本實用新型涉及結(jié)構(gòu)工程及施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋼管混凝土柱結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

眾所周知，混凝土的抗壓強(qiáng)度高，但抗彎能力很弱，而鋼材，特別是型鋼的抗彎能力強(qiáng)，具有良好的彈塑性，但在受壓時容易失穩(wěn)而喪失軸向抗壓能力。鋼管混凝土在結(jié)構(gòu)上能夠?qū)⒍叩膬?yōu)點結(jié)合在一起，可使混凝土處于側(cè)向受壓狀態(tài)，其抗壓強(qiáng)度可成倍提高。同時由于混凝土的存在，提高了鋼管的剛度，兩者共同發(fā)揮作用，從而大大地提高了承載能力。按截面形式不同，可分為圓鋼管混凝土，方、矩形鋼管混凝土和多邊形鋼管混凝土等。矩形鋼管混凝土柱以其軸向剛度及承載力較大、延性及穩(wěn)定性能良好、構(gòu)件連接相對方便、節(jié)點形式相對簡單、建筑布置靈活等特點，廣泛應(yīng)用于高層和超高層建筑中。

現(xiàn)有技術(shù)提供了一種矩形鋼管混凝土柱結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包括矩形鋼管01，矩形鋼管01內(nèi)澆注有混凝土02，為增加鋼管01和混凝土02的粘合力，在矩形鋼管01的內(nèi)壁上固定有多個肋板03，且多個肋板03的截面呈I形。

但是，現(xiàn)有技術(shù)存在以下問題：參照圖1，I形的肋板03與混凝土03的粘合力增加，是利用了肋板03兩側(cè)面與混凝土02的接觸，而當(dāng)矩形混凝土柱結(jié)構(gòu)受徑向的外力時，且該外力與肋板03的兩側(cè)面平行時，肋板03與混凝土02的粘合力往往不足以使肋板03帶動混凝土02共同形變，即鋼管01與混凝土02不能實現(xiàn)共同工作，進(jìn)而鋼管壁局部屈曲性能不高。因此，為保證鋼管壁局部屈曲性能，參照圖1，現(xiàn)有技術(shù)中的矩形鋼管尺寸需要符合《組合結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》限定鋼管壁寬厚比：

其中，矩形鋼管的管壁寬度為b，管壁高度為h，管壁厚度為t，鋼材屈服強(qiáng)度為f_y，矩形鋼管的管壁寬厚比為b/t、h/t。這樣，為保證鋼管壁局部屈曲性能，滿足《組合結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》的鋼管壁寬厚比限值要求，對于超大截面矩形鋼管混凝土柱，鋼管壁寬度與厚度必然較大，進(jìn)而構(gòu)造整個結(jié)構(gòu)時所需用鋼材量偏大、經(jīng)濟(jì)性不高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的實施例提供一種鋼管混凝土柱結(jié)構(gòu)，在保證鋼管屈服性能的基礎(chǔ)上，鋼管壁厚明顯減小，節(jié)省了鋼材，降低了成本。

為達(dá)到上述目的，本實用新型的實施例采用如下技術(shù)方案：

一種鋼管混凝土柱結(jié)構(gòu)，包括鋼管，所述鋼管內(nèi)澆注有混凝土，所述鋼管的內(nèi)壁設(shè)有加勁肋，所述加勁肋遠(yuǎn)離所述鋼管的內(nèi)壁的一側(cè)連接有加勁板，所述加勁肋和加勁板均被所述混凝土包裹，當(dāng)所述鋼管受到沿鋼管徑向的外力時，所述加勁板與所述混凝土配合，可阻止所述鋼管沿徑向形變。

進(jìn)一步地，所述鋼管為矩形鋼管，所述加勁板與所述加勁肋垂直，所述加勁肋垂直于與其連接的所述矩形鋼管的內(nèi)壁。

優(yōu)選地，所述加勁肋與所述加勁板在所述矩形鋼管的徑向的橫截面為T形。

進(jìn)一步地，所述矩形鋼管的管壁寬度為b，管壁高度為h，管壁厚度為t，鋼材屈服強(qiáng)度為f_y，所述矩形鋼管的管壁寬厚比b/t、h/t滿足以下公式：

進(jìn)一步地，所述加勁肋和所述加勁板均為多個，且一一對應(yīng)，多個所述加勁肋和所述加勁板沿所述矩形鋼管的內(nèi)壁一周均勻分布。

優(yōu)選地，所述加勁肋和所述加勁板均為四個，且四個所述加勁肋分別固定于所述矩形鋼管的四個內(nèi)壁的中部位置。

優(yōu)選地，所述加勁肋在所述矩形鋼管徑向的長度，相比與其平行的所述矩形鋼板內(nèi)壁的寬度的比值為1:9，所述加勁板在所述矩形鋼管徑向的長度，相比與其平行的所述矩形鋼板內(nèi)壁的寬度的比值為1:10。

