一种钢管内侧加t形加劲型肋钢管混凝土柱
阅读说明：本技术 一种钢管内侧加t形加劲型肋钢管混凝土柱 (Steel pipe concrete column with T-shaped stiffening rib on inner side of steel pipe ) 是由 黄宏 胡文斌 曾建涛 戴雨祺 于 2021-08-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种钢管内侧加T形加劲型肋钢管混凝土柱,钢管内侧加T形加劲型肋钢管混凝土柱包括：钢管,钢管为方钢管,钢管内部填充混凝土；T形加劲型肋,T形加劲型肋嵌设于方钢管内部并沿钢管的高度方向延伸。本发明在钢管管壁内侧沿每边设置纵向T形加劲型肋,形成带劲肋方钢管混凝土柱,延缓管壁局部屈曲,增强管壁对混凝土的约束,提高了构件承载力和变形性能,有利于发挥钢-混凝土两种材料性能。(The invention discloses a steel pipe concrete column with a T-shaped stiffening rib on the inner side of a steel pipe, which comprises the following components: the steel pipe is a square steel pipe, and concrete is filled in the steel pipe; and the T-shaped stiffening rib is embedded in the square steel pipe and extends along the height direction of the steel pipe. According to the invention, the longitudinal T-shaped stiffening ribs are arranged along each edge on the inner side of the pipe wall of the steel pipe to form the square steel pipe concrete column with the ribs, so that the local buckling of the pipe wall is delayed, the restraint of the pipe wall on concrete is enhanced, the bearing capacity and the deformation performance of the member are improved, and the performance of two materials of steel and concrete is favorably exerted.)
技术领域
本发明涉及一种钢管内侧加T形加劲型肋钢管混凝土柱，属于建筑结构技术领域。
背景技术
钢管混凝土就是把混凝土灌入钢管中并捣实而形成的一种组合结构。众所周知，混凝土的抗压强度高，但抗弯能力很弱；钢材的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。通过钢管和混凝土的组合，既弥补了两种材料各自的缺点，又充分发挥二者的优点，使得“1+1>2”的效果。
钢管混凝土中外包的钢管除直接承担外荷载外，还可以为内填混凝土提供侧向约束，提高混凝土的变形能力。内填混凝土也能为钢管提供侧向支撑，增强钢管的局部稳定性能，避免或延缓钢管发生局部屈曲，使钢管性能得到充分发挥。
方钢管混凝土约束作用主要集中在混凝土截面的角部和核心部位。从而导致构件约束稍差。尤其宽厚比(B/t)较大的方钢管混凝土构件，在压力作用下其管壁较易产生向外的局部屈曲，从而进一步降低了构件的承载力。故方形钢管混凝土结构的承载力、延性较低，且管壁易发生局部屈曲，使得钢材和混凝土的强度不能充分利用。
因而，有必要在钢管管壁内侧沿每边设置纵向T形加劲型肋,形成带肋方钢管混凝土柱,延缓管壁局部屈曲,增强管壁对混凝土的约束, 提高了构件承载力和变形性能,有利于发挥钢-混凝土两种材料性能。
发明内容
