一种十字型钢混凝土柱箍筋约束结构及制作方法

技术领域

本发明涉及建筑结构设计与土建施工技术领域，具体涉及一种十字型钢混凝土柱箍筋约束结构及一种十字型钢混凝土柱箍筋约束结构的制作方法。

背景技术

在超高层建筑中为了提高结构的刚度和承载能力，会用到组合结构构件，保证钢材和混凝土的受力性能，特别是当结构的层高较高时，通常会用到大截面的型钢混凝土柱，而型钢混凝土柱在型钢、纵筋、箍筋甚至拉筋同时存在的情况下，截面钢筋排布尤为复杂。合理的对此类构件截面进行钢筋排布，特别是箍筋排布，是保证其相应的受剪承载能力、方便设计和施工的关键。对于型钢混凝土柱，现行《组合结构设计规范》JGJ138及《型钢混凝土结构施工钢筋排布规则与构造图集》SG904-1仅给出了箍筋穿型钢腹板的排布，如图1所示，排布形式较为有限。

然而，如果梁柱及其型钢截面较大，采用型钢腹板开孔箍筋穿过的方式可能会造成型钢腹板开孔率不满足现行《组合结构设计规范》JGJ138中不超过20％的规定，且钢构件开孔较多，加工尤为繁琐。所以，当梁柱及其型钢的截面尺寸不大且适宜、箍筋肢数较少时，规范和图集列举的箍筋排布方式尚可满足要求；但当梁柱及其型钢截面尺寸较大或箍筋肢数较多时，按规范和图集的常规做法排布箍筋较为困难。另一方面，尽管按照现行规范和图集的要求，梁柱组合结构构件的内置型钢腹板允许少量开孔，但实际中也应当尽可能减小腹板的开孔率，以最大限度保证构件的承载能力。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种十字型钢混凝土柱箍筋约束结构及做法，解决现有技术中由于柱截面尺寸较大且柱内存在型钢，箍筋的配置往往需要在型钢上开孔以形成对混凝土的有效约束作用，施工较为复杂，承载能力较低的问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种十字型钢混凝土柱箍筋约束结构，十字型钢混凝土柱包括设于型钢混凝土柱中心的十字型钢，设于十字型钢混凝土柱各个横截面外围的外围箍筋，以及设于十字型钢和外围箍筋之间沿柱高方向延伸的纵筋；十字型钢混凝土柱的各个横截面内还设有对纵筋形成约束的内围箍筋。

可选地，十字型钢包括两个呈正交十字交叉的柱腹板及设置于每个柱腹板端部的翼缘板；纵筋包括四组位于相邻翼缘板之间的角部纵筋，以及四组位于翼缘板远离柱腹板一侧的侧边纵筋。

可选地，各组角部纵筋均呈矩形网格分布。

可选地，各组侧边纵筋均呈矩形网格分布。

可选地，内围箍筋包括分别对四组角部纵筋形成约束的四组角部约束箍筋和分别对四组侧边纵筋形成约束的四组侧边约束箍筋。

可选地，一组角部约束箍筋包括至少一个单肢箍筋和至少一个双肢箍筋。

可选地，一组侧边约束箍筋包括至少一个单肢箍筋和至少一个双肢箍筋。

可选地，内围箍筋还包括：对相邻两组角部纵筋形成约束的横向箍筋。

本发明的另一目的在于提供一种上述结构的制作方法。

一种十字型钢混凝土柱箍筋约束结构的制作方法，包括以下步骤：

S1、在混凝土橡胶芯模中浇注形成混凝土空心柱；

S2、将外围箍筋、纵筋以及对纵筋形成约束的内围箍筋通过尼龙扎带绑扎，形成钢筋笼；

S3、安装混凝土空心柱，并置入十字型钢和钢筋笼；十字型钢设置于钢筋笼内的间隙中；

S4、向混凝土空心柱的中心空腔浇注混凝土，形成十字型钢混凝土柱。

可选地，十字型钢包括两个呈正交十字交叉的柱腹板及设置于每个柱腹板端部的翼缘板；步骤S2中，将纵筋分为四组呈矩形网格分布的角部纵筋，以及四组呈矩形分布的侧边纵筋，并使用角部约束箍筋对角部纵筋进行绑扎，使用侧边约束箍筋对侧边纵筋进行绑扎；十字型钢置入钢筋笼内的间隙中后，角部纵筋和对应的角部约束箍筋位于相邻的翼缘板之间，侧边纵筋和对应的侧边约束箍筋位于翼缘板远离柱腹板一侧。