進(jìn)一步地，所述加勁肋和所述加勁板沿所述鋼管軸向延伸，且延伸的長度與所述鋼管軸向長度一致。

進(jìn)一步地，所述加勁肋上開設(shè)有多個通孔，多個所述通孔沿所述鋼管軸向間隔排列，且多個所述通孔內(nèi)澆注所述混凝土。

進(jìn)一步地，所述加勁肋與所述加勁板由兩塊鋼板焊接而成，所述加勁肋與所述鋼管的內(nèi)壁焊接固定，且所述加勁肋與所述鋼管的內(nèi)壁之間連接有加強(qiáng)筋。

本實用新型實施例的鋼管混凝土柱結(jié)構(gòu)，在鋼管內(nèi)澆注有混凝土，且在鋼管內(nèi)壁上設(shè)有加勁肋，加勁肋遠(yuǎn)離鋼管內(nèi)壁的一側(cè)連接有加勁板，當(dāng)鋼管受到沿鋼管徑向的外力時，通過加勁板與混凝土的配合，可阻止鋼管沿徑向形變。相比現(xiàn)有技術(shù)，在加勁肋遠(yuǎn)離鋼管內(nèi)壁的一側(cè)連接加勁板，即使鋼管受到的徑向外力與加勁肋的兩側(cè)面平行時，加勁板依然可以與混凝土的配合，阻止鋼管發(fā)生形變，這樣，使鋼管和混凝土能共同工作，提高了鋼管壁局部屈曲性能。進(jìn)而，在保證鋼管與現(xiàn)有技術(shù)同樣的屈服強(qiáng)度的前提下，比現(xiàn)有技術(shù)的鋼管壁厚明顯減小，節(jié)省了鋼材，降低了成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的一種矩形鋼管混凝土柱的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型實施例的鋼管混凝土柱結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型實施例的鋼管混凝土柱結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型實施例的鋼管混凝土柱結(jié)構(gòu)的加勁肋上設(shè)置通孔的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

本實用新型實施例提供的一種鋼管混凝土柱結(jié)構(gòu)，如圖2和圖3所示，包括鋼管1，所述鋼管1內(nèi)澆注有混凝土2，所述鋼管1的內(nèi)壁設(shè)有加勁肋3，所述加勁肋3遠(yuǎn)離所述鋼管1的內(nèi)壁的一側(cè)連接有加勁板4，所述加勁肋3和加勁板4均被所述混凝土2包裹，當(dāng)所述鋼管1受到沿鋼管徑向的外力時，所述加勁板4與所述混凝土2配合，可阻止所述鋼管1沿徑向形變。

本實用新型實施例的鋼管混凝土柱結(jié)構(gòu)，在鋼管1內(nèi)澆注有混凝土2，且在鋼管1內(nèi)壁上設(shè)有加勁肋3，加勁肋3遠(yuǎn)離鋼管1內(nèi)壁的一側(cè)連接有加勁板4，當(dāng)鋼管1受到沿鋼管1徑向的外力時，通過加勁板4與混凝土2的配合，可阻止鋼管1沿徑向形變。相比現(xiàn)有技術(shù)，在加勁肋3遠(yuǎn)離鋼管1內(nèi)壁的一側(cè)連接加勁板4，即使鋼管1受到的徑向外力與加勁肋3的兩側(cè)面平行時，加勁板4依然可以與混凝土2的配合，阻止鋼管1發(fā)生形變，這樣，使鋼管1和混凝土2能共同工作，提高了鋼管1壁局部屈曲性能。進(jìn)而，在保證鋼管1與現(xiàn)有技術(shù)同樣的屈服強(qiáng)度的前提下，比現(xiàn)有技術(shù)的鋼管壁厚明顯減小，節(jié)省了鋼材，降低了成本。

需要說明的是，本實用新型實施例的鋼管混凝土柱結(jié)構(gòu)，在鋼管1內(nèi)壁上設(shè)有加勁肋3，且加勁肋3遠(yuǎn)離鋼管1內(nèi)壁的一側(cè)連接有加勁板4，其中，鋼管可以是圓形鋼管、矩形鋼管、或其他異形鋼管。由于矩形鋼管比較常用，下面以矩形鋼管為例來詳細(xì)說明。

