[发明专利]一种新型方钢管混凝土柱及其施工方法

说明书

本发明公开了一种新型方钢管混凝土柱及其施工方法，所述新型方钢管混凝土柱包括内置横向加劲钢筋、钢板和混凝土，钢板围绕成方钢管，内置横向加劲钢筋按照不同的直径和布置间距焊于方钢管四个内壁，混凝土填充于方钢管内部。本发明的设计加强了钢管管壁的刚度，同时加强了钢与混凝土两种材料的粘结效果，增强了加劲钢筋方钢管对核心混凝土约束作用，延缓核心混凝土的滑移和钢管局部屈曲，使钢管和混凝土紧密结合在一起共同工作，有效地提高构件的极限承载能力及延性，该形式构造简单，节约成本，具有较高的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及一种新型方钢管混凝土柱及其施工方法。

背景技术

钢管混凝土结构是由钢和混凝土两种不同性能的材料组合而成，受力过程中各自发挥自身受力特点，互为补充，相得益彰。外侧钢管可以有效提高对内部混凝土的约束作用，而混凝土在钢管侧向约束的作用下，较好的处于三向受压状态，从而使混凝土发挥更好的抗压性能；同时由于钢管的存在，混凝土在灌注时节省了模板支撑费用，提高了施工速度，从而缩短工期，结构整体稳定性好，经济效益显著。

大量的研究成果也表明圆形截面中钢管对核心混凝土的约束效果较好，但不足之处是圆形截面柱与型钢梁或钢筋混凝土梁连接节点的设计较为复杂，且不便于施工，而方钢管混凝土柱由于其截面形状规整，尤其在对梁柱节点设计时构造简单，易于施工，因而对方钢管混凝土结构的研究成果和工程应用日益广泛。

在方钢管混凝土柱中，角部区域对混凝土的约束能力较强，方钢管四边的中间区域对核心混凝土的约束能力弱。应进一步采取有效措施进行加强。

发明内容

基于在方钢管混凝土柱截面中，角部区域对混凝土的约束能力较强，方钢管四边的中间区域对核心混凝土的约束能力弱这一特点，在方钢管混凝土柱中钢管壁内侧设置横向加劲钢筋，以期加强方钢管对核心混凝土的约束能力，加强方钢管壁的局部稳定性能、提高加劲方钢管壁与混凝土的粘结性能，从而提升方钢管混凝土柱的极限承载力和变形能力。

本发明提供了一种新型方钢管混凝土柱，包括内置横向加劲钢筋、钢板和混凝土，钢板围绕成方钢管，内置横向加劲钢筋按照不同的直径和布置间距焊于方钢管四个内壁，加强了钢管管壁的刚度，混凝土填充于方钢管内部。

所述内置横向加劲钢筋横向焊于方钢管内壁上。

优选的，内置横向加劲钢筋的长度小于方钢管的宽度，内置横向加劲钢筋的长度约占方钢管的宽度的90％以上。

优选的，所述内置横向加劲钢筋的直径为4mm～8mm。

优选的，同一面钢板上相邻内置横向加劲钢筋的间隔为50mm～100mm。

优选的，所述混凝土采用强度等级为C25-C40的混凝土，浇注混凝土的用料中，中砂，碎石最大粒径为20mm。混凝土的水灰比为0.38。

更优选的，所述钢板材质为Q235，钢筋为HPB335。

更优选的，所述钢板厚度为4mm或6mm，同一面钢板上相邻内置横向加劲钢筋间距为50mm、75mm或100mm，内置横向加劲钢筋直径为4mm、6mm或8mm，截面几何尺寸为200mm×200mm，长径比L/D＝3；钢板材质为Q235B，钢筋为HPB335；采用C25-C40混凝土填充。

本发明的另一个目的在于提供一种新型方钢管混凝土柱的施工方法，包括如下步骤：

步骤一、内置横向钢筋方钢管的制备：首先按照钢板设计尺寸下料，准备好焊接每个方形钢管用的四块钢板及钢筋，之后按不同设计间距将钢筋水平与钢板焊接在一起，最后将四块钢板焊接形成正方形截面，保证焊有横向钢筋的钢板一面在方钢管内侧，同时预留钢板试样及钢筋试样以便进行材料性能试验；

步骤二：配制混凝土；