【技术实现步骤摘要】
本专利技术总体上涉及一种用于高层建筑物的钢增强混凝土柱。本专利技术还涉及一种用于此类钢增强混凝土柱的钢结构和包括此类钢增强混凝土柱的高层建筑物。
技术介绍
1、钢增强混凝土柱是包括被封入增强混凝土中的结构钢型材的复合柱。它们广泛用于高层建筑物，并且由于其尺寸也被称为“巨型柱”。利用混凝土与钢型材之间复合作用的优点，复合柱的承载能力通常大于单独的混凝土和钢型材的承载能力之和。
2、第一类型的钢增强混凝土柱具有由通过焊接现场组装的重型钢板组成的焊接钢骨架。此类柱例如披露于中国技术专利cn 204919988 u。此柱的钢骨架包括在柱的纵向中心轴线上居中的十字形横截面。柱本身的横截面是正方形的，其中钢筋笼增强柱的四个角部。还已知将钢骨架设计为由通过焊接现场组装的重型钢板组成的巨大钢沉箱。此钢沉箱用混凝土填充并且被封入用纵向和横向钢筋增强的混凝土中。
3、还已知将开放式钢型材与闭合式钢型材组合在钢增强混凝土柱中。此类柱例如披露于中国技术专利cn 104405082 u。此柱具有十字形截面。十字的每个臂包括焊接的t形钢型材，所述型材具有指向十字中心的腹板。在柱的中心，管状钢型材嵌入混凝土中并且用混凝土填充。
4、在此第一类型的钢增强混凝土柱中，可以自由地设计钢骨架，使得混凝土和钢有效地配合。然而，建造此类钢骨架总体上需要对重型结构钢执行大量现场焊接工作，这些工作成本高、耗费时间，并且可能导致质量问题。
5、第二类型的钢增强混凝土柱包括单独的热轧钢型材。此类柱例如披露于中国技术专利cn 203
6、此第二类型的钢增强混凝土柱不需要对重型结构钢执行大量现场焊接工作，但就混凝土与钢型材之间用于保证高承载能力的配合而言，它们通常效率较低。
7、本专利技术的目的是提出一种易于在现场建造的钢增强混凝土柱，并且尽管如此其中混凝土和钢仍有效地配合以保证高承载能力。
技术实现思路
1、根据本专利技术的用于高层建筑物的钢增强混凝土柱包括纵向延伸穿过混凝土柱的多个热轧钢型材，其中这些钢型材中的每一个钢型材具有：向外凸缘，该向外凸缘带有在混凝土柱中朝向外的外表面；相反的向内凸缘，该向内凸缘带有在混凝土柱中朝向内的外表面；以及将向外凸缘连接到向内凸缘的中心腹板。优选的热轧钢型材例如为具有宽凸缘的h形钢型材，诸如根据pren16828-2015、en 10025-2:2004、10025-4:2004的欧规hea、heb或hem梁，或根据astm a6/a6m-14的美规宽凸缘或w梁，或类似于或符合前述梁的具有两个凸缘和一个中心腹板的其他热轧钢型材。钢增强混凝土柱具有纵向轴线，钢型材沿着纵向轴线延伸，优选地使得每个钢型材的纵向轴线平行于钢增强混凝土柱的纵向轴线。
2、根据本专利技术的第一方面，钢型材布置在混凝土柱中，使得其向内凸缘的外表面在其中界定中心混凝土芯，该中心混凝土芯具有n个侧向侧和形成n边多边形的横截面，n至少等于三，其中中心混凝土芯的n个侧向侧中的每一个侧向侧与至少一个钢型材的向内凸缘的外表面共面。应当理解，此处的“共面”是指中心混凝土芯的相应侧向侧和向内凸缘的外表面位于同一平面中，当然，在向内凸缘的外表面的平直度公差范围内。重要的是，向内凸缘的外表面形成中心混凝土芯的向外边界。因此，中心混凝土芯的约束(通常仅由外部增强混凝土层确保)通过钢型材的向内凸缘的特定布置结构得到改善。此处的“约束”是指在压缩力作用下阻止混凝土横向膨胀。由于混凝土芯的约束得到改善，因此在混凝土芯中形成3d应力状态，从而增大钢增强混凝土柱的承载能力和延展性。轴向压缩混凝土芯的裂纹扩展和生长降至最低程度。仍然需要注意的是，约束效应尚未在设计规范中加以考虑，但它确实为用户提供了额外的安全性。概括地说，本专利技术提出了一种能够易于用热轧钢型材建造的钢增强混凝土柱，其中这些型材不仅提供高承载能力，而且增大中心混凝土芯的承载能力。
3、为了通过向内凸缘改善中心混凝土芯的约束，混凝土芯的n个侧向侧中每一个侧向侧的表面的优选地至少30％、更优选地至少40％、最优选地至少50％应受到一个或多个钢型材的向内凸缘的外表面限制。