如圖2所示，鋼管1為矩形鋼管11，加勁板4與加勁肋3垂直，加勁肋3垂直于與其連接的矩形鋼管11的內(nèi)壁。加勁板4與加勁肋3垂直，且勁肋3垂直于與其連接的矩形鋼管11的內(nèi)壁，這樣，當(dāng)鋼管1受到沿鋼管1徑向的外力時，不僅加勁肋3和加勁板4均與混凝土2具有粘合力，且加勁板4可將該外力傳遞給混凝土2的內(nèi)部核心部分，使鋼管1和混凝土2共同工作，增加整個結(jié)構(gòu)的屈服性能，尤其是當(dāng)鋼管1受到的徑向外力與加勁肋3的兩側(cè)面平行時，加勁板4與該外力的方向垂直，使鋼管1的管壁趨向形變時，加勁板4拉拽混凝土2的核心部分，進(jìn)而鋼管1和混凝土2共同工作，增加整個結(jié)構(gòu)的屈服性能。

需要說明的是，加勁板4與加勁肋3垂直，以及加勁肋3垂直于與其連接的矩形鋼管11的內(nèi)壁，為優(yōu)選的方案，其加勁板4與加勁肋3也可不垂直，只要保證在鋼管1受徑向的外力時，加勁板4可對混凝土2內(nèi)部形成拉拽力即可，同樣的，加勁肋3的作用為保證加勁板4位于混凝土內(nèi)部，且將加勁板4與鋼管1連接，在保證上述功能的前提下，加勁肋3也可不垂直于與其連接的矩形鋼管11的內(nèi)壁。

由于加勁板4與加勁肋3垂直，以及加勁肋3垂直于與其連接的矩形鋼管11的內(nèi)壁，如圖2所示，加勁肋3與加勁板4在矩形鋼管11的徑向的橫截面為T形。當(dāng)然，該橫截面也可呈L形或工形，其中，L形相比T形，加勁板4與混凝土2的作用點只位于加勁肋3的一側(cè)，容易使加勁肋3由于兩側(cè)的受力不均勻而形變；而工形相比T形，只是在加勁肋3與鋼管1內(nèi)部固定處增加了一塊板，其固定的穩(wěn)固性看似得到加強(qiáng)，但增加了鋼材的使用量，且在實際施工中較復(fù)雜，因此，本實用新型實施例優(yōu)選截面為T形。

根據(jù)本實用新型實施例的方案，進(jìn)行了施工以及計算后，得到驗證，采用上述方案的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，鋼管1的管壁寬厚比相比現(xiàn)有技術(shù)的鋼管壁寬厚比大大減小，可突破《組合結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》鋼管壁寬厚比限值要求，具體參照圖2，矩形鋼管11的管壁寬度為b，管壁高度為h，管壁厚度為t，鋼材屈服強(qiáng)度為f_y，以圖2中矩形鋼管11的下方管壁為例，在不設(shè)置加勁肋3和加勁板4的情況下，當(dāng)矩形鋼管11受徑向的外力時，管壁的屈曲形態(tài)為整體屈曲，為保證屈服強(qiáng)度，鋼管壁寬厚比限值要求滿足《組合結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的：

而設(shè)置了加勁肋3和加勁板4后，當(dāng)矩形鋼管11受徑向的外力時，由于加勁板4與混凝土2的配合，加勁肋3成為矩形鋼管11管壁屈曲的不動鉸支點，此時，管壁的屈曲形態(tài)由整體屈曲變化為以加勁肋3為節(jié)點的兩段屈曲，參照圖2所示，矩形鋼管11這兩段的管壁寬度分別為m和n，為分別保證這兩段管壁寬度的屈服強(qiáng)度，令其滿足《組合結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，得到：

因為，b＝m+n，

所以，

同樣，鋼管高度h與厚度t的比值也滿足上述公式，即：矩形鋼管11的管壁寬厚比b/t、h/t滿足以下公式：

可以明顯的發(fā)現(xiàn)，本實用新型實施例的鋼管混凝土柱結(jié)構(gòu)，在鋼管管壁厚度比上將范圍擴(kuò)大了一倍，從而在保證鋼管1相同的屈服強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，可明顯的減小鋼管的管壁厚度，從而節(jié)省鋼材，降低成本。

為了使鋼管1與混凝土2共同工作更加緊密，如圖2和圖3所示，加勁肋3和加勁板4均為多個，且一一對應(yīng)，多個加勁肋3和加勁板4沿矩形鋼管11的內(nèi)壁一周均勻分布。設(shè)置多個一一對應(yīng)的加勁肋3和加勁板4，且沿矩形鋼管11的內(nèi)壁一周均勻分，可使鋼管1內(nèi)壁一周都連接有可與混凝土2配合的加勁板4，這樣，多個加勁板4與混凝土2內(nèi)部多個位置，進(jìn)行多個方向的配合，使鋼管1與混凝土2共同工作更加緊密。

需要說明的是，設(shè)置多個一一對應(yīng)的加勁肋3和加勁板4，且沿矩形鋼管11的內(nèi)壁一周均勻分，不僅適用于矩形鋼管，也可適用于其他各種截面的鋼管。

