內桁架體系、型鋼-鋼管混凝土十字形柱及其施工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及建筑異形柱，尤其是一種型鋼-鋼管混凝土柱及其施工方法。
【背景技術】
[0002]框架結構的填充墻設計中不承受荷載，樓層的荷載最終全部由框架柱承擔并傳遞至下一層。隨著房屋建筑的層數逐漸增多，框架柱承擔的荷載也不斷提高，這就要求柱截面的不斷增大。傳統的矩形柱截面，由于截面較大，會突出墻面，造成室內空間的占用。為解決這一問題，部分建筑目前在建筑轉角處采用異形柱。
[0003]但是現有的異形柱還存在很多的問題。
【發明內容】
[0004]申請人經研究和實驗后發現:為了進一步提高鋼筋混凝土異形柱的豎向荷載及橫向荷載承載力，而不增大異形柱的截面積，可在異形柱中埋設型鋼，形成型鋼混凝土異形柱。同時，為避免型鋼混凝土柱發生粘結破壞，應在異形柱內設置箍筋。但是由于柱內型鋼是不規則形狀的，箍筋無法直接套在型鋼上，必須將箍筋截斷連接在型鋼腹板上或者在型鋼上開洞將箍筋穿過。因此現有技術不僅降低了箍筋和型鋼的受力性能，而且操作復雜繁瑣，時間和資金成本高。
[0005]發明目的:一個目的是提供一種型鋼-鋼管混凝土十字形柱，以解決現有技術存在的上述問題。進一步的目的是提供上述型鋼-鋼管混凝土十字形柱的施工方法。
[0006]技術方案:一種型鋼-鋼管混凝土十字形柱，其特征在于，包括外包鋼管、內填充混凝土和內桁架體系，所述內桁架體系包括一橫截面為十字形的型鋼，橫截面為Γ形的角鋼，沿桁架體系縱向設置于角鋼和型鋼腹板上的壓力套筒，和兩端分別與型鋼腹板上的壓力套筒及角鋼上的壓力套筒固定連接的拉桿，所述角鋼呈四邊形分布；所述角鋼和外包鋼管固定連接。
[0007]在進一步的實施例中，所述角鋼為等邊角鋼。所述外包鋼管為多個，其橫截面為Π形。所述外包鋼管的角點處固定連接有加勁肋。所述外包鋼管和型鋼為強度等級不低于Q345的鋼材。
[0008]進一步的，提供一種內桁架體系，包括一橫截面為十字形的型鋼，橫截面為Γ形的角鋼，沿桁架體系縱向設置于角鋼和型鋼腹板上的壓力套筒，和兩端分別與型鋼腹板上的壓力套筒及角鋼上的壓力套筒固定連接的拉桿，所述角鋼呈四邊形分布。
[0009]在上述實施例中或進一步的實施例中，所述角鋼為等邊角鋼。
[0010]最后，提供一種制備上述型鋼-鋼管混凝土十字形柱的方法，包括如下步驟:
步驟1.預備外包鋼管、型鋼、角鋼和套筒；
步驟2.在型鋼的各腹板區域和角鋼的兩側面焊接套筒，在型鋼各腹板區域上的套筒沿型鋼的縱向分布，套筒距型鋼中心軸的距離相等，在角鋼兩側面的套筒沿角鋼的縱向分布；在外包鋼管上焊接加勁肋； 步驟3.安裝拉桿，壓緊套筒，形成穩定的內桁架體系；
步驟4.將內桁架體系吊裝到預定的位置，將型鋼和角鋼與相關結構連接，定位后，將外包鋼管與角鋼焊接固定，并將外包鋼管的底部與外部結構焊接固定；
步驟5.饒筑混凝土，養護至規定齡期。