通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的十字型钢混凝土柱箍筋约束结构，通过将纵筋设置于十字型钢和外围箍筋之间，也即在十字型钢的内部不设置纵筋，使得用于约束纵筋的内围箍筋无需穿过十字型钢的腹板，减小该约束结构的制作施工难度，且减小了十字型钢的开孔率，提高了该十字型钢混凝土柱的承载能力。

2、本发明提供的十字型钢混凝土柱箍筋约束结构，通过在十字型钢中相邻翼缘板之间设置角部纵筋(一共为四组)，并对应设置用于约束角部纵筋的角部约束箍筋，使该十字型钢混凝土柱的四角也可以看做四组钢筋混凝土柱，有效形成对核心区混凝土的环箍效应，进一步提高了十字型钢混凝土柱的承载力。

3、本发明提供的十字型钢混凝土柱箍筋约束结构，通过设置对相邻两组角部纵筋形成约束的横向箍筋，在外围箍筋约束十字型钢混凝土柱的四角(角部纵筋和对应的角部约束箍筋)的基础上做进一步的约束，能够增强十字型钢混凝土柱的四角对核心区混凝土的环箍效应，从而进一步提高了十字型钢混凝土柱的承载力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现行规范及图集所示十字型钢混凝土柱构件配筋截面；

图2为本发明实施例提供的十字型钢混凝土柱箍筋约束结构的剖面图；

图3为发明实施例提供的十字型钢的平面结构图；

附图标记说明：

1-十字型钢混凝土柱；11-十字型钢；111-柱腹板；112-翼缘板；12-外围箍筋；13-纵筋；131-角部纵筋；132-侧边纵筋；14-内围箍筋；141-角部约束箍筋；142-侧边约束箍筋；143-横向箍筋。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

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。

实施例1：

图2示出了本实施例的十字型钢混凝土柱箍筋约束结构的剖面图；图3示出了本实施例中的十字型钢的平面结构图。如图2和图3所示，本实施例提出了一种十字型钢混凝土柱箍筋约束结构，其中的十字型钢混凝土柱1包括十字型钢11、外围箍筋12、纵筋13和内围箍筋14，其中，

十字型钢11布置于所述十字型钢混凝土柱1的中心，外围箍筋12布置于所述十字型钢混凝土柱1的各个横截面的外围，纵筋13同样布置于所述十字型钢混凝土柱1的外围区域，具体地，纵筋13布置于所述外围箍筋12与十字型钢11之间的区域，也即，十字型钢11的内部并不布置纵筋13；所述十字型钢混凝土柱1的各个横截面内还设有对所述纵筋13形成约束的内围箍筋14；内围箍筋14对纵筋13的具体约束结构采用本领域常用的约束结构方式，在此不做赘述。

本实施例的十字型钢混凝土柱箍筋约束结构，通过将纵筋13设置于十字型钢11和外围箍筋12之间，也即在十字型钢的内部不设置纵筋13，使得用于约束纵筋13的内围箍筋14无需穿过十字型钢11的腹板，减小该约束结构的制作施工难度，且减小了十字型钢11的开孔率，提高了该十字型钢混凝土柱1的承载能力。

作为本发明的可选实施例，如图2和图3所示，十字型钢11包括两个呈正交十字交叉的柱腹板111及设置于每个所述柱腹板111端部的翼缘板112；纵筋13包括四组位于相邻翼缘板之间的角部纵筋131(分别为图2中虚线区域A1、虚线区域A2、虚线区域A3和虚线区域A4四个区域中的纵筋)，以及四组位于翼缘板112远离柱腹板111一侧的侧边纵筋132(分别为图2中虚线区域B1、虚线区域B2、虚线区域B3和虚线区域B4四个区域中的纵筋)，相应的，内围箍筋14包括对角部纵筋131形成约束的角部约束箍筋141(图2中虚线区域A1、虚线区域A2、虚线区域A3和虚线区域A4中的内围箍筋)和对侧边纵筋132形成约束的侧边约束箍筋142(图2中虚线区域B1、虚线区域B2、虚线区域B3和虚线区域B4中的内围箍筋)。

