内桁架体系、型钢-钢管混凝土十字形柱及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及建筑异形柱，尤其是一种型钢-钢管混凝土柱及其施工方法。
【背景技术】
[0002]框架结构的填充墙设计中不承受荷载，楼层的荷载最终全部由框架柱承担并传递至下一层。随着房屋建筑的层数逐渐增多，框架柱承担的荷载也不断提高，这就要求柱截面的不断增大。传统的矩形柱截面，由于截面较大，会突出墙面，造成室内空间的占用。为解决这一问题，部分建筑目前在建筑转角处采用异形柱。
[0003]但是现有的异形柱还存在很多的问题。
【发明内容】
[0004]申请人经研究和实验后发现:为了进一步提高钢筋混凝土异形柱的竖向荷载及横向荷载承载力，而不增大异形柱的截面积，可在异形柱中埋设型钢，形成型钢混凝土异形柱。同时，为避免型钢混凝土柱发生粘结破坏，应在异形柱内设置箍筋。但是由于柱内型钢是不规则形状的，箍筋无法直接套在型钢上，必须将箍筋截断连接在型钢腹板上或者在型钢上开洞将箍筋穿过。因此现有技术不仅降低了箍筋和型钢的受力性能，而且操作复杂繁琐，时间和资金成本高。
[0005]发明目的:一个目的是提供一种型钢-钢管混凝土十字形柱，以解决现有技术存在的上述问题。进一步的目的是提供上述型钢-钢管混凝土十字形柱的施工方法。
[0006]技术方案:一种型钢-钢管混凝土十字形柱，其特征在于，包括外包钢管、内填充混凝土和内桁架体系，所述内桁架体系包括一横截面为十字形的型钢，横截面为Γ形的角钢，沿桁架体系纵向设置于角钢和型钢腹板上的压力套筒，和两端分别与型钢腹板上的压力套筒及角钢上的压力套筒固定连接的拉杆，所述角钢呈四边形分布；所述角钢和外包钢管固定连接。
[0007]在进一步的实施例中，所述角钢为等边角钢。所述外包钢管为多个，其横截面为Π形。所述外包钢管的角点处固定连接有加劲肋。所述外包钢管和型钢为强度等级不低于Q345的钢材。
[0008]进一步的，提供一种内桁架体系，包括一横截面为十字形的型钢，横截面为Γ形的角钢，沿桁架体系纵向设置于角钢和型钢腹板上的压力套筒，和两端分别与型钢腹板上的压力套筒及角钢上的压力套筒固定连接的拉杆，所述角钢呈四边形分布。
[0009]在上述实施例中或进一步的实施例中，所述角钢为等边角钢。
[0010]最后，提供一种制备上述型钢-钢管混凝土十字形柱的方法，包括如下步骤:
步骤1.预备外包钢管、型钢、角钢和套筒；
步骤2.在型钢的各腹板区域和角钢的两侧面焊接套筒，在型钢各腹板区域上的套筒沿型钢的纵向分布，套筒距型钢中心轴的距离相等，在角钢两侧面的套筒沿角钢的纵向分布；在外包钢管上焊接加劲肋； 步骤3.安装拉杆，压紧套筒，形成稳定的内桁架体系；
步骤4.将内桁架体系吊装到预定的位置，将型钢和角钢与相关结构连接，定位后，将外包钢管与角钢焊接固定，并将外包钢管的底部与外部结构焊接固定；
步骤5.饶筑混凝土，养护至规定龄期。
[0011]有益效果:本发明通过钢管和内桁架体系，提高了柱构件的承重和抗剪能力，并且构件延性得到了显著改善，结构抗震能力增强；进一步的，内桁架对钢管拐角处进行拉结，提高了钢管的套箍作用效果，并且内桁架对型钢的腹板起到平面外支撑作用，降低了腹板的宽厚比和高厚比，提高腹板的稳定性。另外，本发明的结构解决了现有技术型钢定位困难的缺陷，型钢定位精确，且施工过程简单，施工成本低。最后，本发明的构件可以在工厂内预制，现场作业内容少，施工效率高，工期短。
【附图说明】
[0012]图1是型钢-钢管混凝土十字形柱的横截面示意图。
[0013]图2是内桁架体系的立体结构示意图。
[0014]图3是型钢-钢管混凝土十字形柱的施工过程示意图。
【具体实施方式】
[0015]如图1所示，本发明的型钢-钢管混凝土十字形柱主要包括外包钢管1、内填充混凝土 7和内桁架体系。其中，外包钢管为四个横截面为Π形的构件，其角点处固定连接有加劲肋6。外包钢管与内桁架体系固定连接，形成横截面为十字形的柱体。在该柱体中，型钢位于柱体的中心线处，与柱体的中心重合。
[0016]内桁架体系主要包括型钢2、角钢4、压力套筒5和拉杆3。型钢的横截面为十字形，其腹板相互垂直或在同一平面上，腹板的端部设置有翼缘板21。角钢的横截面为Γ形，数量为4个。在型钢的四个腹板上，沿纵向均匀焊接有套筒5，每排套筒所在的直线与型钢的中轴线平行且相等。在角钢的两个侧面上，沿纵向焊接有成排的套筒，每排套筒所在的直线与角钢的角线平行且相等。拉杆3的两端分别与型钢腹板和角钢侧面的套筒固定连接，当拉杆将角钢和型钢的位置固定之后，形成内桁架体系。在该体系中，角钢距离型钢中轴线的距离相等，角钢位于正方形的边角处，拉杆位于正方形的四边上。
[0017]结合图1和图2可以看出，当角钢与Π形的外包钢管焊接后，即形成横截面为十字形的柱体，柱体内具有空腔，混凝土填充于其中。
[0018]在进一步的实施例中，所述角钢为等边角钢。外包钢管的角点处固定连接有加劲肋6，以增强外包钢管的物理性能，防止其在使用及浇筑混凝土的过程中变形。一般来说，外包钢管和型钢为强度等级不低于Q345的钢材。
[0019]如图2所示，提供一种内桁架体系，包括一横截面为十字形的型钢2，横截面为Γ形的角钢4，沿桁架体系纵向设置于角钢和型钢腹板上的压力套筒5，和两端分别与型钢腹板上的压力套筒及角钢上的压力套筒固定连接的拉杆3，所述角钢呈四边形分布，位于某个假想的四边形的四角处，从整体上看，角钢可围成一个正方形的柱体。在该实施例中，角钢为等边角钢。
[0020]进一步的，转到图3，描述本发明的制备上述型钢-钢管混凝土十字形柱的方法，包括如下步骤:
步骤1.预备外包钢管、型钢、角钢和套筒；
步骤2.在型钢的各腹板区域和角钢的两侧面焊接套筒，在型钢各腹板区域上的套筒沿型钢的纵向分布，套筒距型钢中心轴的距离相等，在角钢两侧面的套筒沿角钢的纵向分布；在外包钢管上焊接加劲肋；
步骤3.安装拉杆，压紧套筒，形成稳定的内桁架体系；
步骤4.将内桁架体系吊装到预定的位置，将型钢和角钢与相关结构连接，定位后，将外包钢管与角钢焊接固定，并将外包钢管的底部与外部结构焊接固定；
步骤5.饶筑混凝土，养护至规定龄期。
[0021]通过该施工过程可以看出:本发明的方法避免了在施工中进行繁琐的配箍工作，利用内桁架技术提高了十字形钢管的套箍作用效果，实现了钢管与型钢的精确定位和安装。
[0022]从上述实施例可以看出:钢管混凝土柱的外包钢管可起到