螺纹倾斜布置肋钢管混凝土柱及设计方法技术

本发明专利技术为螺纹倾斜布置肋钢管混凝土柱及设计方法，包括带肋钢管和混凝土，所述带肋钢管包括钢管和固定在钢管上的多个肋，多个肋呈螺旋上升方式固定在钢管上，相邻肋的竖直距离为0.15

【技术实现步骤摘要】
螺纹倾斜布置肋钢管混凝土柱及设计方法


[0001]本专利技术涉及钢管混凝土柱领域，具体是一个为了减少养护阶段粗骨料下沉，在钢筋混凝土柱中安装肋的螺纹倾斜布置肋钢管混凝土柱及设计方法。

技术介绍

[0002]随着建筑工程的发展和城市现代化进程的加快，为了满足大跨度桥梁及高层建筑的发展需要，钢管混凝土结构进入人们视野，其中钢管混凝土柱的应用最为广泛。钢管混凝土柱将钢材和混凝土有效结合起来，有利于提高结构的性能。为了能够充分地将两种材料的优势发挥出来，要求重视混凝土的质量，然而在混凝土浇筑完成后的养护阶段，由于粗骨料受重力的影响，相较于细骨料下沉会较为迅速，会使混凝土拌合物逐渐分离、内部组成和结构逐渐不均匀，当下沉严重时可造成混凝土离析、密实度差等问题，会出现影响混凝土的泵送施工性能、破坏混凝土结构表观效果、易产生裂缝等问题，将造成混凝土强度下降、严重影响混凝土结构承载能力、破坏结构的安全性能、降低混凝土抗渗、抗冻耐久性能，使混凝土质量受到严重影响，从而导致钢管混凝土柱优越性能受到严重影响，达不到预期效果。因此，为了达到钢管混凝土柱在结构中重要作用，对于养护阶段粗骨料的下沉应有相应的解决办法。
[0003]传统技术中为了保证质量，会采用在浇筑层间播撒一层骨料的补救方法，或者为了减少下沉，不得不采用较小塌落度，较短的振捣时间，致使高密度混凝土输送困难，骨料均布率的波动较大，或者加大混凝土拌合中粉煤灰的配比量、提高砂率、增加外加剂等措施来防止离析现象的发生，这些方法都不能简洁有效地解决问题，导致造价昂贵、施工要求高、甚至会对结构产生不利影响。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种螺纹倾斜布置肋钢管混凝土柱及设计方法。本专利技术采用呈螺纹上升断续布置方式在钢管混凝土柱使用的钢管的内壁上加固较大尺寸的肋，解决了由于在混凝土浇筑完成后养护阶段粗骨料的过快下沉会形成下部粗骨料积聚，导致混凝土离析现象的产生，从而影响混凝土的密实度，造成混凝土的强度降低、钢管混凝土柱发挥不了优良性能的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0006]一种螺纹倾斜布置肋钢管混凝土柱，包括带肋钢管和混凝土，所述带肋钢管包括钢管和固定在钢管上的多个肋，多个肋呈螺旋上升方式固定在钢管上，相邻肋的竖直距离为0.15-0.3m。
[0007]所述肋为长方体形状，所述钢管为圆形钢管或矩形钢管，为矩形钢管时定义矩形短边的长度为钢管直径，则肋的长度为钢管直径的20％，肋的宽度为肋长度的50％；所述肋的厚度d为肋宽度的5％，优选肋的最小厚度为6mm，最大厚度取钢管厚度。由于肋是与钢管焊接成为整体，所以肋的厚度不能太大，不然在焊接时会影响钢管的性能，也不能太小，增
加焊接难度。
[0008]所述肋的材质与钢管材质相同。
[0009]带肋钢管是采用焊接技术将肋焊接在钢管混凝土柱采用的钢管的内壁上，两者组成整体，在施工现场待带肋钢管安装完成后进行混凝土的浇筑，形成所述钢管混凝土柱。布置肋采用钢管同材质，最大程度保证钢管的性能不受影响。该钢管混凝土柱由于内部螺旋上升肋的存在，在混凝土的浇筑过程中并不会对钢管混凝土柱造成不良影响，在混凝土浇筑完成后的养护阶段，由于布置肋的存在，使粗骨料在下沉过程中受到阻碍甚至拦截，从而防止混凝土的离析，达到混凝土的密实度。有效减缓及阻止了养护阶段粗骨料下沉的现象，避免混凝土离析，造成钢管混凝土性能下降。
[0010]在钢管制作过程中，根据图纸确定肋的位置。若为圆形钢管则采用沿钢管混凝土柱的高度方向每0.2m布置一个肋，每1.2m共分布6个肋，该六个肋为一组呈螺旋状缠绕在钢管内壁，形成螺纹状倾斜分布。在钢管每一组的截面方向可以看到每相邻的2个肋之间的角度为60度，6个肋在截面上呈现在同一个圆周上均匀分布的状态；肋的短边与钢管内壁焊接在一起，且每个肋在各自的焊接位置均处于水平状态，直接确定其焊接状态，增大与骨料之间的接触面积，尽可能阻挡骨料下沉，达到更好的效果。
[0011]若为矩形钢管则采用每0.2m布置一个肋，每1.2m共分布6个肋，该六个肋为一组呈螺旋状缠绕在钢管内壁，形成螺纹状倾斜分布，在钢管每一组的截面方向看，有四个肋在矩形的四角位置，另外两个在矩形长边的中点位置。此时每个肋的短边与钢管内壁焊接固定在一起，减少焊接工作量的同时对于钢管混凝土中部粗骨料下沉起到作用，肋的长边不进行固定，在养护阶段结束后，肋可以在持续的作用下脱落，进入混凝土中，充当骨料作用，不影响钢管后期的受力情况。