在本实施例中，各组角部纵筋131可以均呈矩形网格分布，各组侧边纵筋132也可以均呈矩形网格分布；角部约束箍筋141和侧边约束箍筋142具体约束结构可以根据一组角部纵筋131中以及一组侧边纵筋132中的纵筋数量进行具体设置，具体地，角部约束箍筋141和侧边约束箍筋142可以均采用单肢箍筋，也可以均采用双肢箍筋(封闭箍筋)，当然，也可以同时包括单肢箍筋和双肢箍筋。在本实施例中，为了提高角部约束箍筋141对对应的角部纵筋131的约束力，角部约束箍筋141中包括一个双肢箍筋，其约束对应角部纵筋131中的所有纵筋(图2以此情形进行示出)。

本实施例的十字型钢混凝土柱箍筋约束结构，通过在十字型钢11中相邻翼缘板112之间设置角部纵筋131(一共为四组)，并对应设置用于约束角部纵筋131的角部约束箍筋141，在十字型钢11中翼缘板112远离柱腹板111的边缘设置侧边纵筋132(一共四组)，并对应设置用于约束侧边纵筋132的侧边约束箍筋142，以分区域约束的方式实现对该十字型钢混凝土柱1的整体约束，纵筋13和内围箍筋14的排布清楚明晰，能够减小该约束结构的制作施工难度；且使该十字型钢混凝土柱1的四角也可以看做四组钢筋混凝土柱，有效形成对核心区混凝土的环箍效应，进一步提高了十字型钢混凝土柱1的承载力。

作为本发明的可选实施例，如图2所示，内围箍筋14还可以包括对相邻两组角部纵筋131形成约束的横向箍筋143。具体地，横向箍筋143对一组角部纵筋(如，图2中虚线区域A2中的角部纵筋)中靠近外围箍筋12的一个纵筋和相邻的另一组角部纵筋(如，图2中虚线区域A3中的角部纵筋)中靠近外围箍筋12的另一个纵筋形成约束，也即，一个横向箍筋143横贯十字型钢混凝土柱1的两个角(如，图2中的虚线区域A2和虚线区域A3)以及两个角之间的侧边(如，图2中的虚线区域B2)。明显地，横向箍筋143也为四个。

本实施例的十字型钢混凝土柱箍筋约束结构，通过设置对相邻两组角部纵筋131形成约束的横向箍筋143，在外围箍筋12约束十字型钢混凝土柱1的四角(角部纵筋131和对应的角部约束箍筋141)的基础上做进一步的约束，能够增强十字型钢混凝土柱1的四角对核心区混凝土的环箍效应，从而进一步提高了十字型钢混凝土柱1的承载力。

实施例2：

本实施例提出了一种上述实施例1中的十字型钢混凝土柱箍筋约束结构的制作方法，包括以下步骤：

S1、在混凝土橡胶芯模中浇注混凝土空心柱。

S2、将外围箍筋12、纵筋13以及对所述纵筋13形成约束的内围箍筋14通过尼龙扎带绑扎，形成钢筋笼。

具体地，如图3所示，十字型钢11包括两个呈正交十字交叉的柱腹板111及设置于每个所述柱腹板端部的翼缘板112。

具体地，如图2所示，将纵筋13分为四组呈矩形网格分布的角部纵筋131，以及四组呈矩形分布的侧边纵筋132，并使用角部约束箍筋141对角部纵筋131进行绑扎，使用侧边约束箍筋142对侧边纵筋132进行绑扎。且四组角部纵筋131和四组侧边纵筋132之间具有用以置入十字型钢11置入的间隙，具体地，十字型钢11置入钢筋笼内的间隙中后，角部纵筋131和对应的角部约束箍筋141位于相邻的翼缘板112之间，侧边纵筋132和对应的侧边约束箍筋142位于翼缘板112远离柱腹板111一侧。

S3、安装混凝土空心柱，并置入十字型钢11和钢筋笼。具体地，混凝土空心柱为在施工现场进行安装，安现场安装混凝土空心柱后，将十字型钢11设置于钢筋笼内的间隙中。

具体地，混凝土空心柱的安装步骤包括：

S31、事先在混凝土空心柱四角安装预埋钢筋。

S32、设置与混凝土空心柱固定连接的基座，基座上嵌设有同预埋钢筋配合的波纹管，将预埋钢筋插设至波纹管内，然后通过波纹管上的注浆孔向内压力灌注水泥浆，最后用砂浆填充抹平波纹管的排气孔和注浆孔。

S4、向混凝土空心柱的中心空腔浇注混凝土，形成十字型钢混凝土柱1。具体地，混凝土可以为普通混凝土、再生混凝土、轻骨料混凝土、橡胶混凝土、吸声混凝土或保温隔热混凝土。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。