一種裝配式巨型筒中筒圓形鋼管柱異型組合結(jié)構(gòu)及安裝方法與流程

本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于高強(qiáng)鋼和纖維混凝土設(shè)計(jì)的裝配式巨型筒中筒圓形鋼管柱異型組合結(jié)構(gòu)及安裝方法。

背景技術(shù)：

隨著技術(shù)的發(fā)展，高強(qiáng)鋼開始逐漸應(yīng)用于高層建筑、大跨度建筑結(jié)構(gòu)中。使用高強(qiáng)鋼設(shè)計(jì)的圓形鋼管混凝土或型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)，在變形過大時(shí)，與高強(qiáng)鋼管或型鋼結(jié)合的混凝土?xí)_裂破落，隨后鋼管或型鋼發(fā)生局部屈曲并導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。然而采用高強(qiáng)度材料設(shè)計(jì)的筒中筒圓形鋼管混凝土柱，內(nèi)外圓形鋼管與內(nèi)填混凝土整體性高，并且由于內(nèi)外鋼管與內(nèi)填混凝土之間的相互作用(內(nèi)填混凝土的極限應(yīng)變增大，內(nèi)外圓鋼管的局部屈曲受限制)，使得采用高強(qiáng)度材料設(shè)計(jì)的筒中筒圓形鋼管混凝土柱的承載力和變形能力顯著提高，但當(dāng)遇到較大荷載要求時(shí)，一根柱的承載能力遠(yuǎn)達(dá)不到受力要求，而且當(dāng)柱的尺寸較大時(shí)，浪費(fèi)了節(jié)點(diǎn)處的建筑空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種裝配式巨型筒中筒圓形鋼管柱異型組合結(jié)構(gòu)及安裝方法，提出一種新的裝配式筒中筒鋼管混凝土柱的連接方式，能極大限度地降低現(xiàn)場施工對質(zhì)量的影響，且節(jié)點(diǎn)的可靠性更高。同時(shí)解決現(xiàn)有技術(shù)中荷載較大時(shí)，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)承載能力達(dá)不到受力要求以及當(dāng)柱的尺寸較大時(shí)，浪費(fèi)了節(jié)點(diǎn)處的建筑空間的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案：

一種裝配式巨型筒中筒圓形鋼管柱異型組合結(jié)構(gòu)，包括至少兩組筒中筒圓形鋼管柱、圓形轉(zhuǎn)換分隔套筒和高強(qiáng)鋼連接板；筒中筒圓形鋼管柱上下之間通過圓形轉(zhuǎn)換分隔套筒連接，兩組筒中筒圓形鋼管柱左右之間通過高強(qiáng)鋼連接板連接，所述筒中筒圓形鋼管柱包括外筒和內(nèi)筒，外筒和內(nèi)筒的兩端至少一側(cè)設(shè)有楔形齒，楔形齒設(shè)置在外筒和內(nèi)筒內(nèi)外兩側(cè)的兩端，所述圓形轉(zhuǎn)換分隔套筒包括底板和豎向隔板，底板為圓形，其上設(shè)有通孔，底板兩面均設(shè)有豎向隔板，所述豎向隔板上設(shè)有楔形槽，楔形槽的尺寸與楔形齒的尺寸一致，豎向隔板對稱設(shè)置且至少為兩組，每一組又分為內(nèi)外兩對隔板。

進(jìn)一步的，所述外筒一側(cè)與高強(qiáng)鋼連接板之間的連接為可拆卸連接。

進(jìn)一步的，所述底板上的通孔包括設(shè)置在底板的圓心處的通孔和豎向隔板的間隙處的通孔，圓心處的通孔為圓形，豎向隔板間隙處的通孔為梯形形狀。

進(jìn)一步的，所述外筒另一側(cè)設(shè)有加強(qiáng)環(huán)，加強(qiáng)環(huán)通過焊接或螺栓連接的方式與鋼梁連接。

進(jìn)一步的，所述外筒與內(nèi)筒之間以及內(nèi)筒中心填充纖維混凝土。

進(jìn)一步的，所述的裝配式巨型筒中筒圓形鋼管柱異型組合節(jié)點(diǎn)的安裝方法，包括以下步驟：

第一步：將圓形轉(zhuǎn)換分隔套筒下側(cè)與外筒和內(nèi)筒上端端部通過楔形槽實(shí)現(xiàn)固定連接；

第二步：將上半部分內(nèi)筒與纖維混凝土上側(cè)通過楔形槽實(shí)現(xiàn)固定連接；

第三步：將上半部分提前焊接在一起的外筒、加強(qiáng)環(huán)以及高強(qiáng)鋼連接板與圓形轉(zhuǎn)換分隔套筒上側(cè)通過楔形槽實(shí)現(xiàn)固定連接；

