内环式钢管再生块体混凝土装配结构转让专利
申请号 : CN201611217364.0
文献号 : CN106703196B
文献日 : 2018-01-12
发明人 : 刘琼祥 , 刘伟 , 刘智敏
申请人 : 深圳市建筑设计研究总院有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种内环式钢管再生块体混凝土装配结构,其特征在于,包括:
主钢管,所述主钢管内填充有再生块体和普通混凝土;
加强环板,所述加强环板固设于所述主钢管内,所述加强环板与所述主钢管的水平线之间的夹角不小于5°,所述加强环板与所述主钢管的连接处形成连接节点区域,所述连接节点区域设置有节点区钢管,所述节点区钢管与所述主钢管连通设置,所述节点区钢管的壁厚大于所述主钢管的壁厚;以及至少一根钢梁,所述至少一根钢梁连接于所述主钢管的外周,并沿所述主钢管的外周向外延伸,所述至少一根钢梁与所述主钢管的连接处位于所述连接节点区域内。
2.根据权利要求1所述的内环式钢管再生块体混凝土装配结构,其特征在于,所述节点区钢管在所述连接节点区域一端的延伸高度为第一阈值,所述节点区钢管在所述连接节点区域另一端的延伸高度为第二阈值;
其中,所述第一阈值的取值是以不小于第一直径的二分之一为依据的,所述第二阈值是以不小于所述第一直径的二分之一为依据的;
其中,所述第一直径为所述主钢管的外径。
3.根据权利要求1或2所述的内环式钢管再生块体混凝土装配结构,其特征在于,在所述节点区钢管的外径与所述主钢管的外径相等的情况下,所述节点区钢管的壁厚比所述主钢管的壁厚大2mm以上。
4.根据权利要求1或2所述的内环式钢管再生块体混凝土装配结构,其特征在于,所述节点区钢管的套箍系数为1.0~2.0;
当所述主钢管及所述节点区域位于重要受力区域时,所述主钢管在所述节点区钢管以外的区域的套箍系数为0.5~1.5;
当所述主钢管及所述节点区域位于重要受力区域时,所述主钢管在所述节点区钢管以外的区域的套箍系数为0.8~1.5。
5.根据权利要求1所述的内环式钢管再生块体混凝土装配结构,其特征在于,所述加强环板包括间隔设置的第一环板及第二环板,所述第一环板及第二环板固设于所述主钢管内,所述第一环板及第二环板之间的间隔区域、以及所述第一环板及第二环板与所述主钢管连接的区域均为所述连接节点区域。
6.根据权利要求5所述的内环式钢管再生块体混凝土装配结构,其特征在于,所述第一环板及第二环板的宽度不大于所述主钢管的外径的三分之一。
7.根据权利要求5或6所述的内环式钢管再生块体混凝土装配结构,其特征在于,所述至少一根钢梁包括腹板及连接于所述腹板两端的翼板,两所述翼板的两端分别对应所述第一环板及第二环板设置,所述内环式钢管再生块体混凝土装配结构还包括至少一根悬臂梁段,所述至少一根悬臂梁段包括悬臂腹板及连接于所述悬臂腹板两端的悬臂翼板,所述悬臂腹板的一侧与所述主钢管的外周连接,所述腹板连接于所述悬臂腹板的另一侧,两所述翼板分别连接于两所述悬臂翼板。
8.根据权利要求7所述的内环式钢管再生块体混凝土装配结构,其特征在于,所述第一环板及第二环板的厚度不小于所述翼板的厚度。
9.根据权利要求1所述的内环式钢管再生块体混凝土装配结构,其特征在于,所述加强环板上开设有若干排气孔,且所述排气孔的直径不小于50mm。
10.根据权利要求1所述的内环式钢管再生块体混凝土装配结构,其特征在于,所述再生块体填充于所述主钢管内部,所述普通混凝土填充于所述再生块体与所述主钢管之间的间隙处。
11.根据权利要求10内环式钢管再生块体混凝土装配结构,其特征在于,所述再生块体为旧有建筑物、旧有构筑物、旧有道路、旧有桥梁或旧有堤坝去除全部或部分钢筋之后的废旧混凝土。
12.根据权利要求1所述的内环式钢管再生块体混凝土装配结构,其特征在于,所述再生块体对所述主钢管内填充的全部混凝土的质量替代率为20%~35%。
13.根据权利要求1所述的内环式钢管再生块体混凝土装配结构,其特征在于,所述主钢管的横截面形状为圆形或者多边形中的任意一种。
说明书 :
内环式钢管再生块体混凝土装配结构
技术领域
背景技术
运往郊外堆放或填埋。
环境破坏和资源消耗,而制成混凝土所需要的水泥,在生产过程中会排放大量的污染气体
和粉尘,也会造成环境污染。
发明内容
管连通设置,所述节点区钢管的壁厚大于所述主钢管的壁厚;以及
所述连接节点区域位于重要受力区域时,所述主钢管的套箍系数可为0.8~1.5;当所述主
钢管及所述连接节点区域位于非重要受力区域时,所述主钢管的套箍系数可为0.5~1.5。
述第一环板及第二环板与所述主钢管连接的区域均为所述连接节点区域。
