本實用新型屬于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件領(lǐng)域，特別涉及一種鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)框架柱。

背景技術(shù)：

異形柱目前在住宅、公寓、宿舍等建筑中應(yīng)用較多，異形柱與相鄰墻體齊平，使得建筑室內(nèi)空間規(guī)整，有利于家具擺放，提高室內(nèi)空間利用效率。但目前普遍應(yīng)用的異形鋼筋混凝土柱其抗震設(shè)計較為嚴格，最大使用高度和柱軸壓比等設(shè)計指標遠低于普通矩形鋼筋混凝土柱。而多腔鋼管混凝土異形柱具有良好的承載能力及延性，內(nèi)置豎向隔板也可以有效的延后鋼管屈曲的發(fā)生。同時由于采用多腔式約束形式，薄鋼管亦可達到良好約束效果，這就使得多腔式鋼管混凝土異形柱相對于傳統(tǒng)鋼管混凝土異形柱具有更低的含鋼率與更佳的經(jīng)濟性。

采用這種新型異形柱能夠在保證經(jīng)濟性的前提下顯著改善異形柱框架結(jié)構(gòu)體系的抗震性能，使得異形柱具有更加廣闊的應(yīng)用范圍。但相對于傳統(tǒng)的矩形與圓形鋼管混凝土柱，多腔鋼管混凝土異形柱形狀的特殊性與內(nèi)置豎向隔板使得其工廠的預(yù)制加工環(huán)節(jié)產(chǎn)生了諸多不便。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是改善異形柱抗震性能，擴展異形柱框架這種結(jié)構(gòu)形式的應(yīng)用范圍，同時改善傳統(tǒng)鋼管混凝土異形柱用鋼量較大的不足。

為實現(xiàn)本實用新型目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種冷彎多腔鋼管混凝土異形柱，其特征在于:包括一根核心柱鋼管。所述核心柱鋼管是一塊矩形薄壁鋼板采用冷彎的加工方式，彎折成的橫截面為矩形的空心鋼管。所述空心鋼管側(cè)壁的搭接處采用對接焊縫使空心鋼管的側(cè)壁閉合。

還包括若干個U形構(gòu)件。所述U形構(gòu)件是矩形薄壁鋼板，采用冷彎的加工方式，分別將其彎折成U形。每個所述U形構(gòu)件具有兩塊側(cè)板和一塊底板。兩塊所述側(cè)板相互平行，且垂直于底板。兩塊側(cè)板之間的距離等于核心柱鋼管某一側(cè)面的寬度。

核心柱鋼管的一個或多個側(cè)面上拼接有所述的U形構(gòu)件，其拼接形成A～D任意一種形狀：

A)當拼接成一字型冷彎多腔鋼管時，將一個U形構(gòu)件拼接到核心柱鋼管的某一側(cè)面上。采用單面坡口焊縫將這個U形構(gòu)件的兩塊側(cè)板分別與所拼接側(cè)面的兩條側(cè)棱焊接，從而U形構(gòu)件與該側(cè)面結(jié)合成柱肢矩形鋼管。

B)當拼接成L型冷彎多腔鋼管時，核心柱鋼管的兩個相鄰側(cè)面分別拼接一個U形構(gòu)件。每個U形構(gòu)件的兩塊側(cè)板分別與所拼接側(cè)面的兩條側(cè)棱連接，其中連接在同一側(cè)棱上的兩塊側(cè)板采用熔透焊縫進行焊接，其他側(cè)板采用單面坡口焊縫進行焊接。從而使得每個U形構(gòu)件與所拼接側(cè)面結(jié)合成柱肢矩形鋼管。

C)當拼接成T型冷彎多腔鋼管時，核心柱鋼管的三個側(cè)面分別拼接一個U形構(gòu)件。每個U形構(gòu)件的兩塊側(cè)板分別與所拼接側(cè)面的兩條側(cè)棱連接，其中連接在同一側(cè)棱上的兩塊側(cè)板采用熔透焊縫進行焊接，其他側(cè)板采用單面坡口焊縫進行焊接。從而使得每個U形構(gòu)件與所拼接側(cè)面結(jié)合成柱肢矩形鋼管。

