一种带狼牙芯柱的钢管混凝土柱

摘要

本发明公开了一种带狼牙芯柱的钢管混凝土柱，其包括外钢管、位于外钢管中的狼牙芯柱以及填充外钢管内的混凝土，狼牙芯柱包括实心钢柱和带肋钢筋，内置狼牙芯柱纵向贯通柱身，狼牙芯柱中心与外钢管中心重合，其中狼牙芯柱与带肋钢筋连接。其实心钢柱和与其相连接的带肋钢筋统称为狼牙芯柱。带肋钢筋通过垂直于内置钢柱均匀分布的形式分布在内置钢柱的外围形成狼牙状芯柱。芯柱处于钢管中心且至少与8根一定长度的带肋钢筋紧密连接，浇筑混凝土后与外钢管形成整体。本发明通过改进结构设计，改善核心混凝土的约束性能，提高柱的承载能力，减小柱的塑性变形，减小钢管混凝土柱的截面尺寸与材料用量，经济环保。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，具体涉及一种带狼牙芯柱的钢管混凝土柱。

背景技术

随着我国经济的快速发展，高层建筑数量日渐增多，因此对结构柱的承载能力与抗震延性要求也越来越高。为了满足相应需求，结构承重柱的截面尺寸也越来越大，导致结构自重增大、使用空间受限。

但随着超高层建筑的不断涌现，结构基础、底/中层柱截面尺寸仍然比较大，导致混凝土用量较多，钢管较厚，不利于混凝土现场浇筑以及钢管焊接工作的开展；从受力上讲也不利于核心混凝土承载力的充分利用，达不到减轻结构自重的目的。工程中虽有在混凝土中配筋的做法，但其施工步骤繁琐，对柱承载力的提高也有限。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的建筑结构承重柱的截面尺寸大，结构自重增大、使用空间受限的问题，提供一种带狼牙芯柱的钢管混凝土柱，通过改进结构设计，改善核心混凝土的约束性能，提升钢管混凝土柱的承载能力与抗震延性。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种带狼牙芯柱的钢管混凝土柱，其特征在于，包括外钢管、位于外钢管中的狼牙芯柱以及填充外钢管内的混凝土，狼牙芯柱包括实心钢柱和带肋钢筋，内置狼牙芯柱纵向贯通柱身，狼牙芯柱中心与外钢管中心重合，其中狼牙芯柱与带肋钢筋连接。

进一步地，所述外钢管横截面包括圆形、矩形中的任一种。

进一步地，所述实心钢柱截面包括圆形、矩形中的任一种，实心钢柱与带肋钢筋一体成型，形成狼牙芯柱。

进一步地，两段所述外钢管之间能够通过焊接连接。

进一步地，所述狼牙芯柱上部比外钢管长。

进一步地，两端所述狼牙芯柱通过熔透焊接。

进一步地，所述实心钢柱周围均匀分布至少8根带肋钢筋。

进一步地，所述实心钢柱与四周所述带肋钢筋连接通过焊接或机械连接的方式进行连接。

进一步地，相邻两根所述带肋钢筋之间的夹角不超过45°。

进一步地，所述实心钢柱最上端或最下端垂直于外钢管的带肋钢筋通过与外钢管连接。

本发明对于现有技术，具有以下有利效果：

(1)本发明的带狼牙芯柱的钢管混凝土柱，通过改进结构设计，狼牙芯柱包括实心钢柱和与其相连接的带肋钢筋，外部压力由外钢管、核心混凝土、狼牙芯柱共同承担，改善了核心混凝土的约束性能，提升了钢管混凝土柱的承载能力与抗震延性。

(2)本发明狼牙芯柱中实心钢柱的截面尺寸越大，其承担的荷载也越大；而狼牙芯柱中的带肋钢筋可以通过与混凝土的握裹力、摩擦力、化学粘接力，提高对核心混凝土的横向约束，从而提高核心混凝土的承载能力并改善其抗震延性。