土装配结构还包括至少一根悬臂梁段,所述至少一根悬臂梁段包括悬臂腹板及连接于所述
悬臂腹板两端的悬臂翼板,所述悬臂腹板的一侧与所述主钢管的外周连接,所述腹板连接
于所述悬臂腹板的另一侧,两所述翼板分别连接于两所述悬臂翼板。
建筑结构的外观装饰效果;此外,利用钢梁连接在主钢管外壁面,施工方便快捷,能够实现
现场装配钢梁、浇筑混凝土的工序,施工速度快、传力明确且施工质量可控。
堆填,避免造成环境、水质及土壤的污染。
源。
附图说明
具体实施方式
域普通技术人员而言,可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
少一根钢梁30,该主钢管10内填充有再生块体11和普通混凝土12。该加强环板20设于主钢
管10内,该加强环板20与主钢管10的连接处形成连接节点区域21,该连接节点区域21设有
节点区钢管22,该节点区钢管22与该主钢管10连通设置,该节点区钢管22的壁厚大于该主
钢管10的壁厚。该至少一根钢梁30连接于主钢管10的外周,且沿该主钢管10的外周向外延
伸。该至少一根钢梁30与主钢管10的连接处位于该连接节点区域21内。
管壁厚的方式,提高连接节点区域21的强度及延性,有利于提高内环式钢管再生块体混凝
土装配结构的抗震性能。
度下,该主钢管10的壁厚相较于一般的钢管的壁厚小。优选地,该主钢管10的外径通常不小
于600mm,以确保其结构强度及后续的浇筑质量。
块体11为将旧有建筑物、旧有构筑物、旧有道路、旧有桥梁或旧有堤坝拆除所得的混凝土去
除保护层、纵筋、箍筋之后的核心部分。例如,本实施中选用的再生块体11选用旧有建筑物
去除全部或部分钢筋之后的废旧混凝土。当然,在其他实施例中,该再生块体11还可选用旧
有构筑物、旧有桥梁或旧有道路拆除去除掉钢筋之后的废旧混凝土。
除掉保护层、纵筋等的废旧混凝土后还需要进行破碎、筛分、净化等过程中所消耗的大量能
源,同时也能够节省配置得到再生骨料混凝土耗费的大量水、水泥和能源。
充比例。具体地,该再生块体11对该主钢管10内填充的全部混凝土的质量替代率为20%~
35%,即,当在该主钢管10内填充再生块体11和普通混凝土12时,该再生块体11占该全部混
凝土总质量的20%~35%。优选地,该再生块体11对该主钢管10内填充的全部混凝土的质
量替代率为20%、25%、30%或者35%等,以保证该再生块体11的浇筑质量,且实现对废旧
混凝土以再生块体11的形式进行再利用的同时,也能够满足内环式钢管再生块体混凝土装
配结构的结构强度要求。
土壤等的污染。
时,该普通混凝土12还应该填充于各再生块体11间的间隙内,从而使再生块体11与普通混
凝土12能够形成整体,进而形成再生块体混凝土,从而满足内环式钢管再生块体混凝土装
配结构的强度要求。具体的,在填充时,先在主钢管10内填充部分普通混凝土12,再将再生
块体11与普通混凝土12交替填入主钢管10内,同时采用搅拌工具对该普通混凝土12及再生
块体11进行搅拌,直至填满该主钢管10。
连接壁厚较小的钢管,该壁厚较大的钢管所在的位置即形成该节点区钢管22。
该主钢管10的外径相等的情况下,该节点区钢管22的壁厚比该主钢管10的壁厚大2mm以上。
例如,当该主钢管10的外径与该节点区钢管22的外径均为800mm时,该节点区钢管22的壁厚
可选择为16mm,该主钢管10的壁厚可选择为10mm、12mm、13mm或者14mm等。
伸。具体地,该节点区钢管22在该连接节点区域21一端的延伸高度为第一阈值,该节点区钢
管22在该连接节点区域21另一端的延伸高度为第二阈值。如图4中箭头所示,该连接节点区
域21一端为沿竖直方向向上的一端,该连接节点区域21的另一端为沿竖直方向向下的一
端。该第一阈值的取值是以不小于第一直径的二分之一为依据的,该第二阈值的取值是以
不小于该第一直径的二分之一为依据的,且该第一直径为该主钢管10的外径。即,该节点区
钢管22能够沿该连接节点区域21向上延伸该主钢管10的外径的一半,该节点区钢管22能够
沿该连接节点区域21向下延伸该主钢管10的外径的一半。例如,当该主钢管10的直径为
800mm时,即,该第一直径为800mm,此时,该节点区钢管22能够沿该连接节点区域21向上延
伸400mm,该节点区钢管22能够沿该连接节点区域21向下延伸400mm。可以理解的是,在其他
实施例中,该第一直径的取值可根据实际施工的情况进行选择,该节点区钢管22在该连接
节点区域21向上及向下延伸的高度取决于该第一直径的取值。
以反映节点区域钢管22与其内部再生块体11和普通混凝土12的组合作用水平。例如,当该
节点区钢管22的套箍系数选用2.0时,套箍系数最大,在受力过程中,节点区钢管22对其内