對于矩形鋼管11，由于其具有四個不同的內(nèi)壁，如果多個一一對應(yīng)的加勁肋3和加勁板4為兩個或三個，鋼管必然有內(nèi)壁上沒設(shè)置加勁肋3和加勁板4，這樣，不利于鋼管1與混凝土2共同工作；因此，對于矩形鋼管11來說，優(yōu)選的，如圖2所示，加勁肋3和加勁板4均為四個，且四個加勁肋3分別固定于矩形鋼管11的四個內(nèi)壁的中部位置。這樣，矩形鋼管11的每個內(nèi)壁上均固定有加勁肋3和加勁板4，使矩形鋼管11的每個內(nèi)壁都通過加勁板4與混凝土2的配合，使整個結(jié)構(gòu)在受到沿矩形鋼管11徑向的外力時，成為一個整體，共同工作，提高屈服性能。

參照圖2，加勁肋3在矩形鋼管11徑向的長度，相比與其平行的矩形鋼板11內(nèi)壁的寬度的比例關(guān)系，是保證加勁板4位于混凝土2內(nèi)壁的重要條件，如果加勁肋3的長度過長，可能使相對的兩個加勁板4干涉，如果加勁肋3的長度過短，可能使加勁板4不能位于混凝土2內(nèi)合適的位置，而使屈服性能提高的效果不明顯；另外，加勁板4在矩形鋼管11徑向的長度，相比與其平行的矩形鋼板11內(nèi)壁的寬度的比例關(guān)系，是保證加勁板4與混凝土2作用面積大小，一方面保證作用面積不宜過小，以使加勁板4能夠與混凝土2很好的配合，另一方面，作用面積不宜過大，以避免加勁板4將混凝土2劈裂或?qū)⒒炷?內(nèi)部分離。因此，在進(jìn)行了大量的實際驗證后，得到了最優(yōu)選的比例關(guān)系，參照圖2，加勁肋3在矩形鋼管11徑向的長度，相比與其平行的矩形鋼板11內(nèi)壁的寬度的比值為1:9，加勁板4在矩形鋼管11徑向的長度，相比與其平行的矩形鋼板11內(nèi)壁的寬度的比值為1:10。

加勁肋3和加勁板4沿鋼管1的內(nèi)壁設(shè)置，可以是沿鋼管1軸向連續(xù)的延伸，也可以是沿沿鋼管1軸向間隔設(shè)置，其中，間隔設(shè)置雖然一定程度上節(jié)省鋼材，但是使加勁肋3和加勁板4與鋼管1軸向的連接出現(xiàn)了間斷點，在該間斷點的屈服強(qiáng)度不易保證，且間隔設(shè)置后，在加工時需要多個物料，增加了加工的難度，因此，如圖3所示，優(yōu)選地，加勁肋3和加勁板4沿鋼管1軸向延伸，且延伸的長度與鋼管1軸向長度一致。這樣，保證了鋼管1軸向各個位置的屈服強(qiáng)度。

為了進(jìn)一步加強(qiáng)鋼管1與混凝土2的共同工作性能，如圖4所示，加勁肋3上開設(shè)有多個通孔31，多個通孔31沿鋼管1軸向間隔排列，且多個通孔31內(nèi)澆注混凝土2。這樣，通過混凝土2穿過多個通孔31，使混凝土2不僅僅通過加勁板4與鋼管1結(jié)合成一個整體，還能通過混凝土2與多個通孔31的配合，使鋼管1與混凝土2的共同工作性能進(jìn)一步加強(qiáng)。

需要說明的是，鋼管混凝土柱結(jié)構(gòu)在施工時，在遇到樓層節(jié)點區(qū)時，鋼管混凝土柱的鋼管1在樓層節(jié)點區(qū)是連續(xù)的，以傳遞荷載。同時，考慮施工可行性，加勁肋3和加勁板4不必連續(xù)，可以在樓層節(jié)點區(qū)斷開。

加勁肋3、加勁板4和鋼管的固定，可以材料螺栓固定或焊接固定，以保證固定的穩(wěn)固性，其中，螺栓固定需要開設(shè)多個安裝孔，且安裝時零件較多，在使用一段時間后螺栓容易生銹老化，因此，優(yōu)選采用焊接固定的方式，參照圖4，加勁肋3與加勁板4可由兩塊鋼板焊接而成，加勁肋3與鋼管1的內(nèi)壁通過焊接固定，同時，為了增加加勁肋3與鋼管1的內(nèi)壁固定的穩(wěn)固性，加勁肋3與鋼管1的內(nèi)壁之間連接有加強(qiáng)筋5(圖中未示出)。

以上僅為本實用新型的具體實施方式，但本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求所述的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。