組合格構(gòu)式中空構(gòu)件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種組合格構(gòu)式中空構(gòu)件，包括一內(nèi)鋼管、復(fù)數(shù)根外鋼管、內(nèi)腹桿、外腹桿，以及一混凝土填充層和一混凝土包覆層；所述外鋼管設(shè)在內(nèi)鋼管的外圍四周，所述內(nèi)鋼管通過(guò)內(nèi)腹桿連接于外鋼管，且相鄰設(shè)置的外鋼管通過(guò)所述外腹桿連接，且混凝土填充層填充于所述外鋼管的內(nèi)部，所述混凝土包覆層將內(nèi)鋼管、外鋼管、內(nèi)腹桿以及外腹桿通通包覆在內(nèi)。本實(shí)用新型的組合格構(gòu)式中空構(gòu)件，自重輕、整體性好、承載力高、抗彎剛度大、耐火性能好。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種土木工程領(lǐng)域，具體涉及一種組合格構(gòu)式中空構(gòu)件。 組合格構(gòu)式中空構(gòu)件

【背景技術(shù)】
[0002] 采用單個(gè)鋼管與混凝土的組合構(gòu)件在面內(nèi)的抗彎剛度較低，當(dāng)長(zhǎng)細(xì)比較大時(shí)容易 失穩(wěn)，難以充分發(fā)揮鋼管與混凝土材料特性，此時(shí)可以采用格構(gòu)構(gòu)件。格構(gòu)構(gòu)件能夠通過(guò)較 小尺寸的分肢獲得較大截面的抗彎剛度，從而具有更高的承載力。格構(gòu)構(gòu)件的腹桿經(jīng)常采 用空鋼管或其他板材，其剛度較為有限，當(dāng)構(gòu)件發(fā)生較大撓曲變形時(shí)，腹桿會(huì)發(fā)生較大的剪 切變形。常規(guī)的格構(gòu)構(gòu)件腹桿和分肢鋼管直接暴露在外界，火災(zāi)作用下很快就會(huì)失效，從而 使格構(gòu)構(gòu)件提前破壞，在干濕交替自然環(huán)境中鋼也容易銹蝕，從而影響結(jié)構(gòu)安全。
[0003] 在鋼管混凝土格構(gòu)構(gòu)件外面包裹鋼筋混凝土，便形成一種格構(gòu)內(nèi)置式重載構(gòu)件， 但是當(dāng)弦管數(shù)量為4個(gè)時(shí)，混凝土用量多，水化熱大，結(jié)構(gòu)自重也大，若用于結(jié)構(gòu)柱或橋墩， 當(dāng)構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比或荷載偏心率較大時(shí)，其承載力很大程度上由抗彎剛度控制，而截面靠近形 心部位的混凝土不能提供多少抗彎剛度，反而增加了結(jié)構(gòu)自重。如2014-04-02公開(kāi)的，公 開(kāi)號(hào)為203514638U的中國(guó)實(shí)用新型所揭示的一種新型組合桁架內(nèi)置式重載梁構(gòu)件就屬于 這種情況，該構(gòu)件是采用兩根或多根平行鋼管作為該結(jié)構(gòu)中的弦管，弦管之間通過(guò)多根斜 腹桿連接，并在各弦管內(nèi)填充自密實(shí)混凝土，構(gòu)成鋼管混凝土組合桁架；在鋼管混凝土組合 桁架外綁扎箍筋及縱筋，并澆注外圍混凝土，構(gòu)成組合桁架內(nèi)置式重載梁構(gòu)件。這種構(gòu)件就 存在承載力多由抗彎剛度控制，而截面靠近形心部位的混凝土不能提供多少抗彎剛度，反 而增加了結(jié)構(gòu)自重的風(fēng)險(xiǎn)。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題，在于提供一種組合格構(gòu)式中空構(gòu)件，自重輕、整體 性好、承載力高、抗彎剛度大、耐火性能好。
