型钢束混凝土组合柱结构

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种型钢束混凝土组合柱结构。

背景技术

目前，建筑工程中的装配式混凝土结构体系，存在的问题有：受力体系差，尤其是节点受力、抗震性能不足，高度因此受限；只能采用预制墙板、楼板及楼梯板等构件，基本上是为了装配而装配，竖向受力体系尚不完善，限制了装配式的发展和推广；套筒注浆不能保证连接密实，成为极大的隐患；现有的钢混组合结构体系加工复杂、现场连接复杂；需要防火涂料、造价偏高；工期较长。

发明内容

为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种型钢束混凝土组合柱结构，以解决现有建筑工程中的装配式混凝土结构体系存在的受力体系差，尤其是节点受力、抗震性能不足以及钢混组合结构体系中需要防火涂料、工期长、造价高及不易装修的问题。

为实现上述目的，提供一种型钢束混凝土组合柱结构，包括：

空腹型钢束，包括多个腹板和相对设置的两个受力型钢构件，所述受力型钢构件竖向设置，所述受力型钢构件具有相对的第一侧和第二侧，相邻的两所述受力型钢构件的第一侧之间以及相邻的两所述受力型钢构件的第二侧之间分别连接有多个所述腹板，多个所述腹板沿所述受力型钢构件的长度方向间隔设置；以及素混凝土，包覆于两所述受力型钢构件和多个所述腹板以固结形成固结体，所述空腹型钢束的外侧的素混凝土厚度为20-50mm，所述受力型钢构件的两端分别延伸形成连接部，所述连接部伸至所述固结体的外部。

进一步的，所述受力型钢构件的第一侧和第二侧分别形成有翼缘板，所述腹板连接于相邻的两所述受力型钢构件的翼缘板之间。

进一步的，所述受力型钢构件为等翼缘宽度的H钢、不等翼缘宽度的H钢、带横向加劲肋和纵向加劲肋的H钢中的任意一种

进一步的，所述空腹型钢束的外侧的素混凝土厚度为25mm。

进一步的，所述连接部的长度为300mm～500mm。

进一步的，所述空腹型钢束的外侧包覆有防开裂钢丝网，所述素混凝土包覆于所述钢丝网。

进一步的，所述固结体的内部形成有竖向设置的二次浇筑通孔，所述二次浇筑通孔位于所述空腹型钢束的内侧。

本发明的有益效果在于，本发明的型钢束混凝土组合柱结构，通过受力型钢构件和其两侧的腹板形成内部镂空的空腹型钢束，型钢束完全替代钢筋。由于多个腹板间隔设置形成连通空腹型钢束的内侧和外侧的间隙，在空腹型钢束浇筑包覆素混凝土后形成固结体，固结体未被空腹型钢束断隔，所以素混凝土固结体的整体性好，无需设置额外的钢筋以提高固结体的强度，使得空腹型钢束的外侧的素混凝土厚度较小。本发明的型钢束混凝土组合柱结构的空腹型钢束与素混凝土协同配合以提高型钢束混凝土组合柱结构的承载力及抗震性能，受力型钢构件的连接部能快速安装连接，提高了施工效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例的型钢束混凝土组合柱结构的结构示意图。

图2为本发明实施例的型钢束混凝土组合柱结构的俯视图。

图3为本发明实施例的空腹型钢束的结构示意图。

图4为本发明实施例的二次浇筑孔的设置示意图。

图5为本发明实施例的受力型钢构件为H型钢带加劲肋的结构示意图。

图6为本发明实施例的受力型钢构件为槽钢的结构示意图。

图7为本发明实施例的受力型钢构件为H型钢且H型钢的翼缘板伸至素混凝土的侧面的结构示意图。

图8为本发明实施例的受力型钢构件为H型钢带加劲肋且H型钢的翼缘板及加劲肋伸至素混凝土的侧面的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

参照图1至图8所示，本发明提供了一种型钢束混凝土组合柱结构，包括：空腹型钢束1和素混凝土。

具体的，空腹型钢束1包括多个腹板12和两根受力型钢构件11。每一根受力型钢构件11竖向设置，并且，两根受力型钢构件相对设置。其中，受力型钢构件11具有在其宽度方向上的相对的第一侧和第二侧，以及在其厚度方向上的第三侧和第四侧。两根受力型钢构件的第三侧相对设置。相邻的两受力型钢构件11的第一侧之间连接有多个腹板12。两受力型钢构件11的第二侧之间连接有多个腹板12。受力型钢构件的每一侧(即受力型钢构件的第一侧或第二侧)的多个腹板12沿受力型钢构件11的长度方向间隔设置。

素混凝土包覆于两根受力型钢构件11和多个腹板12以固结形成固结体2。受力型钢构件11的两端分别延伸形成连接部111。连接部111伸至固结体2的外部。空腹型钢束的外侧的素混凝土厚度为20-50mm。较佳的，空腹型钢束的外侧的素混凝土厚度为25mm。

