本發明涉及預應力鋼管混凝土構件，具體涉及一種預應力cfst薄壁箱形截面構件。

背景技術：

目前，我國的房屋建筑中的鋼管混凝土構件主要采用鋼管或方鋼管的內填充混泥土作為結構承重構件。鋼管混凝土構件既能用作受彎構件、軸壓構件也能用作壓彎（拉彎）構件應用于建筑結構的各個部位。傳統的鋼薄壁箱形構件至少存在三個問題，一是角部的鋼板焊接采用對接焊縫，對于厚板情況焊接工藝復雜，且容易產生較大的焊接殘余應力和焊接殘余變形；二是在截面高度較高時，腹板的鋼板容易發生局部屈曲，從而導致鋼材性能無法得到充分利用；三是對于跨高比較大的鋼薄壁箱形構件，一般是撓度和整體穩定性起控制作用，鋼材的強度無法得到充分利用。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種預應力鋼管混凝土（cfst）薄壁箱形截面構件，用以解決鋼薄壁箱形構件的焊接殘余應力、穩定性差和剛度低的問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種預應力cfst薄壁箱形截面構件，包括多個cfst鋼管、薄壁鋼板和混凝土，還包括預應力鋼筋和錨具，鋼管和薄壁鋼板連接組成規則的鋼管混凝土構件箱形截面，其中鋼管位于箱形截面的各個轉角部位，鋼管與薄壁鋼板焊接，可在鋼管內或整個箱形截面內填充混凝土形成鋼管混凝土部件。鋼管內或箱形截面內均可設置預應力鋼筋，構件兩端設置錨具對預應力鋼筋施加預應力。

上述方案中鋼管的直徑不小于預應力cfst構件薄壁箱形截面高度的1/5，鋼管的厚度不小于4mm且直徑與壁厚之比小于100。薄壁鋼板厚度不小于2.5mm。

上述方案中根據兩端簡支單跨受彎構件實際受力需要，可在位于整個箱形截面受壓區的鋼管內填充混凝土，位于受拉區的鋼管內不填充混凝土，僅設置預應力鋼筋。構件兩端設置錨具對預應力鋼筋施加預應力。

上述方案中根據支座簡支連續跨受彎構件的實際受力需要，可在所有鋼管內填充混凝土，預應力鋼筋設置在箱形截面內靠近受壓區邊緣的一側。

上述方案中根據軸心受壓構件實際受力需要，在所有鋼管內和箱形截面內填充混凝土。

上述方案中根據壓彎（拉彎）構件實際受力需要，在箱形截面內填充混凝土。位于整個箱形截面受壓區的鋼管內填充混凝土，位于受拉區的鋼管內不填充混凝土，僅設置預應力鋼筋；若壓彎（拉彎）構件全截面受壓，則在受壓應力較小的一側的鋼管內不填充混凝土，僅設置預應力鋼筋，構件兩端設置錨具對預應力鋼筋施加預應力。

上述方案中根據拱形構件的實際受力需要，在箱形截面內填充混凝土，鋼管內不填充混凝土僅設置預應力鋼筋。構件兩端設置錨具對預應力鋼筋施加預應力。

上述方案中所述鋼管的截面為矩形、正方形、三角形或其它多邊形狀。鋼管與薄壁鋼板可組成矩形、正方形、三角形和梯形等各種多邊形狀截面的構件，以滿足不同受力情況的需要。

有益效果：

（1）避免傳統鋼薄壁箱形構件的殘余應力和穩定性差的問題。

cfst薄壁箱形截面構件集鋼管混凝土、鋼薄壁箱形構件的優點于一身，構件平面的四個側面為平面，便于與其它構件連接；構件中的鋼管設置于整個截面的轉角處，有效的避免了轉角處存在嚴重的殘余應力問題。設置在轉角處的鋼管內一旦填充混凝土形成鋼管混凝土部件，可充分發揮混凝土與鋼管之間組合效應，具有承載能力高、抗震性能好的優點，可進一步提高其整體穩定性，還可提高腹板鋼板的局部穩定。故cfst薄壁箱形截面構件有效地利用材料性能，達到進一步提高材料利用率的目的。

（2）引入預應力以改善cfst薄壁箱形截面構件的剛度、穩定和動力性能。

（3）廣泛的適用性和經濟性。

預應力cfst薄壁箱形截面構件中的鋼管混凝土與薄壁鋼板形成組合結構，作為整體共同承擔外荷載，構件兩端設置錨具、鋼管內設置預應力鋼筋（或在薄壁型鋼板圍成的箱形截面內設置預應力鋼筋）提供的預應力大大提高整個構件的剛度且不占用額外的建筑空間。預應力cfst薄壁箱形截面構件適用于各類建筑中作為大跨度受彎構件、軸心受壓構件和壓彎或拉彎構件，成為各類建筑的主要豎向承重構件（豎向承重墻、柱）和抗側力構件（剪力墻、抗側桁架）的主要組成部分。預應力cfst薄壁箱形截面構件根據使用時的不同受力情況和施工條件，構件可靈活選用各種截面形狀和尺寸。由于鋼管和箱形截面將整個構件截面分割成幾個獨立的封閉空間，可根據實際受力需要決定在哪個鋼管或箱形截面內填充混凝土。比常規鋼管混凝土構件能有效減輕自重，降低造價。具有輕質高強、抗震性能好、施工速度快和可重復利用等特點。