D)當拼接成十字型冷彎多腔鋼管時，核心柱鋼管的四個側(cè)面分別拼接一個U形構(gòu)件。每個U形構(gòu)件的兩塊側(cè)板分別與所拼接側(cè)面的兩條側(cè)棱連接，其中每條側(cè)棱上的兩塊側(cè)板采用熔透焊縫進行焊接，從而使得每個U形構(gòu)件與所拼接側(cè)面結(jié)合成柱肢矩形鋼管。

所述柱肢矩形鋼管背向核心柱鋼管的側(cè)面上拼接一個U形構(gòu)件。采用單面坡口焊縫將這個U形構(gòu)件的開口處的棱邊與所拼接側(cè)面的兩條棱邊焊接，從而使得這個U形構(gòu)件與所拼接側(cè)面結(jié)合成端柱鋼管。

所述核心柱鋼管、柱肢矩形鋼管和端柱鋼管的空腔內(nèi)澆筑混凝土。

進一步，所述U形構(gòu)件的底板至開口的距離根據(jù)冷彎多腔鋼管混凝土異形柱的大小設(shè)計相應(yīng)的尺寸，而它們的兩側(cè)板之間的距離等于核心柱鋼管側(cè)面的寬度。

進一步，采用熔透焊縫焊接同一側(cè)棱上的兩塊側(cè)板時，這兩塊側(cè)板的內(nèi)壁均預(yù)先設(shè)置有一塊墊板。所述墊板為長條形金屬板，其板面與側(cè)板貼合。通過施焊一條熔透焊縫使得墊板、側(cè)板與核心柱鋼管的側(cè)棱焊接在一起。

進一步，所述混凝土為普通混凝土、輕骨料混凝土或高性能混凝土。

進一步，所述核心柱鋼管、柱肢矩形鋼管和端柱鋼管的材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235級鋼材、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼Q345級、Q390級、Q420級或Q460級鋼材。

本實用新型提出的冷彎多腔鋼管混凝土異形柱及其加工方法具有如下優(yōu)點：

1.本實用新型中的冷彎多腔鋼管混凝土異形柱可應(yīng)用于低層或多層框架結(jié)構(gòu)、框架－剪力墻結(jié)構(gòu)的別墅、住宅、公寓、宿舍、辦公樓等形式建筑。改善普通方、矩形柱室內(nèi)柱楞外露的缺陷，改善室內(nèi)觀瞻，利于家居擺放，提高室內(nèi)空間的利用效率。

2.多腔鋼管混凝土異形柱能夠改善目前普遍應(yīng)用的混凝土異形柱抗震設(shè)計的嚴格限制，擴大異形柱的應(yīng)用范圍。外包鋼管與內(nèi)置豎向隔板共同作用給內(nèi)置混凝土良好的約束，提高了異形柱的承載力與延性，從而提高異形柱的抗震性能，使其能夠應(yīng)用在抗震設(shè)防烈度較高的地區(qū)，或者應(yīng)用于高度更高的框架結(jié)構(gòu)和框架－剪力墻結(jié)構(gòu)中。

3.冷彎多腔鋼管混凝土異形柱由于采用多腔式約束方式，故薄鋼管亦可發(fā)揮良好的約束效果。與傳統(tǒng)鋼管混凝土異形柱相比，多腔鋼管混凝土異形柱可以再保證構(gòu)件性能的前提下具有更低的含鋼率，具有更佳的經(jīng)濟性。由于采用中央核心柱鋼管與外圍U形鋼管構(gòu)成多腔鋼管，故混凝土與鋼管并不存在傳統(tǒng)意義上的陰角，顯著提高柱體的各項性能。

4.本實用新型中的多腔鋼管混凝土異形柱內(nèi)部核心柱柱壁直接作為內(nèi)置豎向隔板代替加勁肋合理地布置在陰角處，免去異形鋼管內(nèi)部焊接加勁肋的額外工序，降低焊接加勁肋對鋼管壁的削弱影響，以及降低了加工難度，提高加工效率。

附圖說明

圖1為L型的冷彎多腔鋼管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為L型的冷彎多腔鋼管混凝土異形柱的俯視圖；