本发明的目的是防止或延缓方钢管混凝土结构中钢管过早屈曲，提高钢管对混凝土的约束效应，因而在方钢管内壁加设加T形加劲型肋钢板可以提高钢管对核心混凝土约束，加T形加劲型肋管壁的屈曲受到内部混凝土及T形加劲型肋的双重约束,一方面,由于内填混凝土的作用,加T形加劲型肋管壁也只能发生向外的局部屈曲,另一方面,由于T形加劲型肋嵌固在混凝土中,纵向T形加劲型肋为钢管提供了一个支承点,限制了管壁的向外屈曲。可有效地延缓管壁的屈曲，增大钢管管壁与混凝土的接触面积和相互咬合力，提高钢管柱的受力性能，增强了钢混组合效应，使两种材料的性能都能得到充分发挥。
本发明的具体实施方案是：一种钢管内侧加T形加劲型肋钢管混凝土柱，包括钢管、钢管内部填充柱状混凝土以及T形加劲型肋。所述柱状混凝土外壁与和钢管内壁贴合，柱状混凝土与钢管截面呈方形。所述带T形加劲型肋方钢管是由4块壁板和4个纵向T形肋板焊接而成。
作为优选，所述的一种钢管内侧加T形加劲型肋钢管混凝土柱纵向T形肋与钢管的材料都为Q345钢材。
作为优选，所述的一种钢管内侧加T形加劲型肋钢管混凝土柱T形肋的翼缘腹板的厚度与钢管的厚度相同，均为3mm。
作为优选，所述的一种钢管内侧加T形加劲型肋钢管混凝土柱纵向T形加劲型肋长度为钢管的1/3且位于钢管中间。
作为优选，所述的一种钢管内侧加T形加劲型肋钢管混凝土柱钢板拼焊时采用熔透的角焊缝形式。
作为优选，所述的一种钢管内侧加T形加劲型肋钢管混凝土柱方钢管截面边长、T形加劲型肋腹板长与T形加劲型肋翼缘长的比例为10：3：2。
本发明优点在于：方钢管中填充混凝土后,内部混凝土的存在使得钢管的屈曲模式与空方钢管有所不同,钢管内部混凝土的存在将会阻止钢管向内产生凹曲,因此方钢管混凝土柱在轴向压力作用下其管壁只能发生向外的局部屈曲。对于钢管内侧加T形加劲型肋钢管混凝土柱,由于纵肋的存在,管壁屈曲与普通方钢管混凝土柱不同。加T形加劲型肋管壁的屈曲受到内部混凝土及T形加劲型肋的双重约束,一方面,由于内填混凝土的作用,加T形加劲型肋管壁也只能发生向外的局部屈曲,另一方面,由于T形加劲型肋嵌固在混凝土中,纵向T形加劲型肋为钢管提供了一个支承点,限制了管壁的向外屈曲。
T形加劲型肋可以显著提高方钢管混凝土承载力，核心混凝土能被更有效的约束，钢管壁的局部鼓曲得以延缓，材料强度得到了充分利用，试件承载力提高；中长柱受长细比影响的轴心受压稳定系数得到提高，从而也提高了中长柱的承载力。
在正常使用状态下，降低钢管厚度并不影响其对核心混凝土的约束作用，而在火灾中，高温致使构件材料强度降低，当钢管厚度减小的情况下，钢管表面易产生局部鼓曲，从而降低钢管对混凝土的约束能力，若是在钢管内壁设置钢筋T形加劲型肋，通过约束钢管平面外位移，最大限度的减少构件因高温造成的力学性能损失，延长构件耐火极限。此外添加T形加劲型肋还可以改善构件的延性性能，防止建筑在火灾下突然倒塌，给灭火救灾赢得宝贵时间或在后期降低结构的修复难度。
附图说明
图1为钢管内侧加T形加劲型肋钢管混凝土柱截面示意图。
图2为钢管内侧加T形加劲型肋钢管混凝土柱立面示意图。
在图1和图2中，1、混凝土，2、T形肋，3、方形钢管。
具体实施方式
本发明提供一种钢管内侧加T形加劲型肋钢管混凝土柱，下面通过附图说明和具体实施方式对本发明做进一步地说明。
在制作带T形加劲型肋方钢管时，先按预定的尺寸切割下四块用于制作管壁的钢板，然后沿纵向在其预定位置焊接T形加劲型肋，再拼焊成钢管。由于钢板较薄，钢板拼焊时采用熔透的角焊缝形式。试件制作过程中所有的焊接工作均使用二氧化碳保护焊进行焊接，并保证焊缝质量，以减小焊接残余应力和残余变形对试验结果的影响。试件加工两个板厚为 10mm 的方形钢板作为试件的盖板，盖板和方钢管采用角焊缝进行连接，空钢管两端要打磨平整，盖板和空钢管的几何中心对中，先在空钢管一端将盖板焊上，另一端等混凝土浇灌之后再焊接。
采用人工搅拌配制混凝土，浇注时将方钢管竖立，从顶部分层灌入混凝土，并用插入式振捣棒进行振捣或在钢管表面进行敲击（伸入钢管内部进行完全振捣，在试件的底部同时用振捣棒在钢管的外部进行侧振，使之密实）。试件养护方法为自然养护，两周后凿去混凝土表面浮浆，再用高强环氧砂浆将混凝土表面与钢管管面抹平，待其硬化后打磨平整，然后焊上上盖板，以保证钢管和核心混凝土在受荷初期就能共同受力。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明的技术方案的精神和范围，其均应涵盖于本发明权利要求书的保护范围中。
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