第四步：將通過上述第一步至第四步連接好的組合結(jié)構(gòu)通過高強(qiáng)螺栓連接在一起，即左側(cè)高強(qiáng)鋼連接板與右側(cè)高強(qiáng)鋼連接板之間、即上側(cè)高強(qiáng)鋼連接板與下側(cè)高強(qiáng)鋼連接板之間均通過高強(qiáng)螺栓連接；

第五步，將鋼梁連接在加強(qiáng)環(huán)上；

第六步，在外筒與內(nèi)筒之間以及內(nèi)筒中心澆筑纖維混凝土，纖維混凝土通過圓形轉(zhuǎn)換分隔套筒上底板處的通孔，先將底板下側(cè)的筒中筒圓形鋼管柱中間的空隙填充完畢，之后繼續(xù)填充地板上側(cè)的筒中筒圓形鋼管柱空隙。

本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)單柱之間通過連接鋼板連接，形成一個(gè)巨型的異型組合節(jié)點(diǎn)，提高了節(jié)點(diǎn)的抗剪承載能力，且避免了柱子尺寸太大浪費(fèi)建筑空間的情況；

(2)外筒和內(nèi)筒與圓形轉(zhuǎn)換分隔套筒通過楔形槽實(shí)現(xiàn)固定連接，避免了鋼管之間的現(xiàn)場焊接，提高了節(jié)點(diǎn)的可靠性；

(3)此連接方式在每層柱子中點(diǎn)處，上下兩側(cè)用轉(zhuǎn)換分隔套筒與上下鋼管連接，可以有效地解決鋼管混凝土柱變截面困難的難題；

(4)整個(gè)節(jié)點(diǎn)的鋼材部位全部工廠制作，然后現(xiàn)場裝配，現(xiàn)場澆筑混凝土，最大限度地降低了現(xiàn)場焊接對質(zhì)量的影響；

(5)采用纖維混凝土，有利于提高混凝土的抗剪能力，從而增強(qiáng)整個(gè)節(jié)點(diǎn)的抗剪承載力；

(6)圓形轉(zhuǎn)換分隔套筒的底板上設(shè)有通孔，使得底板上下兩側(cè)的筒中筒鋼管柱通過一次澆筑即可完成，方便省時(shí)。

總之，本發(fā)明所述的一種裝配式巨型筒中筒圓形鋼管柱異型組合結(jié)構(gòu)及安裝方法，大大降低了現(xiàn)場施工對質(zhì)量產(chǎn)生的影響，節(jié)點(diǎn)處的連接可靠性更高，同時(shí)解決現(xiàn)有技術(shù)中荷載較大時(shí)，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)承載能力達(dá)不到受力要求以及當(dāng)柱的尺寸較大時(shí)，浪費(fèi)了節(jié)點(diǎn)處的建筑空間的問題，施工簡單、安裝方便、可靠性好，具有良好的市場推廣前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1圓形轉(zhuǎn)換分隔套筒俯視圖；

圖3是圖2中a-a剖面圖；

圖4是圖2中另一種a-a剖面圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例1中的加強(qiáng)環(huán)平面圖；

圖6是圖5中圓形鋼管柱的b-b剖面圖；

圖7是本發(fā)明安裝過程示意圖；

圖8是本發(fā)明組合方式示意圖；

其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：1、外筒；2、內(nèi)筒；3、圓形轉(zhuǎn)換分隔套筒；4、高強(qiáng)鋼連接板；5、加強(qiáng)環(huán)；6、鋼梁；7、高強(qiáng)螺栓；8、纖維混凝土；9、底板；10、豎向隔板；11、通孔；12、楔形齒；13、楔形槽。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

如圖1-8所示，一種裝配式巨型筒中筒圓形鋼管柱異型組合結(jié)構(gòu)，包括至少兩組筒中筒圓形鋼管柱、圓形轉(zhuǎn)換分隔套筒3和高強(qiáng)鋼連接板4；筒中筒圓形鋼管柱上下之間通過圓形轉(zhuǎn)換分隔套筒連接，兩組筒中筒圓形鋼管柱左右之間通過高強(qiáng)鋼連接板連接，所述筒中筒圓形鋼管柱包括外筒1和內(nèi)筒2，外筒和內(nèi)筒的兩端至少一側(cè)設(shè)有楔形齒12，楔形齒設(shè)置在外筒和內(nèi)筒內(nèi)外兩側(cè)的兩端，所述圓形轉(zhuǎn)換分隔套筒包括底板和豎向隔板，底板9為圓形，其上設(shè)有通孔11，底板兩面均設(shè)有豎向隔板10，所述豎向隔板上設(shè)有楔形槽13，楔形槽的尺寸與楔形齒的尺寸一致，豎向隔板對稱設(shè)置且至少為兩組，每一組又分為內(nèi)外兩對隔板。

