱和波形板，所述角部结构柱为圆柱形结构，所述角部结构柱的数量为至少三个并呈环形排布，任意一个所述角部结构柱内均形成用于容纳核心结构件的中空结构；所述波形板位于相邻的两个所述角部结构柱之间并连接所述角部结构柱，所述波形板厚度方向上的两侧壁均为波纹形；所述角部结构柱和所述波形板依次连接并形成具有空腔的所述组合柱。

5、根据本发明实施例的竖向承重构件，其中圆柱形的角部结构柱能与波形板相配合，增强对波形板的边界约束，提高该组合柱的抗失稳性能和局部屈曲性能；在灌注有核心结构件后，上述角部结构柱还可以得到截面加强，从而有效规避传统的柱子角部容易出现应力集中以及因应力集中而导致的钢材撕裂问题，提高该组合柱的材料利用率和承载力；上述波形板的使用可以有效降低组合柱在外部荷载下出现局部屈曲的情况。

6、在一些实施例中，所述波形板的任意侧壁上形成有至少两个相互平行的波谷和/或波峰，当所述波形板与所述角部结构柱相连时，所述波谷和/或波峰所在直线与所述角部结构柱的轴线相平行。

7、在一些实施例中，所述波形板上相邻的波峰和波谷间的垂直距离为50～100mm。

8、在一些实施例中，所述组合柱还包括内管，所述内管位于所述空腔内且所述内管的轴线与所述角部结构柱的轴线相平行；位于所述内管外的所述空腔内填充有夹层结构件。

9、根据本发明实施例的竖向承重构件，上述夹层结构件能帮助固定内管，同时配合波形板，提高该组合柱的抗失稳性能和局部屈曲性能。

10、在一些实施例中，所述内管为中空圆柱状结构，所述内管为一体式结构，或者，所述内管由至少两个拼装件拼合而成。

11、在一些实施例中，所述内管套设于既有建筑构件外，所述内管的内壁和所述既有建筑构件之间填充有加固结构件。

12、根据本发明实施例的竖向承重构件，通过上述加固结构件可以将内管与既有建筑构件牢固结构，从而对既有建筑构件提供较好的加固补强效果；另外，上述结构还可以充分发挥内管以及整个组合柱对被加固的既有建筑构件的约束作用，显著提高该建筑的承载性能。

13、在一些实施例中，所述组合柱的外侧壁上固定安装有连接构件，所述连接构件位于垂直于所述角部结构柱轴线的平面上。

14、根据本发明实施例的竖向承重构件，上述连接构件可以与其它的组合柱或者结构相互配合，并最终构建形成格构式组合柱。

15、在一些实施例中，所述连接构件经所述角部结构柱与所述组合柱相连。

16、本发明实施例提供的承重平台包括上述任一项所述的竖向承重构件。

17、根据本发明实施例的承重平台，上述竖向承重构件可以有效提高该承重平台的承重能力。

18、本发明实施例提供的竖向承重构件的承载力计算方法包括：

19、获取构成所述竖向承重构件的所有组件的轴压承载力，所述组件包括所述角部结构柱，所述核心结构件和所述波形板；

20、得到所有的所述组件的轴压承载力之和。

21、根据本发明实施例的竖向承重构件的承载力计算方法，上述计算方式可以为竖向承重构件的承载力计算方法，进而高效方便的指导相关工程设计。

技术特征：

1.一种竖向承重构件，其特征在于，所述竖向承重构件为组合柱，包括：

2.根据权利要求1所述的竖向承重构件，其特征在于，所述波形板(2)的任意侧壁上形成有至少两个相互平行的波谷(21)和/或波峰(22)，当所述波形板(2)与所述角部结构柱(1)相连时，所述波谷(21)和/或波峰(22)所在直线与所述角部结构柱(1)的轴线相平行。

3.根据权利要求2所述的竖向承重构件，其特征在于，所述波形板(2)上相邻的波峰(22)和波谷(21)间的垂直距离为50～100mm。

4.根据权利要求1所述的竖向承重构件，其特征在于，所述组合柱还包括内管(3)，所述内管(3)位于所述空腔内且所述内管(3)的轴线与所述角部结构柱(1)的轴线相平行；位于所述内管(3)外的所述空腔内填充有夹层结构件(4)。

5.根据权利要求4所述的竖向承重构件，其特征在于，所述内管(3)为中空圆柱状结构，所述内管(3)为一体式结构，或者，所述内管(3)由至少两个拼装件拼合而成。

6.根据权利要求5所述的竖向承重构件，其特征在于，所述内管(3)套设于既有建筑构件(5)外，所述内管(3)的内壁和所述既有建筑构件(5)之间填充有加固结构件(31)。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的竖向承重构件，其特征在于，所述组合柱的外侧壁上固定安装有连接构件(6)，所述连接构件(6)位于垂直于所述角部结构柱(1)轴线的平面上。

8.根据权利要求7所述的竖向承重构件，其特征在于，所述连接构件(6)经所述角部结构柱(1)与所述组合柱相连。

9.一种承重平台，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的竖向承重构件。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的竖向承重构件的承载力计算方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供了一种竖向承重构件及其承载力计算方法、承重平台，竖向承重构件为组合柱，包括角部结构柱和波形板，所述角部结构柱为圆柱形结构，所述角部结构柱的数量为至少三个并呈环形排布，任意一个所述角部结构柱内均形成用于容纳核心结构件的中空结构；所述波形板位于相邻的两个所述角部结构柱之间并连接所述角部结构柱，所述波形板厚度方向上的两侧壁均为波纹形；所述角部结构柱和所述波形板依次连接并形成具有空腔的所述组合柱。本发明提供的竖向承重构件能改善传统的承重柱容易出现角部应力集中、易撕裂等问题，具有较好的竖向承载力。

技术研发人员：王建涛,杨凯霖
受保护的技术使用者：西安建筑科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4