[发明专利]钢增强混凝土柱

说明书

本发明提出一种用于高层建筑物的钢增强混凝土柱，所述钢增强混凝土柱包括纵向延伸穿过所述混凝土柱的多个热轧钢型材。这些钢型材中的每一个钢型材具有向外凸缘，所述向外凸缘带有在所述混凝土柱中朝向外的外表面；相反的向内凸缘，所述向内凸缘带有在所述混凝土柱中朝向内的外表面；以及将所述向外凸缘连接到所述向内凸缘的腹板。所述钢型材布置在所述混凝土柱中，使得其向内凸缘的所述外表面在其中至少部分地界定中心混凝土芯，所述中心混凝土芯具有n个侧向侧和形成n边多边形的横截面，n至少等于三，并且所述中心混凝土芯的所述n个侧向侧中的每一个侧向侧与至少一个钢型材的所述向内凸缘的所述外表面共面。

技术领域：

本发明总体上涉及一种用于高层建筑物的钢增强混凝土柱。本发明还涉及一种用于此类钢增强混凝土柱的钢结构和包括此类钢增强混凝土柱的高层建筑物。

背景技术：

钢增强混凝土柱是包括被封入增强混凝土中的结构钢型材的复合柱。它们广泛用于高层建筑物，并且由于其尺寸也被称为“巨型柱”。利用混凝土与钢型材之间复合作用的优点，复合柱的承载能力通常大于单独的混凝土和钢型材的承载能力之和。

第一类型的钢增强混凝土柱具有由通过焊接现场组装的重型钢板组成的焊接钢骨架。此类柱例如披露于中国实用新型专利CN 204919988 U。此柱的钢骨架包括在柱的纵向中心轴线上居中的十字形横截面。柱本身的横截面是正方形的，其中钢筋笼增强柱的四个角部。还已知将钢骨架设计为由通过焊接现场组装的重型钢板组成的巨大钢沉箱。此钢沉箱用混凝土填充并且被封入用纵向和横向钢筋增强的混凝土中。

还已知将开放式钢型材与闭合式钢型材组合在钢增强混凝土柱中。此类柱例如披露于中国实用新型专利CN 104405082 U。此柱具有十字形截面。十字的每个臂包括焊接的T形钢型材，所述型材具有指向十字中心的腹板。在柱的中心，管状钢型材嵌入混凝土中并且用混凝土填充。

在此第一类型的钢增强混凝土柱中，可以自由地设计钢骨架，使得混凝土和钢有效地配合。然而，建造此类钢骨架总体上需要对重型结构钢执行大量现场焊接工作，这些工作成本高、耗费时间，并且可能导致质量问题。

第二类型的钢增强混凝土柱包括单独的热轧钢型材。此类柱例如披露于中国实用新型专利CN 203113624 U中。其中披露的钢增强混凝土柱具有正方形或矩形截面，其中工字形截面钢梁布置在柱的每个角部。这些工字形横截面钢梁的腹板沿着用纵向和横向钢筋增强的混凝土芯的两个相反侧布置。在柱为矩形截面的情况下，四条工字形截面梁的腹板沿着柱的较小侧定位。钢筋环围绕工字形横截面梁对以及工字形横截面的整个布置结构。

此第二类型的钢增强混凝土柱不需要对重型结构钢执行大量现场焊接工作，但就混凝土与钢型材之间用于保证高承载能力的配合而言，它们通常效率较低。

本发明的目的是提出一种易于在现场建造的钢增强混凝土柱，并且尽管如此其中混凝土和钢仍有效地配合以保证高承载能力。

发明内容：

根据本发明的用于高层建筑物的钢增强混凝土柱包括纵向延伸穿过混凝土柱的多个热轧钢型材，其中这些钢型材中的每一个钢型材具有：向外凸缘，该向外凸缘带有在混凝土柱中朝向外的外表面；相反的向内凸缘，该向内凸缘带有在混凝土柱中朝向内的外表面；以及将向外凸缘连接到向内凸缘的中心腹板。优选的热轧钢型材例如为具有宽凸缘的H形钢型材，诸如根据prEN16828-2015、EN 10025-2:2004、10025-4:2004的欧规HEA、HEB或HEM梁，或根据ASTM A6/A6M-14的美规宽凸缘或W梁，或类似于或符合前述梁的具有两个凸缘和一个中心腹板的其他热轧钢型材。钢增强混凝土柱具有纵向轴线，钢型材沿着纵向轴线延伸，优选地使得每个钢型材的纵向轴线平行于钢增强混凝土柱的纵向轴线。