4、此外，柱中两个相邻钢型材之间的水平距离应至少为几厘米，使得每个单独的钢型材充分嵌入混凝土中。因此，混凝土芯的n个侧向侧中每一个侧向侧的表面的最多98％将通常受到一个或多个钢型材的向内凸缘的外表面限制。在优选的实施例中，受到一个或多个钢型材的向内凸缘的外表面限制的混凝土芯的n个侧向侧中每一个侧向侧的表面的百分比将在30％至98％的范围内，并且更优选地在30％至80％或40％至80％的范围内。
5、如果中心混凝土芯的一侧与单个钢型材的向内凸缘的外表面共面，则该向内凸缘相对于中心混凝土芯的该侧的宽度优选地居中。向内凸缘的这种居中布置结构提供对中心混凝土芯的良好约束，并且提供将承载梁连接到柱的良好可能性。
6、应当理解，如果存在与一个以上的钢型材的向内凸缘的外表面共面的中心混凝土芯的多个侧，可以容易地增加所提出的钢增强混凝土柱的截面(以及由此其承载能力)而不减小中心混凝土芯的约束。
7、为了改善对中心混凝土芯的约束，如果中心混凝土芯的一侧与m个钢型材的向内凸缘的外表面共面，其中m至少等于二，则沿着中心混凝土芯的这侧布置的两个相继的向内凸缘之间的距离以及侧向界定中心混凝土芯的这侧的角部与最靠近该角部的向内凸缘之间的距离应优选地不大于0.8·w/(m+1)，优选地不大于0.7·w/(m+1)，其中w是这侧的宽度并且m是沿着这侧布置的钢型材的数目。
8、通常，所有向内凸缘将具有相同的宽度。然而，在特殊情况下，向内凸缘可以具有不同的宽度。
9、通常，钢型材的向内凸缘具有与其向外凸缘相同的宽度。然而，在特殊情况下，向内凸缘可以比向外凸缘宽。
10、通常，所有钢型材将具有相同的尺寸。然而，在特殊情况下，可以在同一柱中使用不同尺寸的钢型材。
11、如果中心混凝土芯具有形成n边凸多边形的横截面，则可以容易地实现中心混凝土芯的良好约束。然而，只要可以沿着中心混凝土芯的每一侧布置至少一个钢型材，不排除中心混凝土芯可以具有形成n边凹多边形诸如星形的横截面的情况。(凸多边形定义为所有内角小于180°的多边形。凹多边形具有至少一个大于180°的角。)
12、在许多情况下，中心混凝土芯的n个侧将全部具有相同的宽度。然而，不排除中心混凝土芯的n个侧可以具有不同宽度的情况。例如，如果中心混凝土芯具有矩形横截面，则是这种情况。
13、应当理解，如果中心混凝土芯具有形成规则多边形的横截面，则可实现本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于高层建筑物的钢增强混凝土柱，所述钢增强混凝土柱包括：
2.根据权利要求1所述的钢增强混凝土柱，其中所述混凝土芯的所述n个侧向侧中每一个侧向侧的表面的至少30％受到一个或多个钢型材的所述向内凸缘的外表面限制。
3.根据权利要求1或2所述的钢增强混凝土柱，其中：
4.根据前述权利要求中任一项所述的钢增强混凝土柱，其中所述向内凸缘全部具有相同的宽度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的钢增强混凝土柱，其中所述钢型材全部具有相同的尺寸。
6.根据前述权利要求中任一项所述的钢增强混凝土柱，其中所述中心混凝土芯具有形成n边凸多边形的横截面。
7.根据前述权利要求中任一项所述的钢增强混凝土柱，其中所述中心混凝土芯具有形成规则多边形的横截面。
8.根据前述权利要求中任一项所述的钢增强混凝土柱，其中所述中心混凝土芯的所述n个侧全部具有相同的宽度。
9.根据前述权利要求中任一项所述的钢增强混凝土柱，具有纵向轴线，其中如果所述中心混凝土芯的一侧与单个钢型材的所述向内凸缘的外表面共面，则对应钢型材
10.根据前述权利要求中任一项所述的钢增强混凝土柱，其中所述钢型材形成以所述柱的纵向中心轴线为旋转对称轴线的布置结构。
11.根据前述权利要求中任一项所述的钢增强混凝土柱，其中每个向内凸缘包括穿入到所述中心混凝土芯中的多个剪切连接件。
12.根据前述权利要求中任一项所述的钢增强混凝土柱，其中所述钢型材中的每一个钢型材包括多个剪切连接件，所述剪切连接件在所述钢型材的向外凸缘与向内凸缘之间穿入到混凝土中和/或穿入到在所述钢型材的向外凸缘的外表面周围的混凝土中。
