钢管混凝土柱子及其制造方法技术

一种钢管混凝土柱子，包括一根具有内壁面的钢管，一个位于该钢管内的土芯体，一层置于钢管内壁面和混凝土之间的隔层以将混凝土芯体粘接起来．当钢管内壁面上具有该隔离层之后，将混凝土灌注入钢管内形成混凝土芯（*该技术在2006年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种可用作建筑物构架的柱子或基桩的。迄今，这一类在钢管内灌注混凝土的柱子的制造方法是先竖立一根兼作框架的钢管，然后在其内灌注混凝土使形成一个混凝土芯体。因为钢管及芯体是粘结在一起的，当向这种钢管混凝土柱子施加轴向压力时，柱子呈现出一个整体构件的特性。当施加的轴向压力超过某一规定的数值时，钢管及混凝土芯体将产生过量的应变，使得钢管的局部产生皱折，或者在弥泽斯(Mieses)屈服条件下产生塑性变形。这样，钢管对混凝土芯体就不再具有足够的箍紧力，在随后的受力过程中，即使施加的荷载比规定的要小得多，混凝土芯体的应力-应变曲线也会降低。由于这个原因，不能期望钢管对混凝土芯体的横向限制能有效地提高混凝土芯体的耐压强度。为使钢管混凝土柱子具有足够的强度，其断面尺寸必须选用得较大。基于上述情况，本专利技术的目的是提供一种钢管混凝土柱子及其相应的制造方法，以有效地提高混凝土芯体的耐压强度，使得在采用这种钢管混凝土柱子时其断面尺寸可以比现有技术的钢管混凝土柱子大幅度地减小。为达到上述的以及其他的目标，本专利技术的一个方面致力于发展一种钢管混凝土柱子，它包括一根具有内壁面的钢管、一个位于钢管中的混凝土芯体、以及置于钢管内壁面及混凝土芯体之间的隔离层，后者将混凝土芯体和钢管内壁面保持隔开的状态而不是粘结在一起。本专利技术的另一方面是提出一种制造钢管混凝土柱子的方法先准备好一根钢管，然后在钢管内壁面上敷施一种隔离层以使钢管的内壁面不致与混凝土芯体粘结在一起，然后将混凝土浇注入敷有隔离层的钢管内，并在钢管内形成一个混凝土芯体，而钢管和混凝土芯体并不粘结起来。附图中图1是根据本专利技术制成的钢管混凝土柱子的轴向纵剖面的一部分;图2是图1中Ⅱ-Ⅱ方向的视图;图3是本专利技术另一实施方案的正视图;部分示出其剖面;图4是图3中Ⅳ-Ⅳ方向的视图;图5是图3的钢管混凝土柱子的一种改进型的正视图，部分示出其剖面;图6是图5中Ⅵ-Ⅵ方向的视图;图7是图3的钢管混凝土柱子的另一种改进型;图8是图7中Ⅷ-Ⅷ方向的视图;图9是图3的钢管混凝土柱子的一种改进型的局剖视图;图10是图3的钢管混凝土柱子的又一种改进型的正视图，部分示出其剖面;图11是图10中Ⅺ-Ⅺ方向的视图;图12是一根开有长孔的管子的透视图;图13是图3的钢管混凝土柱子的一种改进型方案所用的钢管的分解图;图14到图17示出了用图13的钢管构成建筑物框架的程序;图18是根据本专利技术制成的一根钢管混凝土柱子的载荷-应变曲线;图19是根据现有技术制成的一根钢管混凝土柱子的载荷-应变曲线;图20是根据权利本专利技术制成的一根试样的简图;图21所示为图20中试样的力矩滞后回线。附图中所示的同一代号在全部图中代表的都是同一部件，已说明过的部件在随后的文字中就不再重复。图1和图2中代号30是一根据本专利技术制成的不会粘结的钢管混凝土柱子，在本实施方案中使用的隔离涂料是沥青，它附着于钢管32的内壁面以形成隔离层34，然后灌入混凝土以形成芯体36。用于常规钢管混凝土柱子或用于带套混凝土柱子的钢管也可用作本专利技术所用的钢管32。隔离层34用于使钢管32同混凝土芯体36分开，从而使混凝土芯体36不与钢管32粘结。本专利技术中使用的隔离材料，除沥青外，也可使用油脂、石蜡、合成树脂等的涂层以及纸和类似的材料。隔离层34的厚度要能提供混凝土芯体36粘滞滑动的条件。使用沥青时隔离层34的厚度约为20～100微米。按照本专利技术，使用的混凝土可以是普通混凝土、轻型混凝土、纤维质混凝土等。钢管混凝土柱子30的一端有一段不灌混凝土的圆柱形空间38。该空间是为了柱子30在与另一根钢管32连接时灌浆之用。钢管混凝土柱子30的钢管32和混凝土芯体36保持着不粘结的状态，因此它们可以相对地作轴向移动，即当混凝土芯体36有轴向应变量时，钢管32并不因此而受到压缩。相反，由于钢管32在横向紧紧箍住了混凝土芯体36，它承受的是环向张力。因此柱子30以抗压强度较高的混凝土芯体36来承担轴向荷载，而以抗拉强度较高的钢管32来承受环向张力，从而使柱子30在充分发挥其部件各自特点的条件下产生一种协调配合的效果。柱子30可以保证具有比常规的、部件之间粘结的钢管混凝土柱子高得多的强度，从而使柱子30在要求的强度下可以大大减少它的断面积。图3和图4是图1和图2中所示的钢管混凝土柱子的一个改进型品种。在此方案中钢管42由一对管段46和46组成，它们在一端同心地对焊起来，每一管段46在其端部沿圆周有七排交错布置的、穿透管壁的长孔48。在开孔区段44内的垂直线上排列的长孔48(例如图3中VL线上的长孔48)的宽度总和，最好接近于由于该建筑物的倾复力矩引起的钢管46的最大轴向应变量。穿透管壁的长孔48可以是矩形的、椭圆形的、或类似的形状。