[0012]本专利技术中每六个肋为一组，并不限制钢管混凝土柱的高度，布置肋每1.2m共6个肋成为一组，组数与高度成正相关，钢管混凝土柱的高度越高，布置的组数越多，然而同一个钢管内布置肋的大小虽然相同，但布置时应该按照图纸及具体要求进行焊接，6个肋需要按照一定的顺序施焊，不能随意布置。本专利技术适用于横截面为矩形和圆形钢管，图中表示的只是特殊情况(长边等于短边)。
[0013]本专利技术通过焊接技术将肋焊接在钢管上，制作完成后方可投入使用。若工程采用的为无缝钢管，则在生产检验完成后根据焊接要求进行肋的焊接工作；若工程采用的是其他类型的钢管，譬如螺旋焊接钢管、由钢板卷制焊接而成的等等，布置肋的焊接工作在钢板焊接完成后进行。所有的焊接必须由持证人员施焊，焊接时采用CO2气体保护焊(焊丝牌号为H08Mn2SiA)，焊缝质量需要满足《钢结构工程施工及验收规范》(GB5205-95)二级质量标准要求。
[0014]本专利技术还保护一种螺纹倾斜布置肋钢管混凝土柱的设计方法，该方法包括以下内容：
[0015]确定工程采用钢管的尺寸及形状，制作成钢管；
[0016]根据钢管的形状及尺寸生产肋，对于圆形钢管，肋的长度H取圆形钢管直径的20％，对于矩形钢管则取矩形短边长度的20％；肋的宽度h取肋长度的50％；
[0017]将生产的肋按照螺旋上升方式焊接在钢管内壁，肋在钢管内壁的布置要求是：
[0018]高度方向每1.2m为一组，每组六个肋，对于圆形钢管则是每1.2m能够形成一个在
钢管横截面方向六个肋沿圆周方向均匀分布的状态，相邻两个肋之间在钢管横截面上的夹角为60
°
；对于矩形钢管则是每0.2m高布置一个肋，六个肋呈螺旋上升分布，一组肋在钢管横截面上呈现4个分布在矩形四角、2个分布在矩形长边的中点状态；
[0019]在钢管的高度方向上每0.2m布置一个肋，如果不满0.2m，不再布置肋。
[0020]布置肋的厚度d取肋宽度的5％；通过上述方式获得肋的厚度小于6mm时，则取肋的厚度为6mm；当获得的肋的厚度大于钢管厚度时，则取肋的厚度为钢管厚度。
[0021]本专利技术有效减缓及阻止了养护阶段过程中粗骨料下沉较快的现象，能够避免混凝土离析，造成混凝土密实度下降从而导致钢管混凝土性能下降的现象。
[0022]与现有技术相比，具有以下优点：
[0023]1、本专利技术钢管混凝土柱在原有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种螺纹倾斜布置肋钢管混凝土柱，包括带肋钢管和混凝土，其特征在于，所述带肋钢管包括钢管和固定在钢管上的多个肋，多个肋呈螺旋上升方式固定在钢管上，相邻肋的竖直距离为0.15-0.3m。2.根据权利要求1所述的钢管混凝土柱，其特征在于，所述肋为长方体形状，所述钢管为圆形钢管或矩形钢管，为矩形钢管时定义矩形短边的长度为钢管直径，则肋的长度为钢管直径的20％，肋的宽度为肋长度的50％；所述肋的厚度d为肋宽度的5％。3.根据权利要求1所述的钢管混凝土柱，其特征在于，所述肋的厚度d最小值为6mm，最大厚度不超过钢管厚度；所述肋的材质与钢管材质相同。4.根据权利要求1所述的钢管混凝土柱，其特征在于，先制作钢管，再将肋按要求焊接在钢管的相应位置，在施工现场待带肋钢管安装完成后进行混凝土的浇筑，形成所述钢管混凝土柱。5.根据权利要求2所述的钢管混凝土柱，其特征在于，若为圆形钢管则采用沿钢管混凝土柱的高度方向每0.2m布置一个肋，每1.2m共分布6个肋，该六个肋为一组呈螺旋状缠绕在钢管内壁，形成螺纹状倾斜分布；在钢管每一组的横截面上每相邻的2个肋之间的角度为60度，6个肋在横截面上呈现在同一个圆周上均匀分布的状态；若为矩形钢管则采用每0.2m布置一个肋，每1.2m共分布6个肋，该六个肋为一组呈螺旋状缠绕在钢管内壁，形成螺纹状倾斜分布，在钢管每一组的横截面上，有四个肋在矩形的四角位置，另外两个在矩形长边的中点位置。6.根据权利要求5所述的钢管混凝土柱，其特征在于，所述肋的短边与钢管内壁焊接在一起，肋的长边不进行固定，且每个肋在各自的螺旋位置均处于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪雅，张一鸣，杨雪晴，牛犇，王骏林，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：