[0005] 本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種組合格構(gòu)式中空構(gòu)件，包括一內(nèi)鋼管、復(fù)數(shù)根外鋼 管、內(nèi)腹桿、外腹桿，以及一混凝土填充層和一混凝土包覆層；所述外鋼管設(shè)在內(nèi)鋼管的外 圍四周，所述內(nèi)鋼管通過(guò)內(nèi)腹桿連接于外鋼管，且相鄰設(shè)置的外鋼管通過(guò)所述外腹桿連接， 且混凝土填充層填充于所述外鋼管的內(nèi)部，所述混凝土包覆層將內(nèi)鋼管、外鋼管、內(nèi)腹桿以 及外腹桿通通包覆在內(nèi)。
[0006] 進(jìn)一步的，所述混凝土包覆層內(nèi)還設(shè)有復(fù)數(shù)根縱筋和復(fù)數(shù)根箍筋，所述縱筋分布 于所述外鋼管的外圍四周，所述箍筋間隔地箍在縱筋上。
[0007] 進(jìn)一步的，所述內(nèi)鋼管、外鋼管，混凝土填充層、混凝土包覆層以及縱筋的端面均 相齊平，且箍筋的最高位置不高于該端面。
[0008] 進(jìn)一步的，所述外鋼管和內(nèi)鋼管均為外直徑或外邊長(zhǎng)與管壁厚的比值大于20的 管體，該管體為冷彎鋼管、焊接鋼管或無(wú)縫鋼管。
[0009] 進(jìn)一步的，所述外鋼管和內(nèi)鋼管的截面為圓形、方形、矩形、多邊形或橢圓形，所述 外鋼管和內(nèi)鋼管的截面形狀相同或不同，截面尺寸大小相同或不同。
[0010] 進(jìn)一步的，外腹桿和內(nèi)腹桿由鋼管或鋼板制成，且為水平設(shè)置、傾斜設(shè)置或者水平 和傾斜交替設(shè)置；水平設(shè)置的外腹桿和內(nèi)腹桿在同一水平面或不同水平面。
[0011] 進(jìn)一步的，所述混凝土填充層和混凝土包覆層的混凝土為普通混凝土、高強(qiáng)混凝 土、高性能混凝土、再生骨料混凝土或輕骨料混凝土。
[0012] 本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：本實(shí)用新型的組合格構(gòu)式中空構(gòu)件，所有鋼管均通過(guò) 腹桿相連形成格構(gòu)構(gòu)件，腹桿的設(shè)置加強(qiáng)了外鋼管、內(nèi)鋼管與外部的混凝土包覆層之間的 粘結(jié)強(qiáng)度，保證了鋼與混凝土的協(xié)同工作，結(jié)構(gòu)整體性好；內(nèi)鋼管內(nèi)部無(wú)填充混凝土，大大 減輕了結(jié)構(gòu)自重；內(nèi)鋼管的設(shè)置，不僅提高了承載力，也對(duì)混凝土包覆層提供了支撐作用， 可作為施工時(shí)形成中空構(gòu)件的模板，施工方便；外鋼管可采用較小尺寸的鋼管，獲得較大截 面的抗彎剛度，充分發(fā)揮了材料作用，提高了承載力，節(jié)省了工程造價(jià)；鋼管與腹桿連接形 成的勁性骨架能夠承受初期的施工荷載，便于施工；由于外部的混凝土包覆層、縱筋和箍筋 形成鋼筋混凝土的包裹層，對(duì)外鋼管、內(nèi)鋼管、外腹桿和內(nèi)腹桿均有保護(hù)作用，提高了組合 格構(gòu)式中空構(gòu)件的耐火性能和耐久性能，同時(shí)也增加了結(jié)構(gòu)剛度，提高了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，能夠 有效防止腹桿提前破壞。該新型格構(gòu)柱可用作建筑結(jié)構(gòu)柱、橋墩、電力設(shè)施塔架、設(shè)備構(gòu)架 柱、棧橋柱、承受重載的梁等。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013] 下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0014] 圖1為本實(shí)用新型組合格構(gòu)式中空構(gòu)件一較佳實(shí)施例的立體圖。