（4）外形美觀

本發明具有外形獨特、優美，視覺效果好的優點。

（5）施工簡便、建造速度快

這種預應力cfst薄壁箱形截面構件的建造可采用模塊化施工，建造速度快。建造時可分段化、模塊化工廠化預制各個部件，運抵施工現場后可方便的吊裝、焊接就位，然后布設預應力鋼筋、澆筑鋼管內或箱型截面內的混凝土，利用構件兩端設置錨具施加預應力。

附圖說明

圖1是本發明實施例1的結構示意圖；

圖2是圖1中的構件截面詳圖；

圖3是本發明實施例2的結構示意圖；

圖4是圖3中的構件截面詳圖；

圖5是本發明實施例3的結構示意圖；

圖6是圖5中的構件截面詳圖；

圖7是本發明實施例4的結構示意圖；

圖8是圖7中的構件截面詳圖；

圖9是本發明實施例5的結構示意圖；

圖10是圖9中的構件截面詳圖；

圖中：1-錨具，2-預應力鋼筋，3-薄壁鋼板，4-鋼管，5-混凝土，6-鋼管混凝土。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步的說明：

實施例1：

結合圖1、圖2所示，這種實施方式的預應力cfst構件為封閉箱型截面，鋼管位于截面轉角部位，鋼管4與薄壁鋼板3焊接。位于整個截面中和軸受壓一側的鋼管4內填充混凝土5形成鋼管混凝土6承受由彎矩引起的壓應力；位于整個截面中和軸受拉一側的鋼管4內設置預應力鋼筋2，構件兩端設置錨具1，對構件施加預應力后可有效提高整個構件的剛度和受彎承載力。本實施方式中的構件截面整體呈矩形，還可以設計為正方形、三角形、梯形等其他多邊形狀截面，構件可拆分成幾個部分工廠化預制，現場焊接組裝。

所述鋼管優選為圓鋼管。

本發明將鋼管混凝土6與薄壁鋼板3巧妙組合形成了一種新型預應力cfst箱形截面受彎構件，鋼管混凝土6與薄壁鋼板3結合形成組合截面共同工作，利用鋼管混凝土5的抗壓性能好與鋼管4、薄壁鋼板3的抗拉、抗剪性能好的特點，有效的減低構件的截面自重、降低造價，增大構件自身剛度，同時引入預應力將進一步提高cfst箱形截面受彎構件的抗彎、抗剪性能，整體剛度也更大，故稱為預應力cfst薄壁箱形截面構件，適用于大跨度建筑中的大跨度受彎構件。該類構件既方便與其它構件的連接，又避免了常規箱形截面轉角處殘余應力嚴重影響構件整體受力性能的缺點，實際上是將鋼管混凝土與預應力技術的優點集于一身，是一種新型的預應力cfst薄壁箱形截面構件。

實施例2：

結合圖3、圖4，本實施方式的結構與實施例1不同之處在于，所有鋼管4內均填充混凝土5形成鋼管混凝土6，預應力鋼筋2設置在靠近箱形截面空間內位于受拉區一側的邊緣。圖中為矩形截面構件，還可以設計為正方形、三角形、梯形等其他多邊形的截面形式。其它構件與實施例1相同。

實施例3：

結合圖5、圖6所示，本實施部分為承受軸心壓力的預應力cfst箱形截面構件，預應力鋼筋2設置在各個鋼管4內，鋼管4內和箱形截面內填充混凝土5形成鋼管混凝土6。圖中為矩形截面構件，還可以設計為正方形、三角形、梯形等其他多邊形的截面形式。其它構件與實施例1相同。

實施例4：

結合圖7、圖8所示，本實施部分為承受壓彎（拉彎）荷載的預應力cfst箱形截面構件，預應力鋼筋2設置在位于受拉區一側的鋼管4內，若受力分析表明箱形截面構件全截面受壓，則預應力鋼筋2設置在壓應力較小一側的鋼管4內。鋼管4內和箱形截面內填充混凝土5形成鋼管混凝土6。圖中為矩形截面構件，還可以設計為正方形、三角形、梯形等其他多邊形的截面形式。其它構件與實施例1相同。

實施例5：

結合圖9、圖10所示，本實施部分為拱形預應力cfst箱形截面構件，預應力鋼筋2設置在各個鋼管4內，箱形截面內填充混凝土5形成鋼管混凝土6。圖中為矩形截面構件，還可以設計為正方形、三角形、梯形等其他多邊形的截面形式。其它構件與實施例1相同。