本发明的型钢束混凝土组合柱结构，通过受力型钢构件和其两侧的腹板形成内部镂空的空腹型钢束，型钢束完全替代钢筋。由于多个腹板间隔设置形成连通空腹型钢束的内侧和外侧的间隙，在空腹型钢束浇筑包覆素混凝土后形成固结体，固结体未被空腹型钢束断隔，所以素混凝土固结体的整体性好，无需设置额外的钢筋以提高固结体的强度，使得空腹型钢束的外侧的素混凝土厚度较小。本发明的型钢束混凝土组合柱结构的空腹型钢束与素混凝土协同配合以提高型钢束混凝土组合柱结构的承载力及抗震性能，受力型钢构件的连接部能快速安装连接，提高了施工效率。

作为一种较佳的实施方式，固结体的内部形成有竖向设置的二次浇筑通孔20。二次浇筑通孔位于空腹型钢束的内侧，二次浇筑通孔的直径为100mm左右。本发明的型钢束混凝土组合柱结构的固结体的内部预留的二次浇筑通孔，解决了现场对接后采用各种套筒注浆不能保证浇筑密实的问题。

此外，本发明的型钢束混凝土组合柱结构不同于传统型钢混凝土柱，主要体现在三个方面：

一、传统型钢混凝土柱内的型钢构件为实腹式钢构件，而本发明的型钢束混凝土组合柱结构采用空腹型钢束。

二、传统型钢混凝土柱的型钢构件外侧的保护层按照《型钢混凝土组合结构技术规程》的要求≥120mm，而本发明的型钢束混凝土组合柱结构在采用空腹型钢束后，空腹型钢束外侧的保护层的厚度仅20-50mm。

三、传统型钢混凝土柱的型钢构件的外侧需要配置大量的纵向受力钢筋与箍筋，从而使得现场施工周期延长，梁柱板节点处施工复杂，而本发明的型钢束混凝土组合柱结构的空腹型钢束的外侧不设置任何钢筋。

本发明的型钢束混凝土组合柱结构采用空腹型钢束设置于素混凝土内，由于素混凝土的包裹而不外露，一方面，节约了防火涂料，另一方面，使得型钢束混凝土组合柱结构的外表面为混凝土，便于装修。

本发明的型钢束混凝土组合柱结构，其中的空腹型钢束承担了80％的荷载，素混凝土只承担20％的荷载。另一方面，由于本发明的型钢束混凝土组合柱结构的型钢构件远离结构截面中心轴，最大程度的提高了截面刚度，从而节约材料。

本发明的型钢束混凝土组合柱结构的受力型钢构件在竖直方向外露的连接板的长度为300mm～500mm，浇筑于普通钢筋混凝土中，进而整体构件预制简单。在安装时，外露于素混凝土的连接部作为整体构件现场安装的对接部分，从而整体构件能够像钢结构构件一样进行螺栓连接，实现快捷高效的连接，且不影响后续工序，大大节约工期。本发明的型钢束混凝土组合柱结构的现场对接处的两端600-1000mm处在相邻的两连接部对接后，通过内部设置的二次浇筑孔再现浇混凝土，既做到现场浇筑量非常小，符合工业化政策方向，也解决了采用套筒注浆等不能保证混凝土密实的质量问题；对接段(后浇段)离开楼面1000mm左右，从而使得结构的对接段(后浇段)离开节点区域，这样使得节点完整性加强；也使得柱的对接段(后浇段)处于剪力与弯矩都比较小的地方，符合施工缝的设置原则，从而整体结构受力性能大大加强。总体来说，本发明的型钢束混凝土组合柱结构用钢结构的施工方法来实施整体结构来达到快速建造的目的；用大部分预制、现场仅有对接段(后浇段)的理念来完成整体结构，来达到工业化的目的；用混凝土的外表来便于后期室内装修的目的；由于本发明的型钢束混凝土组合柱结构的空腹型钢束与素混凝土能够较好的形成整体，从而使得本发明的型钢束混凝土组合柱结构具有较好的抗震性能和受力性能。

作为一种较佳的实施方式，受力型钢构件11的第一侧和第二侧分别形成有翼缘板。腹板12连接于相邻的两根受力型钢构件11的翼缘板之间。在本实施例中，受力型钢构件11为H型钢。进一步的，受力型钢构件为等翼缘宽度的H钢、不等翼缘宽度的H钢、带横向加劲肋和纵向加劲肋的H钢中的任意一种。

在一些实施方式中，受力型钢构件还可以是槽钢(如图6所示)，焊接H型钢，带加劲肋的H型钢(如图5所示)，带加劲肋的槽钢，带加劲肋的焊接H型钢。腹板为钢板及型钢，具体的，可以是角钢，H钢，槽钢。腹板的厚度与受力型钢构件的翼缘板的厚度相同。腹板与相邻两根受力型钢构件的翼缘板焊接或者螺栓连接组成空腹型钢束。如图7和图8所示，受力型钢构件为带加劲肋的H型钢，且受力型钢构件的一侧的加劲肋及翼缘板延伸至素混凝土的外侧面。

作为一种较佳的实施方式，空腹型钢束1的外侧包覆有防开裂钢丝网，所述素混凝土包覆于所述防开裂钢丝网。具体的，防开裂钢丝网为钢丝网。防开裂钢丝网通过自攻螺安装于受力型钢构件的外侧，利用防开裂钢丝网有效地拉结空腹型钢束的外侧混凝土在使用过程不脱落，以及防止本发明的型钢束混凝土组合柱结构开裂。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。