[0015] 圖2為圖1的俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 如圖1和圖2所示，為了更清楚地看到本實(shí)施例組合格構(gòu)式中空構(gòu)件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)， 構(gòu)件上段去除外部的混凝土包覆層。圖中可以看出，本實(shí)施例包括一內(nèi)鋼管1、復(fù)數(shù)根外鋼 管2、內(nèi)腹桿3、外腹桿4,以及一混凝土填充層5和一混凝土包覆層6 ;所述外鋼管2設(shè)在內(nèi) 鋼管1的外圍四周，所述內(nèi)鋼管1通過(guò)內(nèi)腹桿3連接于外鋼管2,且相鄰設(shè)置的外鋼管2通 過(guò)所述外腹桿4連接，且混凝土填充層5填充于所述外鋼管2的內(nèi)部，所述混凝土包覆層6 將內(nèi)鋼管1、外鋼管2、內(nèi)腹桿3以及外腹桿4通通包覆在內(nèi)。所述混凝土包覆層6內(nèi)還設(shè) 有復(fù)數(shù)根縱筋7和復(fù)數(shù)根箍筋8,所述縱筋7分布于所述外鋼管2的外圍四周，所述箍筋8 間隔地箍在縱筋7上。
[0017] 所述內(nèi)鋼管1、外鋼管2,混凝土填充層5、混凝土包覆層6以及縱筋7的端面均相 齊平，且箍筋8的最高位置不高于該端面。
[0018] 所述外鋼管2和內(nèi)鋼管1均為外直徑或外邊長(zhǎng)與管壁厚的比值大于20的管體，即 本實(shí)用新型可采用薄壁鋼管作為外鋼管2和內(nèi)鋼管1，有效地減輕了結(jié)構(gòu)自重；管體的材料 也可以有多種選擇，如冷彎鋼管、焊接鋼管、無(wú)縫鋼管或其他形式的結(jié)構(gòu)用鋼管。所述外鋼 管2和內(nèi)鋼管1的截面形狀也可以不受限制，如圓形、方形、矩形、多邊形或橢圓形均可，所 述外鋼管2和內(nèi)鋼管1的截面形狀可以相同或不同，截面尺寸大小可以相同或不同。
[0019] 所述外腹桿4和內(nèi)腹桿3由鋼管或鋼板制成，連接時(shí)可以是水平設(shè)置、傾斜設(shè)置或 者水平和傾斜交替設(shè)置；水平設(shè)置的外腹桿和內(nèi)腹桿可以在同一水平面或不同水平面。
[0020] 所述混凝土填充層5和混凝土包覆層6的混凝土也可以有多種選擇，無(wú)需特別限 制，如為普通混凝土、高強(qiáng)混凝土、高性能混凝土、再生骨料混凝土或輕骨料混凝土均可。
[0021] 如圖1所示的實(shí)施例中，沿著構(gòu)件長(zhǎng)度方向?yàn)榈冉孛嫘问剑诹硗獾膶?shí)施例中，本 實(shí)用新型組合格構(gòu)式中空構(gòu)件沿著構(gòu)件長(zhǎng)度方向還可設(shè)置為變截面的形式。且本實(shí)施例 中，圖中顯示的中空構(gòu)件為四方形，外鋼管的數(shù)量為4,在其它實(shí)施例中也可以為其他多邊 形，外鋼管數(shù)量也不限于為4。
[0022] 本實(shí)用新型的組合格構(gòu)式中空構(gòu)件，所有鋼管均通過(guò)腹桿相連形成格構(gòu)構(gòu)件，腹 桿的設(shè)置加強(qiáng)了外鋼管、內(nèi)鋼管與外部的混凝土包覆層之間的粘結(jié)強(qiáng)度，保證了鋼與混凝 土的協(xié)同工作，結(jié)構(gòu)整體性好；內(nèi)鋼管內(nèi)部無(wú)填充混凝土，大大減輕了結(jié)構(gòu)自重；內(nèi)鋼管的 設(shè)置，不僅提高了承載力，也對(duì)混凝土包覆層提供了支撐作用，可作為施工時(shí)形成中空構(gòu)件 的模板，施工方便；外鋼管可采用較小尺寸的鋼管，獲得較大截面的抗彎剛度，充分發(fā)揮了 材料作用，提高了承載力，節(jié)省了工程造價(jià)；鋼管與腹桿連接形成的勁性骨架能夠承受初期 的施工荷載，便于施工；由于外部的混凝土包覆層、縱筋和箍筋形成鋼筋混凝土的包裹層， 對(duì)外鋼管、內(nèi)鋼管、外腹桿和內(nèi)腹桿均有保護(hù)作用，提高了組合格構(gòu)式中空構(gòu)件的耐火性能 和耐久性能，同時(shí)也增加了結(jié)構(gòu)剛度，提高了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，能夠有效防止腹桿提前破壞。該 新型格構(gòu)柱可用作建筑結(jié)構(gòu)柱、橋墩、電力設(shè)施塔架、設(shè)備構(gòu)架柱、棧橋柱、承受重載的梁 等。
