CN211548019U - 一种型钢与波纹钢板组合的混凝土异型构件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种型钢与波纹钢板组合的混凝土异型构件，包括肢端型钢和转角型钢，所述肢端型钢通过两块以上平行相对的波纹钢板与转角型钢翼缘相连形成多腔钢管，所述波纹钢板的波纹方向与异形构件的长度方向相同，所述多腔钢管内填充有混凝土，型钢与波纹钢板组合而成的空腔钢管的抗扭刚度大，能显著降低地震作用下附加扭矩引起的截面翘曲正应力和剪应力，避免构件的脆性破坏，能延缓填充混凝土的开裂，提高构件的承载力和延性，波纹钢管的凹凸面与填充混凝土具有良好的粘结界面，能提高钢与混凝土在复杂应力下的协同受力性能，大大提高构件的承载力。
Description
技术领域
本实用新型涉及建筑领域，具体涉及一种型钢与波纹钢板组合的混凝土异型构件。
背景技术
混凝土异形构件是异形截面柱构件和墙体构件的简称，是指在满足结构刚度和承载力等要求的前提下，根据建筑使用功能，建筑设计布置的要求而采取不同几何形状截面的结构构件。所谓异形构件，是指其截面几何形状区别于普通的矩形或圆形截面，通常采用诸如T、L、Z和十字形等形状截面。结构异形构件因肢厚基本与填充墙体和梁宽等同，建筑物内转角处无凸处物占用使用面积，而具有增加房间的使用面积和房屋布置灵活性的优点。结构异形构件也因其具有很强的美观性和综合经济效应而深受建筑师和消费者的喜爱。结构异形构件为保持其肢厚与填充墙体和梁宽等同，肢厚通常不大且明显小于普通矩形和圆形截面柱宽，这使得异形构件的构件性能包括受力、变形、构造做法等显著区别于普通矩形和圆形截面柱。目前异形柱在地震区的应用存在如下问题：
1、区别于矩形和圆形截面，异形截面的剪力中心与截面形心也往往不重合，这将导致异形构件在地震状态下受扭作用严重。对于传统钢筋混凝土异形构件，其各肢在扭矩引起的翘曲正应力和剪应力共同作用下极易出现腹剪斜裂缝，抗震承载力和延性较差。因此，我国规范规定钢筋混凝土异形构件不能用于高烈度区建筑结构，而我国70％的国土位于7度以上高烈度区，严重制约了异形构件在我国的推广使用。
2、目前国内外提出的多腔钢管组合异形构件虽然相较于钢筋混凝土异形构件的抗震性能有较大改善，但传统多腔钢管异形构件仍存在问题：
1)我国《组合结构设计规范》为保证钢管对混凝土的有效约束，要求钢管截面的高宽比不宜大于2，而异形构件的肢高厚比通常大于2；为满足规范要求，国内外通常做法说将肢件分割成多个腔体或增设加劲肋来保证有效约束，这样将显著增大焊接量和钢材用量。
2)多腔钢管的钢板为平钢板，其平面外刚度较小。在地震作用下，异形构件承受轴力、弯矩、剪力和扭矩等复杂荷载作用，平钢板容易发生鼓曲，而随着平钢板的鼓曲，异形构件的抗震承载力和刚度退化显著，构件的延性提升有限。
3)从经济性角度出发，多腔钢管等组合构件的壁厚通常不大，这个导致异形构件与梁连接困难，钢梁直接焊接到钢管上将导致钢管过早撕裂，节点刚度小，为保证组合异形构件与梁的有效传力，节点构造通常较为复杂。
实用新型内容
针对上述存在的技术不足，本实用新型的目的是提供一种型钢与波纹钢板组合的混凝土异型构件，其型钢与波纹钢板组合而成的空腔钢管的抗扭刚度大，能显著降低地震作用下附加扭矩引起的截面翘曲正应力和剪应力，避免构件的脆性破坏，能延缓填充混凝土的开裂，提高构件的承载力和延性，波纹钢管的凹凸面与填充混凝土具有良好的粘结界面，能提高钢与混凝土在复杂应力下的协同受力性能，大大提高构件的承载力。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
本实用新型提供一种型钢与波纹钢板组合的混凝土异型构件，包括肢端型钢和转角型钢，所述肢端型钢通过两块以上平行相对的波纹钢板与转角型钢翼缘相连形成多腔钢管，所述波纹钢板的波纹方向与异形构件的长度方向相同，所述多腔钢管内填充有混凝土，所述肢端型钢为外翼缘厚度大于12毫米且外翼缘宽度与相连填充墙体厚度相同的任意截面的型钢，所述转角型钢为翼缘数不少于与其连接的肢端型钢数的任意截面的型钢，转角型钢各翼缘宽度不小于与其相连的肢端型钢外翼缘宽度。
优选地，所述肢端型钢为π型钢、T型钢以及H型钢中的一种或者两种以上的组合。
优选地，所述波纹钢板的厚度不小于1.5毫米，其波纹形式为正弦波纹、三角形波纹、矩形波纹或梯形波纹中的一种。
优选地，异形构件的截面形式为T型、L型、Z型或十字形形状截面，异形构件所需的肢端型钢和转角型钢数量分别为异形构件截面的肢数和转角数。
优选地，肢端型钢与转角型钢翼缘的宽度和厚度的比值不大于
其中fy为型钢的抗拉强度设计值。
本实用新型的有益效果在于：
1)型钢与波纹钢板组合而成的空腔钢管的抗扭刚度大，能显著降低地震作用下附加扭矩引起的截面翘曲正应力和剪应力，避免构件的脆性破坏。
2)波纹钢板较同等厚度的平钢板具有更大的平面外刚度，能显著延缓钢板在轴力、弯矩、剪力和扭矩等复杂荷载作用下的鼓曲，从而延缓填充混凝土的开裂，提高构件的承载力和延性。波纹钢板能减小钢板厚度，无需加劲肋，大大减少钢材用量，降低工程造价。