(3)本发明由于方、矩形钢管混凝土柱中钢管对核心混凝土的横向约束较弱，狼牙芯柱对改善方、矩形钢管混凝土柱的承载能力与抗震延性更为明显。

(4)本发明通过改善核心混凝土的约束性能，提高柱的承载能力，减小柱的塑性变形，减小钢管混凝土柱的截面尺寸与材料用量，经济环保。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例带狼牙芯柱的钢管混凝土柱的横截面结构示意图。

图2为本发明实施例1带狼牙芯柱的钢管混凝土柱的剖面结构示意图。

图3为本发明实施例2带狼牙芯柱的钢管混凝土柱的剖面结构示意图。

图4为本发明实施例2带狼牙芯柱的钢管混凝土柱的横截面结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例1

参见图1，本发明实施例提供的带狼牙芯柱的钢管混凝土柱，其包括外钢管1、混凝土4和狼牙芯柱5。其外钢管为方钢管，外钢管与狼牙芯柱之间填充的是高强混凝土，在其他实例中，外钢管可为圆形或者其他形状，混凝土也可使用其他类型混凝土，此处不一一列举陈述。狼牙芯柱5包括一个钢柱2和八根带肋钢筋3，钢柱与钢柱几何中心重合，八根钢筋通过焊接均匀连接在钢柱周围，钢筋之间夹角为45°，钢筋与外钢管内壁之间距离为钢筋混凝土结构保护层厚度。

参见图1及图2，各段钢柱与带肋钢筋通过焊接连接形成各段狼牙芯柱，最下层狼牙芯柱至于外钢管中心且上部略长于外钢管，狼牙芯柱最上部垂直于外钢管四个面的钢筋略长于下部且与外钢管内壁焊接形成整体，连接点为外钢管内壁焊接连接点6，狼牙芯柱之间通过部分熔透焊接紧密相连，连接点为熔透焊接连接点7，外钢管之间通过适当的焊接方法连接，连接点为外钢管焊接点8。如此重复作业直到柱达到要求长度后，分层浇筑混凝土4，使之形成带狼牙芯柱的钢管混凝土柱。

本实施例的实心钢柱和与其相连接的带肋钢筋统称为狼牙芯柱。芯柱与芯柱、钢管与钢管之间在纵向通过焊接连接。带肋钢筋通过垂直于内置钢柱均匀分布的形式分布在内置钢柱的外围形成狼牙状芯柱。芯柱处于钢管中心且至少与8根一定长度的带肋钢筋紧密连接，浇筑混凝土后与外钢管形成整体。

实施例2

参见图3和图4，本实施例提供的带狼牙芯柱的钢管混凝土柱，与实施例1基本上相同，其区别之处在于，上述的狼牙芯柱的钢管混凝土柱中狼牙芯上钢筋通过螺栓10均匀连接在钢柱周围，未与外钢管焊接的带肋钢筋远端焊接一块钢端板9，与钢柱连接的钢筋及端板与外钢管内壁之间距离为钢筋的混凝土保护层厚度。钢筋拧入带螺纹孔的芯柱中，可以使施工更加简便且连接性能不会降低。

本实施例的端板可以增加狼牙芯柱与混凝土之间的作用力，有效减小混凝土的横向应变，提高混凝土的抗压承载力。在其他实例中可以将端板间隔分布于与芯柱连接的钢筋上，此种设置方式也属于本申请的范围,在此并不做进一步详细说明。

本发明的带狼牙芯柱的钢管混凝土柱，通过改进结构设计，狼牙芯柱包括实心钢柱和与其相连接的带肋钢筋，外部压力由外钢管、核心混凝土、狼牙芯柱共同承担，改善了核心混凝土的约束性能，提升了钢管混凝土柱的承载能力与抗震延性。同时，本发明还提高了柱的承载能力，减小柱的塑性变形，减小钢管混凝土柱的截面尺寸与材料用量，经济环保。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。