部填充的再生块体11及普通混凝土12提供较大的约束作用,此时,该内环式钢管再生块体
混凝土装配结构的整体强度和延性相对较强;反之,当该节点区钢管22的套箍系数选用1.0
时,套箍系数最小,在受力过程中,节点区钢管22对其内部填充的再生块体11及普通混凝土
12的约束作用较小,此时,该内环式钢管再生块体混凝土装配结构的整体强度和延性相对
较弱。因此,利用该套箍系数,能够准确地反映出钢管和混凝土之间的组合作用水平。
构体系的非重要受力区域时,该主钢管10的套箍系数为0.5~1.5。即,当该主钢管10及该连
接节点区域21位于整个建筑结构体系的重要受力区域时,其在套箍系数最大时对其内填充
的再生块体11和普通混凝土12的约束作用最大,在套箍系数最小时对其内填充的再生块体
11和普通混凝土12的约束作用最小。因此,当该主钢管10及连接节点区域21位于整个建筑
结构体系的重要受力区域时,该主钢管10的套箍系数可优选为0.9~1.3。当该主钢管10及
该连接节点区域21位于整个建筑结构体系的非重要受力区域时,该主钢管10的套箍系数可
优选为0.6~1.3。
10的内壁面上,以确保该加强环板20与该主钢管10之间的连接紧密性。优选地,该加强环板
20的外环形状可与该主钢管10相适配,以便于设置在该主钢管10内。例如,当该主钢管10为
圆管时,该加强环板20的外环形状为圆形。而当该主钢管10为正方形、矩形、六边形或者八
边形等多边形形状时,该加强环板20的外环形状为与该主钢管10的形状相匹配的正方形、
矩形、六边形或者八边形等。可以理解的是,该加强环板20的内环形状也可以为圆形、正方
形、矩形、五边形、六边形或者八边形等。
一环板23与第二环板24与主钢管10的内壁面连接的区域均形成该连接节点区域21。优选
地,该第一环板23及第二环板24之间的间距是以该至少一根钢梁30的高度为依据的。
1200mm时,该第一环板23及第二环板24的宽度应不大于400mm。
进主钢管10内,确保再生块体11及普通混凝土12的浇筑质量。
环板24上均开设有排气孔25,从而确保主钢管10内的空气的顺利排放,进而保证混凝土的
浇筑质量。
小于5°,该第二环板24在该主钢管10内沿水平方向上的夹角不小于5°,以防止在浇筑混凝
土时,在该第一环板23及第二环板24之间或其下方出现空洞,确保混凝土的浇筑质量。
高该内环式钢管再生块体混凝土装配结构的整体承载力及该连接节点区域的能量耗散能
力,抗震延性好。
对应设置。具体地,该至少一根悬臂梁段40沿纵向方向上的截面形状为“工”字形。即,该至少一根悬臂梁段40包括悬臂腹板41及连接于悬臂腹板41两端的两悬臂翼板42,该悬臂腹板
41的一侧与主钢管10的外周连接,该悬臂翼板42的一侧连接于该主钢管10的外周,且该两
个悬臂翼板42的两端分别对应第一环板23及第二环板24设置,即,两个悬臂翼板42在该主
钢管10外周上的连接位置与该第一环板23及第二环板24在该主钢管10上的连接位置对应
设置。优选地,该悬臂腹板41通过角焊缝的焊接方式与主钢管10连接,该悬臂翼板42通过全
熔透坡口焊缝连接该主钢管10的外壁面上。该两个悬臂翼板42的端部可采用加宽设计,从
而能够有效转移塑性铰,避免该悬臂梁段40与主钢管10之间的连接被破坏。
30与主钢管10的连接位置位于该连接节点区域21内,两根钢梁30之间的夹角为180°。以理
解的是,在其他实施例中,该钢梁30还可为一根、三根、四根、五根、六根或者更多根等,视具体施工要求设定。
侧分别连接于该两个悬臂翼板42上。具体地,该腹板31通过高强螺栓及双连接板33与该悬
臂腹板41连接。该两翼板32可通过等强焊接的方式分别焊接于两悬臂腹板42上,以确保该
钢梁30的剪力与弯矩的有效传递。
资源;将加强环板设置在主钢管内,不仅能够减少对主钢管外壁面的建筑面积占用,还能够
加强钢梁与主钢管的连接强度;同时采用装配式结构,能够实现现场装配钢梁、浇筑混凝土
的工序,施工速度快、传力明确且施工质量可控;此外,在加强环板与主钢管之间的连接处
形成连接节点区域,并使得连接节点区域处的节点区钢管的壁厚相较于主钢管其他位置的
壁厚加强,从而能够提高该连接节点区域的强度及延性,实现“强节点”的构造要求,有利于提高该内环式钢管再生块体混凝土装配结构的抗震性能及整体的结构强度。
是用于帮助理解本发明的内环式钢管再生块体混凝土装配结构及其核心思想;同时,对于
本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之
处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。