圖3為一字型的冷彎多腔鋼管混凝土異形柱的俯視圖；

圖4為T型的冷彎多腔鋼管混凝土異形柱的俯視圖；

圖5為十字型的冷彎多腔鋼管混凝土異形柱的俯視圖；

圖6為核心柱鋼管的截面示意圖；

圖7為在核心柱鋼管上拼接柱肢矩形鋼管的截面示意圖；

圖中：核心柱鋼管1、柱肢矩形鋼管2、端柱鋼管3、對接焊縫4、熔透焊縫5、墊板6、單面坡口焊縫7。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本實用新型作進一步說明，但不應(yīng)該理解為本實用新型上述主題范圍僅限于下述實施例。在不脫離本實用新型上述技術(shù)思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本實用新型的保護范圍內(nèi)。

一種冷彎多腔鋼管混凝土異形柱：

參見圖6，截取一塊矩形薄壁鋼板，采用冷彎的加工方式將其彎折成橫截面為矩形的空心鋼管。其中選取的橫截面垂直于空心鋼管的長度方向，本實施例中優(yōu)選的橫截面為正方形。

在上述空心鋼管側(cè)壁的搭接處采用對接焊縫4使空心鋼管的側(cè)壁閉合，從而得到核心柱鋼管1。其中對接焊縫4為所在側(cè)面的中軸線，其延伸方向與核心柱鋼管1的長度方向相同。

所述核心柱鋼管1為兩端敞口的空心柱鋼管，它的四個側(cè)面都可作為柱肢的連接面。設(shè)這四個面分別為面A、面B、面C和面D，其上的四條側(cè)棱為棱a、棱b、棱c和棱d。本實施例中所述的面A、面B、面C或面D以及棱a、棱b、棱c或棱d僅代表核心柱鋼管1上任意的某個側(cè)面或某條側(cè)棱，并不代表固定位置的某個面或某個棱，但面A與面C是相對的，棱a與棱c是相對的。

再截取若干塊矩形薄壁鋼板，采用冷彎的加工方式分別將其彎折成若干個U形構(gòu)件。每個所述U形構(gòu)件具有兩塊側(cè)板和一塊底板。兩塊所述側(cè)板相互平行，且垂直于底板。其中所述U形構(gòu)件的底板至開口的距離可以根據(jù)工程的實際需要(冷彎多腔鋼管混凝土異形柱的大小)設(shè)計相應(yīng)的尺寸，而它們的兩側(cè)板之間的距離需滿足等于核心柱鋼管1側(cè)面的寬度。

在核心柱鋼管1的一個或多個側(cè)面上拼接U形構(gòu)件，其拼接方式有四種：

A)參見圖3，當拼接為一字型冷彎多腔鋼管時，將一個U形構(gòu)件拼接到核心柱鋼管的面A上，面A上的兩條側(cè)棱為棱a和棱b；采用單面坡口焊縫7將這個U形構(gòu)件的兩塊側(cè)板分別與面A的棱a、棱b焊接，從而使U形構(gòu)件與面A結(jié)合成柱肢矩形鋼管2。

B)參見圖1、圖2和圖7，當拼接成L型冷彎多腔鋼管時，核心柱鋼管1的兩個相鄰側(cè)面(面A和面B)分別拼接一個U形構(gòu)件，其中面A上的兩條側(cè)棱為棱a和棱b，面B上的兩條側(cè)棱為棱c和棱b；一個U形構(gòu)件的兩塊側(cè)板分別與面A的棱a和棱b連接，另一個U形構(gòu)件的兩塊側(cè)板分別與面B的棱b和棱c連接；其中連接在(公共棱)棱b上的兩塊側(cè)板(兩個U形構(gòu)件各提供一塊側(cè)板)采用熔透焊縫5進行焊接，其他側(cè)板(即連接在棱a、棱c上的側(cè)板)采用單面坡口焊縫7進行焊接；從而使得這兩個U形構(gòu)件分別與面A、面B結(jié)合成兩個柱肢矩形鋼管2。

C)參見圖4，當拼接成T型冷彎多腔鋼管時，核心柱鋼管1的面A、面B、面C分別拼接一個U形構(gòu)件，其中面A上的兩條側(cè)棱為棱a和棱b，面B上的兩條側(cè)棱為棱b和棱c，面C上的兩條側(cè)棱為棱c和棱d；