开孔区段44的垂直长度大体上等于柱子40的直径。钢管42的一端与一根较短的连接管段50同心地焊接起来。连接管段50有一个焊于其内壁上用以传递载荷的组件52。载荷传递组件52包括一块连接板54以及另外两块与之垂直相焊的连接板56及58，形成如图4中所示的十字形的组件。载荷传递组件52有一块圆盘形的承力盘60焊于其下边，并与连接管段50同心。此外，连接管段50的内壁也涂有隔离层34并灌满混凝土。另外一根柱子与连接管件50的上端同心地焊接。连接管段50的外壁与四根H型横梁连接件62、64、66和68的一端相焊，这四根横梁连接件都处于同一水平面上并互成直角。横梁连接件62、64、66和68的辐板70的一端通过连接管段50的管壁与载荷传递组件52的对应的连接板54、56和58的外端相连结。每根横梁连接件62、64、66和68的另一端各与一根横梁(图中未示出)焊接。应用了这样的结构以后，与连接件62和64相连接的横梁所产生的剪切力通过横梁连接件和连接管段50的管壁传递到与之对应的载荷传递组件52上的连接板54，而与横梁连接件66和68连接的横梁所产生的剪切力则通过横梁连接件和连接管段50的管壁传递到与之对应的载荷传递组件52上的连接板58和56。然后该剪切力作为轴向力被承力板60传递给混凝土芯体36。这样，钢管42与混凝土芯体36相比，受到从横梁传来的轴向力是相当小的。由于管子内壁面有隔离层34，钢管42和连接管段50可以与混凝土芯体36有相对轴向位移。因而当混凝土芯体受轴向力被压缩时，钢管42的轴向应变量要比按现有技术制造的、与混凝土芯体粘结在一起的钢管的轴向应变量为小。此外，钢管42受到的轴向压力使得开孔区段44内的长孔48沿轴向变形，使钢管42的轴向长度缩短，从而分散了钢管42和连接管段50内的轴向应力。鉴于弥泽斯(Mieses)屈服条件的作用，钢管42以及连接管段50受到混凝土芯体横向应变量的作用而需承受由此产生的周向应力的强度增加了，从而加强了钢管42对混凝土芯体36的箍紧力。柱子40的抗压强度比之前一个实施方案的柱子30的抗压强度更高。载荷传递组件52也可用于第一实施方案的钢管32。开长孔的区段44也可由一个穿透管壁的周向环形缝隙来代替，用以吸收钢管42的轴向应变量。亦即是，在两根对接的管段46和46的端部之间不加焊接而留一个环形的间隙。或者也可以在钢管42的全周长度上开一根或几根环形沟槽以代替长孔48。图3和图4中的实施方案的一种改进型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢管混凝土柱子，其特征包括：一根具有内壁表面的钢管；一个位于该钢管内部的混凝土芯体；一种隔离层，它被置于钢管的内壁面和混凝土芯体之间，以将混凝土芯体与钢管内壁面隔开，从而使钢管同混凝土芯体不能粘结在一起。

【技术特征摘要】
JP 1985-7-3 146386/85;JP 1985-7-16 156365/85;JP 191.一种钢管混凝土柱子，其特征包括一根具有内壁表面的钢管；一个位于该钢管内部的混凝土芯体；一种隔离层，它被置于钢管的内壁面和混凝土芯体之间，以将混凝土芯体与钢管内壁面隔开，从而使钢管同混凝土芯体不能粘结在一起。2.根据权利要求1中所述的钢管混凝土柱子，其特征是，该钢管具有吸收其在承受轴向载荷时所产生的轴向应变的能力。3.根据权利要求2中所述的钢管混凝土柱子，其特征是，所述的隔离层是从一组物料，包括沥青、油脂、油类、石蜡、纸及塑料中选用的一种物料形成的。4.根据权利要求3中所述的钢管混凝土柱子，其特征是，所述的吸收轴向应变量的手段包括一个开有长孔的管段，它有几排相等间隔布置在圆周上的长孔，位于相邻两排的相邻的孔是叉开布置的。5.根据权利要求4中所述的钢管混凝土柱子，其特征是，该柱子在承受过高的轴向载荷时，在其钢管发生局部皱折之前，所述的带有成排长孔的管段将会产生塑性变形，这种变形是由于长孔在垂直方向的宽度减小而造成的。6.根据权利要求5中所述的钢管混凝土柱子，其特征是，在带长孔的管段中轴向排列的长孔，其轴向宽度的总和大约等于由于使用此种柱子的建筑物施加于其上的倾复力矩所引起所述钢管的最大轴向应变量。7.根据权利要求5中所述的钢管混凝土柱子，其特征是，该柱子所用的钢管包括一个开有长孔的带孔管段，和分别与所述带孔管段的两端同心地焊接的一对钢管。8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的钢管混凝土柱子，其特征是，所述及的钢管还装有一个带连接横梁的连接装置，该连接装置包括一根具有内壁表面的连接管段，以及连接于该连接管段内表面的载荷传递装置，以将作用于连接管段上的载荷传递给混凝土芯体。9.根据权利要求8中所述的钢管混凝土柱子，其特征是，所述的载荷传递装置是一个由一对相互交叉，并平行于...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤孝典，
申请(专利权)人：清水建设株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]