[〇〇23] 雖然以上描述了本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，但是熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng) 當(dāng)理解，我們所描述的具體的實(shí)施例只是說(shuō)明性的，而不是用于對(duì)本實(shí)用新型的范圍的限 定，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在依照本實(shí)用新型的精神所作的等效的修飾以及變化，都應(yīng)當(dāng) 涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求所保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種組合格構(gòu)式中空構(gòu)件，其特征在于：包括一內(nèi)鋼管、復(fù)數(shù)根外鋼管、內(nèi)腹桿、夕卜 腹桿，以及一混凝土填充層和一混凝土包覆層；所述外鋼管設(shè)在內(nèi)鋼管的外圍四周，所述內(nèi) 鋼管通過(guò)內(nèi)腹桿連接于外鋼管，且相鄰設(shè)置的外鋼管通過(guò)所述外腹桿連接，且混凝土填充 層填充于所述外鋼管的內(nèi)部，所述混凝土包覆層將內(nèi)鋼管、外鋼管、內(nèi)腹桿以及外腹桿通通 包覆在內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合格構(gòu)式中空構(gòu)件，其特征在于：所述混凝土包覆層內(nèi)還 設(shè)有復(fù)數(shù)根縱筋和復(fù)數(shù)根箍筋，所述縱筋分布于所述外鋼管的外圍四周，所述箍筋間隔地 箍在縱筋上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合格構(gòu)式中空構(gòu)件，其特征在于：所述內(nèi)鋼管、外鋼管，混 凝土填充層、混凝土包覆層以及縱筋的端面均相齊平，且箍筋的最高位置不高于該端面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合格構(gòu)式中空構(gòu)件，其特征在于：所述外鋼管和內(nèi)鋼管均 為外直徑或外邊長(zhǎng)與管壁厚的比值大于20的管體，該管體為冷彎鋼管、焊接鋼管或無(wú)縫鋼 管。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的組合格構(gòu)式中空構(gòu)件，其特征在于：所述外鋼管和內(nèi)鋼 管的截面為圓形、方形、矩形、多邊形或橢圓形，所述外鋼管和內(nèi)鋼管的截面形狀相同或不 同，截面尺寸大小相同或不同。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合格構(gòu)式中空構(gòu)件，其特征在于：外腹桿和內(nèi)腹桿由鋼管 或鋼板制成，且為水平設(shè)置、傾斜設(shè)置或者水平和傾斜交替設(shè)置；水平設(shè)置的外腹桿和內(nèi)腹 桿在同一水平面或不同水平面。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合格構(gòu)式中空構(gòu)件，其特征在于：所述混凝土填充層和混 凝土包覆層的混凝土為普通混凝土、高強(qiáng)混凝土、高性能混凝土、再生骨料混凝土或輕骨料 混凝土。
【文檔編號(hào)】E04H12/12GK203891340SQ201420246514
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】鄭永乾, 鄭蓮瓊, 林旭健, 馬永超 申請(qǐng)人:福建工程學(xué)院