其中一個U形構(gòu)件的兩塊側(cè)板分別與棱a、棱b連接，一個U形構(gòu)件的兩塊側(cè)板分別與棱b、棱c連接，另外一個U形構(gòu)件的兩塊側(cè)板分別與棱c、棱d連接；連接在同一側(cè)棱上的兩塊側(cè)板采用熔透焊縫5進行焊接，其他側(cè)板采用單面坡口焊縫7進行焊接；即連接在棱b上的兩塊側(cè)板(相鄰兩個U形構(gòu)件各提供一塊側(cè)板)采用熔透焊縫5進行焊接，連接在棱c上的兩塊側(cè)板(相鄰兩個U形構(gòu)件各提供一塊側(cè)板)也采用熔透焊縫5進行焊接；連接在棱a、棱c上的側(cè)板則采用單面坡口焊縫7進行焊接；從而使得這三個U形構(gòu)件分別與面A、面B、面C結(jié)合成三個柱肢矩形鋼管2。

D)參見圖5，當拼接成十字型冷彎多腔鋼管時，核心柱鋼管1的面A、面B、面C、面D分別拼接一個U形構(gòu)件，其中面A上的兩條側(cè)棱為棱a和棱b，面B上的兩條側(cè)棱為棱b和棱c，面C上的兩條側(cè)棱為棱c和棱d，面D上的兩條側(cè)棱為棱d和棱a；其中一個U形構(gòu)件的兩塊側(cè)板分別與棱a、棱b連接，一個U形構(gòu)件的兩塊側(cè)板分別與棱b、棱c連接，一個U形構(gòu)件的兩塊側(cè)板分別與棱c、棱d連接，另外一個U形構(gòu)件的兩塊側(cè)板分別與棱d、棱a連接；其中每條側(cè)棱(棱a、棱b、棱c、棱d)上的兩塊側(cè)板(相鄰兩個U形構(gòu)件各提供一塊側(cè)板)均采用熔透焊縫5進行焊接，從而使得這四個U形構(gòu)件分別與面A、面B、面C、面D結(jié)合成四個柱肢矩形鋼管2。

需要說明的是，L型、T型和十字形冷彎多腔鋼管均存在核心柱鋼管1相鄰兩個側(cè)面都有柱肢矩形鋼管2的情況，即在上述過程中L型冷彎多腔鋼管的棱b處焊接了兩塊側(cè)板(相鄰U形構(gòu)件各提供一塊側(cè)板，下同)；T型冷彎多腔鋼管的棱b和棱c處都焊接了兩塊側(cè)板；十字形冷彎多腔鋼管的每條側(cè)棱(棱a、棱b、棱c、棱d)都焊接了兩塊側(cè)板。

本實施例中，核心柱鋼管1的一條側(cè)棱上若要焊接兩塊側(cè)板時，則需要在這兩塊側(cè)板的內(nèi)壁分別預(yù)先貼靠一塊墊板6。所述墊板6為長條形金屬板，其板面與側(cè)板貼合；所述墊板6的長度方向與所貼靠的側(cè)板的長度方向相同。然后施焊一條熔透焊縫5將同一側(cè)棱上的兩塊側(cè)板以及墊板6與核心柱鋼管1焊接在一起。其中墊板6可以保證焊縫成形平整光滑，不產(chǎn)生焊縫缺陷。若核心柱鋼管1的一條側(cè)棱上僅焊接一塊側(cè)板時，則直接采用單面坡口焊縫7進行焊接。

在柱肢矩形鋼管2的底板上還拼接一個U形構(gòu)件。拼接時，采用單面坡口焊縫7將這個U形構(gòu)件的開口處的棱邊與柱肢矩形鋼管2的底板焊接在一起，從而使得這個U形構(gòu)件與底板結(jié)合成端柱鋼管3。

待上述制得的冷彎多腔鋼管運至施工現(xiàn)場就位后，向核心柱鋼管1、柱肢矩形鋼管2和端柱鋼管3的空腔內(nèi)澆筑混凝土即制得冷彎多腔鋼管混凝土異形柱。

本實施例中，所述混凝土可選用普通混凝土、輕骨料混凝土或高性能混凝土。所述核心柱鋼管1、柱肢矩形鋼管2和端柱鋼管3的材料可選用碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235級鋼材、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼Q345級、Q390級、Q420級或Q460級鋼材。