3)波纹钢管的凹凸面与填充混凝土具有良好的粘结界面，能提高钢与混凝土在复杂应力下的协同受力性能，大大提高构件的承载力。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例一提供的一种型钢与波纹钢板组合的混凝土异型构件的结构示意图；
图2为本实用新型实施例二提供的一种型钢与波纹钢板组合的混凝土异型构件的结构示意图；
图3为本实用新型实施例三提供的一种型钢与波纹钢板组合的混凝土异型构件的结构示意图。
附图标记说明：
1-肢端型钢；2-转角型钢；3-波纹钢板；4-混凝土。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1，如图1所示一种型钢与波纹钢板组合的混凝土异型构件，该异形构件为L形构件，以π型钢为肢端型钢1，其外翼缘厚度为12mm，箱型钢为转角型钢2，各肢端型钢1通过两块平行相对的波纹钢板3与转角型钢2的翼缘相连形成多腔钢管，波纹钢板的波纹方向与异形构件的长度方向相同，再在多腔钢管内填充混凝土4即成。
其制作方法为首先按照设计尺寸加工肢端型钢1、转角型钢2和波纹钢板3，各肢端型钢1与转角型钢2的翼缘间焊接两块平行相对的波纹钢板3形成多腔钢管，波纹钢板的波纹方向与异形构件的长度方向相同，再在多腔钢管内填充混凝土4即成。
实施例2，如图2所示一种型钢与波纹钢板组合的混凝土异型构件，该异形构件为T形构件，以T型钢为肢端型钢1，其外翼缘厚度为14mm，H型钢与T型钢焊接组合型钢为转角型钢2，各肢端型钢1通过两块平行相对的波纹钢板3与转角型钢2的翼缘相连形成多腔钢管，波纹钢板3的波纹方向与异形构件的长度方向相同，再在多腔钢管内填充混凝土4即成。
其制作方法为首先按照设计尺寸加工肢端型钢1、转角型钢2和波纹钢板3，各肢端型钢1与转角型钢2的翼缘间焊接两块平行相对的波纹钢板3形成多腔钢管，波纹钢板3的波纹方向与异形构件的长度方向相同，再在多腔钢管内填充混凝土4即成。
实施例3，如图所示一种型钢与波纹钢板组合的混凝土异型构件，该异形构件为十字形构件，其中两肢端型钢1采用T型钢，其外翼缘厚度为18mm，另外两肢端型钢1采用H型钢，其外翼缘厚度为16mm，转角型钢2采用箱型钢，其中两肢端型钢1通过两块平行相对的波纹钢板3与转角型钢2的翼缘相连，而另外两肢端型钢1通过三块平行相对的波纹钢板3与转角型钢2的翼缘相连，形成多腔钢管，波纹钢板3的波纹方向与异形构件的长度方向相同，再在多腔钢管内填充混凝土4即成。
其制作方法为首先按照设计尺寸加工肢端型钢1、转角型钢2和波纹钢板3，各肢端型钢1与转角型钢2的翼缘间焊接两块平行相对的波纹钢板3形成多腔钢管，波纹钢板的波纹方向与异形构件的长度方向相同，再在多腔钢管内填充混凝土4即成。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (5)
1.一种型钢与波纹钢板组合的混凝土异型构件，其特征在于，包括肢端型钢(1)和转角型钢(2)，所述肢端型钢(1)通过两块以上平行相对的波纹钢板(3)与转角型钢(2)翼缘相连形成多腔钢管，所述波纹钢板(3)的波纹方向与异形构件的长度方向相同，所述多腔钢管内填充有混凝土(4)，所述肢端型钢(1)为外翼缘厚度大于12毫米且外翼缘宽度与相连填充墙体厚度相同的任意截面的型钢，所述转角型钢(2)为翼缘数不少于与其连接的肢端型钢(1)数的任意截面的型钢，转角型钢(2)各翼缘宽度不小于与其相连的肢端型钢(1)外翼缘宽度。
2.如权利要求1所述的一种型钢与波纹钢板组合的混凝土异型构件，其特征在于，所述肢端型钢(1)为π型钢、T型钢以及H型钢中的一种或者两种以上的组合。
3.如权利要求1所述的一种型钢与波纹钢板组合的混凝土异型构件，其特征在于，所述波纹钢板(3)的厚度不小于1.5毫米，其波纹形式为正弦波纹、三角形波纹、矩形波纹或梯形波纹中的一种。
4.如权利要求1所述的一种型钢与波纹钢板组合的混凝土异型构件，其特征在于，异形构件的截面形式为T型、L型、Z型或十字形形状截面，异形构件所需的肢端型钢(1)和转角型钢(2)数量分别为异形构件截面的肢数和转角数。
5.如权利要求1所述的一种型钢与波纹钢板组合的混凝土异型构件，其特征在于，所述肢端型钢(1)与转角型钢(2)翼缘的宽度和厚度的比值不大于
其中fy为型钢的抗拉强度设计值。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN110924517A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-03-27 | 中国矿业大学 | 一种型钢与波纹钢板组合的混凝土异型构件 |
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