[0011]有益效果:本發明通過鋼管和內桁架體系，提高了柱構件的承重和抗剪能力，并且構件延性得到了顯著改善，結構抗震能力增強；進一步的，內桁架對鋼管拐角處進行拉結，提高了鋼管的套箍作用效果，并且內桁架對型鋼的腹板起到平面外支撐作用，降低了腹板的寬厚比和高厚比，提高腹板的穩定性。另外，本發明的結構解決了現有技術型鋼定位困難的缺陷，型鋼定位精確，且施工過程簡單，施工成本低。最后，本發明的構件可以在工廠內預制，現場作業內容少，施工效率高，工期短。
【附圖說明】
[0012]圖1是型鋼-鋼管混凝土十字形柱的橫截面示意圖。
[0013]圖2是內桁架體系的立體結構示意圖。
[0014]圖3是型鋼-鋼管混凝土十字形柱的施工過程示意圖。
【具體實施方式】
[0015]如圖1所示，本發明的型鋼-鋼管混凝土十字形柱主要包括外包鋼管1、內填充混凝土 7和內桁架體系。其中，外包鋼管為四個橫截面為Π形的構件，其角點處固定連接有加勁肋6。外包鋼管與內桁架體系固定連接，形成橫截面為十字形的柱體。在該柱體中，型鋼位于柱體的中心線處，與柱體的中心重合。
[0016]內桁架體系主要包括型鋼2、角鋼4、壓力套筒5和拉桿3。型鋼的橫截面為十字形，其腹板相互垂直或在同一平面上，腹板的端部設置有翼緣板21。角鋼的橫截面為Γ形，數量為4個。在型鋼的四個腹板上，沿縱向均勻焊接有套筒5，每排套筒所在的直線與型鋼的中軸線平行且相等。在角鋼的兩個側面上，沿縱向焊接有成排的套筒，每排套筒所在的直線與角鋼的角線平行且相等。拉桿3的兩端分別與型鋼腹板和角鋼側面的套筒固定連接，當拉桿將角鋼和型鋼的位置固定之后，形成內桁架體系。在該體系中，角鋼距離型鋼中軸線的距離相等，角鋼位于正方形的邊角處，拉桿位于正方形的四邊上。
[0017]結合圖1和圖2可以看出，當角鋼與Π形的外包鋼管焊接后，即形成橫截面為十字形的柱體，柱體內具有空腔，混凝土填充于其中。
[0018]在進一步的實施例中，所述角鋼為等邊角鋼。外包鋼管的角點處固定連接有加勁肋6，以增強外包鋼管的物理性能，防止其在使用及澆筑混凝土的過程中變形。一般來說，外包鋼管和型鋼為強度等級不低于Q345的鋼材。
[0019]如圖2所示，提供一種內桁架體系，包括一橫截面為十字形的型鋼2，橫截面為Γ形的角鋼4，沿桁架體系縱向設置于角鋼和型鋼腹板上的壓力套筒5，和兩端分別與型鋼腹板上的壓力套筒及角鋼上的壓力套筒固定連接的拉桿3，所述角鋼呈四邊形分布，位于某個假想的四邊形的四角處，從整體上看，角鋼可圍成一個正方形的柱體。在該實施例中，角鋼為等邊角鋼。
[0020]進一步的，轉到圖3，描述本發明的制備上述型鋼-鋼管混凝土十字形柱的方法，包括如下步驟:
步驟1.預備外包鋼管、型鋼、角鋼和套筒；
步驟2.在型鋼的各腹板區域和角鋼的兩側面焊接套筒，在型鋼各腹板區域上的套筒沿型鋼的縱向分布，套筒距型鋼中心軸的距離相等，在角鋼兩側面的套筒沿角鋼的縱向分布；在外包鋼管上焊接加勁肋；
步驟3.安裝拉桿，壓緊套筒，形成穩定的內桁架體系；
步驟4.將內桁架體系吊裝到預定的位置，將型鋼和角鋼與相關結構連接，定位后，將外包鋼管與角鋼焊接固定，并將外包鋼管的底部與外部結構焊接固定；
步驟5.饒筑混凝土，養護至規定齡期。
[0021]通過該施工過程可以看出:本發明的方法避免了在施工中進行繁瑣的配箍工作，利用內桁架技術提高了十字形鋼管的套箍作用效果，實現了鋼管與型鋼的精確定位和安裝。
[0022]從上述實施例可以看出:鋼管混凝土柱的外包鋼管可起到