一種組合異形柱、含有該柱的結(jié)構(gòu)體系及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種組合異形柱、含有該柱的結(jié)構(gòu)體系及其施工方法，適用于建筑工程的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]國(guó)際建筑業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)告訴我們，中國(guó)已到了加快推進(jìn)建筑工業(yè)化的重要?dú)v史時(shí)期。十四年轉(zhuǎn)型升級(jí)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)告訴我們，建筑工業(yè)化是克服傳統(tǒng)生產(chǎn)方式缺陷、促進(jìn)建筑業(yè)又好又快發(fā)展的主要途徑。而要實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)首先要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，這是建筑工業(yè)化的前提;實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化需要有標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)體系。
[0003]目前，在鋼結(jié)構(gòu)建筑中常用的結(jié)構(gòu)體系有鋼框架結(jié)構(gòu)體系、鋼框架支撐結(jié)構(gòu)體系、鋼框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系和鋼框架核心筒結(jié)構(gòu)體系等，鋼框架部分需要同時(shí)承受重力荷載和側(cè)向荷載。重力荷載在構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)力隨著結(jié)構(gòu)高度增加成線性增長(zhǎng)，側(cè)向荷載(風(fēng)荷載、地震作用)在構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)力隨結(jié)構(gòu)高度增加成非線性增長(zhǎng)，在鋼框架結(jié)構(gòu)中，由于框架柱需要同時(shí)承受重力荷載和側(cè)向荷載，很難實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)體系的標(biāo)準(zhǔn)化。
[0004]因此，如何有效地實(shí)現(xiàn)豎向承重與水平抗側(cè)功能的解耦，開(kāi)發(fā)出豎向承重與水平抗側(cè)向力分離的結(jié)構(gòu)體系成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)難題。
[0005]為此，申請(qǐng)人在公開(kāi)號(hào)為CN105064612A的發(fā)明專利申請(qǐng)中提出了一種鋼-混凝土的組合異形柱，包括蜂窩組合截面、保溫材料、縱筋、箍筋和混凝土;其中，蜂窩組合截面由若干個(gè)設(shè)置有孔洞的T型鋼和圓鋼管焊接而成，保溫材料敷設(shè)在蜂窩組合截面的外側(cè)，縱筋架設(shè)在蜂窩組合截面周向的外側(cè)，箍筋環(huán)箍于縱筋外側(cè)，混凝土澆筑外包于蜂窩組合截面、保溫材料、縱筋和箍筋的外側(cè)，并填充在圓鋼管內(nèi)，最終構(gòu)成鋼-混凝土組合異形柱。
[0006]公開(kāi)號(hào)為CN204126127U的實(shí)用新型專利提出了一種鋼管混凝土組合型柱，包括有鋼管，鋼管的外側(cè)設(shè)有若干T型鋼或槽型鋼，所述型鋼與鋼管平行布置，型鋼的腹板與鋼管焊接;所述鋼管內(nèi)壁延高度方向設(shè)置有抗剪栓釘，同時(shí)鋼管內(nèi)澆注有混凝土，所述抗剪栓釘和鋼管通過(guò)所述混凝土連成一體。
[0007]公開(kāi)號(hào)為CN202401666U的實(shí)用新型專利提出了一種壓彎分離式組合柱，旨在有效地解決柱的壓彎組合承載力問(wèn)題，避免現(xiàn)有結(jié)構(gòu)所帶來(lái)的缺陷，在保證安全、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用及美觀的前提下，可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的最大綜合效應(yīng)。它包括由鋼管和灌注于其內(nèi)的核心混凝土所形成的鋼管混凝土構(gòu)件，鋼管混凝土構(gòu)件外對(duì)稱設(shè)置有沿鋼管長(zhǎng)度方向延伸的T型鋼構(gòu)件，型鋼構(gòu)件與鋼管形成固定連接。
[0008]從上述現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)的壓彎分離式組合柱可見(jiàn)，其都是通過(guò)將T型鋼或槽型鋼連接到鋼管的外側(cè)形成，此時(shí)起到抗側(cè)向力作用的部件是T型鋼或槽型鋼的頂部平鋼板，很顯然其承受側(cè)向力的能力比較差。因此，現(xiàn)有技術(shù)中需要一種承受側(cè)向力性能更好的組合柱的結(jié)構(gòu)形式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，提供了一種組合異形柱、含有該柱的結(jié)構(gòu)體系及其施工方法。根據(jù)本發(fā)明的組合異形柱以及含有該柱的結(jié)構(gòu)體系能夠極大地提高抗側(cè)向力水平，并且其施工步驟簡(jiǎn)單、組裝快捷，能夠很好地適應(yīng)建筑標(biāo)準(zhǔn)化的要求。