13.根据前述权利要求中任一项所述的钢增强混凝土柱，所述混凝土包括纵向钢筋和/或横向钢筋。
14.根据前述权利要求中任一项所述的钢增强混凝土柱，其中所述混凝土包括由纵向钢筋和横向钢筋形成并且包封钢型材布置结构的外部增强笼。
15.根据前述权利要求14所述的钢增强混凝土柱，其中所述外部增强笼包括连接到所述纵向钢筋的多个闭合圆形钢筋环。
16.根据前述权利要求中任一项所述的钢增强混凝土柱，其中所述混凝土包括布置在所述向外凸缘与所述向内凸缘之间以便包封所述中心混凝土芯的内部增强笼。
17.根据权利要求16所述的钢增强混凝土柱，其中所述内部增强笼包括穿过所述钢型材的腹板中的孔的多个闭合圆形钢筋环。
18.根据权利要求16所述的钢增强混凝土柱，其中所述内部增强笼包括钢筋环的其端部焊接到所述钢型材的腹板上的弧形段。
19.根据前述权利要求中任一项所述的钢增强混凝土柱，还包括：
20.根据前述权利要求中任一项所述的钢增强混凝土柱，在至少一个钢型材的所述向外凸缘上包括至少一个梁到柱的连接元件。
21.根据前述权利要求中任一项所述的钢增强混凝土柱，具有圆形或椭圆形或总体上曲线形的截面。
22.根据权利要求1至18中任一项所述的钢增强混凝土柱，具有多边形截面。
23.根据权利要求22所述的钢增强混凝土柱，具有带2n个边的多边形截面。
24.一种如权利要求1至23中任一项所述的钢增强混凝土柱的钢结构，包括：
25.根据权利要求24所述的钢结构，进一步包括：
26.一种包括根据权利要求1至23中任一项所述的至少一个钢增强混凝土柱的高层建筑物。
27.根据权利要求26所述的高层建筑物，包括至少两个相继的地板，所述至少两个相继的地板在所述钢增强混凝土柱的两个相继的梁到柱的连接节点处由所述钢增强混凝土柱支撑，其中：
...【技术特征摘要】
1.一种用于高层建筑物的钢增强混凝土柱，所述钢增强混凝土柱包括：
2.根据权利要求1所述的钢增强混凝土柱，其中所述混凝土芯的所述n个侧向侧中每一个侧向侧的表面的至少30％受到一个或多个钢型材的所述向内凸缘的外表面限制。
3.根据权利要求1或2所述的钢增强混凝土柱，其中：
4.根据前述权利要求中任一项所述的钢增强混凝土柱，其中所述向内凸缘全部具有相同的宽度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的钢增强混凝土柱，其中所述钢型材全部具有相同的尺寸。
6.根据前述权利要求中任一项所述的钢增强混凝土柱，其中所述中心混凝土芯具有形成n边凸多边形的横截面。
7.根据前述权利要求中任一项所述的钢增强混凝土柱，其中所述中心混凝土芯具有形成规则多边形的横截面。
8.根据前述权利要求中任一项所述的钢增强混凝土柱，其中所述中心混凝土芯的所述n个侧全部具有相同的宽度。
9.根据前述权利要求中任一项所述的钢增强混凝土柱，具有纵向轴线，其中如果所述中心混凝土芯的一侧与单个钢型材的所述向内凸缘的外表面共面，则对应钢型材的所述腹板具有包括所述柱的纵向轴线的中平面。
10.根据前述权利要求中任一项所述的钢增强混凝土柱，其中所述钢型材形成以所述柱的纵向中心轴线为旋转对称轴线的布置结构。
11.根据前述权利要求中任一项所述的钢增强混凝土柱，其中每个向内凸缘包括穿入到所述中心混凝土芯中的多个剪切连接件。
12.根据前述权利要求中任一项所述的钢增强混凝土柱，其中所述钢型材中的每一个钢型材包括多个剪切连接件，所述剪切连接件在所述钢型材的向外凸缘与向内凸缘之间穿入到混凝土中和/或穿入到在所述钢型材的向外凸缘的外表面周围的混凝土中。
13.根据前述权利要求中任一项所述的钢增强混凝土柱，所述混凝土包...
【专利技术属性】
技术研发人员：泰奥多拉·波格丹，让克劳德·杰拉迪，尼科莱塔·波帕，奥利维尔·瓦萨特，唐纳德·W·戴维斯，肖从真，陈涛，邓飞，安东尼·伍德，达里奥·特拉布科，埃莉奥诺拉·卢切斯，
申请(专利权)人：安赛乐米塔尔公司，
类型：发明
国别省市：
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