進(jìn)一步的，所述外筒一側(cè)與高強(qiáng)鋼連接板之間的連接為可拆卸連接。

進(jìn)一步的，所述底板上的通孔包括設(shè)置在底板的圓心處的通孔和豎向隔板的間隙處的通孔，圓心處的通孔為圓形，豎向隔板間隙處的通孔為梯形形狀。

進(jìn)一步的，所述外筒另一側(cè)設(shè)有加強(qiáng)環(huán)5，加強(qiáng)環(huán)通過焊接或高強(qiáng)螺栓7連接的方式與鋼梁6連接，加強(qiáng)環(huán)結(jié)構(gòu)如圖7所示，為八邊形加強(qiáng)環(huán)。

進(jìn)一步的，所述外筒與內(nèi)筒之間以及內(nèi)筒中心填充纖維混凝土8，這里需要說明的一點(diǎn)是，在圓形轉(zhuǎn)換分隔套筒處連接的柱截面，內(nèi)填纖維混凝土加強(qiáng)了豎向隔板與內(nèi)外圓鋼管的連接，使剛度連接處提高，結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。

圓形轉(zhuǎn)換分隔套筒上的豎向隔板為四部分圓筒狀的隔板，如圖2和圖3所示，圓筒狀的隔板不是連續(xù)的，這樣的好處是為了實(shí)現(xiàn)鋼管與圓形轉(zhuǎn)換分隔套筒的連接以及方便實(shí)現(xiàn)豎向隔板與圓形底板的焊接。如圖1和圖3所示，圓形轉(zhuǎn)換分隔套筒上下兩面的圓筒狀的豎向隔板，直徑一樣，所以上下連接的內(nèi)外圓形鋼管的直徑一致。如圖4所示，當(dāng)圓形轉(zhuǎn)換分隔套筒上下兩面的圓筒狀的豎向隔板直徑不一樣時(shí)，上面的豎向隔板直徑小于下面的豎向隔板直徑，這樣在圓形轉(zhuǎn)換分隔套筒上部的圓形鋼管就可以連接下部圓形鋼管，有效地解決了鋼管混凝土柱變截面困難的技術(shù)難題，使得整個(gè)鋼柱結(jié)構(gòu)更加合理，整個(gè)結(jié)構(gòu)體系的自重減輕，承重能力更強(qiáng)。

本發(fā)明安裝步驟如下：

第一步：將圓形轉(zhuǎn)換分隔套筒下側(cè)與外筒和內(nèi)筒上端端部通過楔形槽實(shí)現(xiàn)固定連接；

第二步：將上半部分內(nèi)筒與纖維混凝土上側(cè)通過楔形槽實(shí)現(xiàn)固定連接；

第三步：將上半部分提前焊接在一起的外筒、加強(qiáng)環(huán)以及高強(qiáng)鋼連接板與圓形轉(zhuǎn)換分隔套筒上側(cè)通過楔形槽實(shí)現(xiàn)固定連接；

第四步：將通過上述第一步至第四步連接好的組合結(jié)構(gòu)通過高強(qiáng)螺栓連接在一起，即左側(cè)高強(qiáng)鋼連接板與右側(cè)高強(qiáng)鋼連接板之間、即上側(cè)高強(qiáng)鋼連接板與下側(cè)高強(qiáng)鋼連接板之間均通過高強(qiáng)螺栓連接；

第五步，將鋼梁連接在加強(qiáng)環(huán)上；

第六步，在外筒與內(nèi)筒之間以及內(nèi)筒中心澆筑纖維混凝土，纖維混凝土通過圓形轉(zhuǎn)換分隔套筒上底板處的通孔，先將底板下側(cè)的筒中筒圓形鋼管柱中間的空隙填充完畢，之后繼續(xù)填充地板上側(cè)的筒中筒圓形鋼管柱空隙。

根據(jù)實(shí)際需要，裝配式巨型筒中筒圓形鋼管柱異型組合結(jié)構(gòu)的組合方式有多種，如圖8所示，但不限于圖8中的組合方式。采用本發(fā)明中的連接方式可以避免柱子尺寸太大浪費(fèi)建筑空間的問題。

當(dāng)然，上述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定對發(fā)明的實(shí)施例范圍。本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)歸屬于本發(fā)明專利涵蓋范圍。