[0010]本發(fā)明的第一方面涉及一種組合異形柱，包括一個(gè)H型鋼和至少一個(gè)鋼管，鋼管中澆筑有混凝土，鋼管和H型鋼之間通過(guò)連接件連接。優(yōu)選地，鋼管的截面形狀是圓形或多邊形;鋼管通過(guò)連接件連接到H型鋼的腹板和/或翼緣，連接件與H型鋼的腹板和/或翼緣垂直或不垂直;連接件是平直形和/或彎折形的連接件。
[0011]本發(fā)明的第二方面涉及一種含有上述組合異形柱的結(jié)構(gòu)體系，包括組合異形柱、主梁和次梁；
[0012]至少一部分組合異形柱中的鋼管肢與第一方向的主梁構(gòu)成沿第一方向的框架，H型鋼肢與第二方向的主梁構(gòu)成沿第二方向的框架;另外一部分組合異形柱中的鋼管肢與第二方向的主梁構(gòu)成沿第二方向的框架，H型鋼肢與第一方向的主梁構(gòu)成沿第一方向的框架；或者
[0013]全部的組合異形柱中的鋼管肢與第一方向的主梁構(gòu)成沿第一方向的框架，H型鋼肢與第二方向的主梁構(gòu)成沿第二方向的框架。
[0014]優(yōu)選地，組合異形柱可以包括角柱、第一邊柱、第二邊柱和中間柱。更優(yōu)選地，角柱包括一個(gè)鋼管，鋼管通過(guò)一個(gè)連接件與H型鋼的腹板在非中間位置處垂直連接，鋼管的直徑、H型鋼的高度和連接件的長(zhǎng)度的比值為1:0.5-5:0.2-2，連接件與H型鋼的腹板的連接位置將H型鋼的高度分為1:2-3的兩部分;第一邊柱包括關(guān)于H型鋼對(duì)稱布置的兩個(gè)鋼管，兩個(gè)鋼管分別通過(guò)一個(gè)連接件與H型鋼的腹板在非中間位置處垂直連接，鋼管的直徑、H型鋼的高度和連接件的長(zhǎng)度的比值為1:0.5-5:0.1-1，連接件與H型鋼的腹板的連接位置將H型鋼的高度分為1: 2-3的兩部分;第二邊柱包括一個(gè)鋼管，鋼管通過(guò)一個(gè)連接件與H型鋼的腹板在中間位置處垂直連接，鋼管的直徑、H型鋼的高度和連接件的長(zhǎng)度的比值為1:0.5-5:0.2-2;中間柱包括關(guān)于H型鋼對(duì)稱布置的兩個(gè)鋼管，兩個(gè)鋼管分別通過(guò)一個(gè)連接件與H型鋼的腹板在中間位置處垂直連接，鋼管的直徑、H型鋼的高度和連接件的長(zhǎng)度的比值為1:0.5-5:O-H0
[0015]優(yōu)選地，鋼管中的混凝土為自密實(shí)混凝土，由硅酸鹽水泥、粉煤灰、粒徑為5-1Omm的卵石、粒徑為3-5mm的砂礫石、減水劑、直徑為0.5_lmm的鋼纖維、消氣劑和水按照質(zhì)量比為1:0.32-0.37:0.21-0.25:0.15-0.17:0.08-0.1:0.1-0.15:0.03-0.05:0.23-0.26混合均勻制成。
[0016]本發(fā)明的第三方面涉及一種如上所述的結(jié)構(gòu)體系的施工方法，包括以下步驟:
[0017](I)、在工廠內(nèi)通過(guò)連接板將鋼管與H型鋼連接得到不同類型的組合柱，然后在現(xiàn)場(chǎng)安裝完成；
[0018](2)、吊裝主梁和次梁，并與組合柱連接形成框架結(jié)構(gòu)；
[0019](3)、在組合柱的鋼管內(nèi)澆筑混凝土，養(yǎng)護(hù)硬化后得到含有組合異形柱的結(jié)構(gòu)體系O
[0020]優(yōu)選地，還包括在H型鋼、鋼管和連接件表面外包防火混凝土的步驟。
[0021]本申請(qǐng)的技術(shù)方案中充分利用了鋼管混凝土和H型鋼的優(yōu)勢(shì)，在結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)件層面實(shí)現(xiàn)了豎向承重和抗側(cè)向力的分離，具有受力合理、加工制作簡(jiǎn)便、布置靈活、標(biāo)準(zhǔn)化程度高等諸多優(yōu)勢(shì)，具有較好的推廣應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明的組合異形柱的第一種實(shí)施方式的示意圖。
[0023]圖2是本發(fā)明的組合異形柱的第二種實(shí)施方式的示意圖。
[0024]圖3是本發(fā)明的組合異形柱的第三種實(shí)施方式的示意圖。
[0025]圖4是本發(fā)明的組合異形柱的第四種實(shí)施方式的示意圖。
[0026]圖5是本發(fā)明的組合異形柱的第五種實(shí)施方式的示意圖。
[0027]圖6是本發(fā)明的組合異形柱的第六種實(shí)施方式的示意圖。
[0028]圖7是含有本發(fā)明的組合異形柱的結(jié)構(gòu)體系的第一種實(shí)施方式的示意圖。
[0029]圖8是含有本發(fā)明的組合異形柱的結(jié)構(gòu)體系的第二種實(shí)施方式的示意圖。
[0030]圖9是含有本發(fā)明的組合異形柱的結(jié)構(gòu)體系的第三種實(shí)施方式的示意圖。
[0031]圖10是含有本發(fā)明的組合異形柱的結(jié)構(gòu)體系中的角柱的一種實(shí)施方式的示意圖。
[0032]圖11是含有本發(fā)明的組合異形柱的結(jié)構(gòu)體系中的第一邊柱的一種實(shí)施方式的示意圖。
[0033]圖12是含有本發(fā)明的組合異形柱的結(jié)構(gòu)體系中的第二邊柱的一種實(shí)施方式的示意圖。
[0034]圖13是含有本發(fā)明的組合異形柱的結(jié)構(gòu)體系中的中間柱的一種實(shí)施方式的示意圖。
[0035]圖14是本發(fā)明的連接件的可能實(shí)施方式的示意圖，分別為連續(xù)鋼板、帶孔鋼板、角鋼拼接板和彎折鋼板。
[0036]圖15是包括有3個(gè)鋼管的組合異形柱的示意圖。
[0037]圖16是包括有4個(gè)鋼管的組合異形柱的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下文中將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的組合異形柱，包括一個(gè)H型鋼2和至少一個(gè)鋼管I，鋼管I中澆筑有混凝土，鋼管I和H型鋼2之間通過(guò)連接件3連