1.本實用新型涉及土木工程領域，具體為一種高承載力的薄壁不銹鋼管混凝土柱構件。

　　背景技術：

　　2.薄壁不銹方鋼管混凝土柱是在之前碳素薄壁鋼管混凝土柱的基礎上演變而來，其通過將外部碳素鋼改變為不銹鋼，從而讓鋼管混凝土柱獲得更高的承載能力，變形能力，耐腐蝕性能、防火性能，同時減少壁厚達到降低造價和焊接容易的目的；方形鋼管由于在節點連接方面比圓形鋼管更有優勢，所以其在建筑工程中應用廣泛。

　　3.在薄壁方鋼管混凝土柱中，由于薄壁方鋼管四邊中部約束的不足，導致方鋼管中部非約束區域較大無法對核心混凝土提供較多的約束，從而導致柱在壓力下鋼管屈服過早；又由于在薄壁構件中混凝土是主要受力部分，在混凝土強度較低時，核心混凝土強度不高就會導致混凝土比較容易被壓碎。其構件在荷載達到一定程度后鋼管先過早發生屈服，之后由于核心混凝土自身強度不高同時外鋼管無法提供比較多的約束從而被壓碎，進而導致方鋼管中部外鼓嚴重，嚴重降低構件承載能力，不能比較好的發揮鋼管混凝土柱的承載潛能，很有可能危害建筑的安全。碳素鋼管沒有很好的抗腐蝕性能，在有較強腐蝕性的環境中時，需要在其表面涂抹防銹漆，從而會增加相應的成本。針對上述存在的技術問題，因此非常有必要設計一種高承載力的薄壁不銹鋼管混凝土柱構件以解決上述問題。

　　技術實現要素：

　　4.本實用新型的目的是提供一種高承載力的薄壁不銹鋼管混凝土柱構件，旨在解決現有的混凝土柱承載能力、防局部屈曲能力及抗腐蝕能力差及成本較高的技術問題。

　　5.本實用新型的技術方案為：一種高承載力的薄壁不銹鋼管混凝土柱結構，包括外包方形鋼管和加勁肋，所述外包方形鋼管的四個內側壁縱向上均設置有由兩塊槽型鋼板圍成的矩形框體，兩塊槽型鋼板之間形成缺口；

　　6.所述加勁肋通過缺口與矩形框體插接，加勁肋為t形，加勁肋具有翼緣和腹板，翼緣插入矩形框體內腔，腹板位于矩形框體外，腹板側邊豎向開設若干等間距的卡槽，相鄰兩塊腹板上的卡槽交錯布置，相對的兩塊腹板之間通過卡槽用連接件連接。

　　7.由于上述結構的設置，用連接件將相對的兩塊加勁肋相連接，所以構件中不僅加勁肋能夠通過增加與混凝土的接觸面積加強外包方形鋼管對核心混凝土的約束；當混凝土開始出現裂縫時，加勁肋與混凝土之間就會出現脫黏，承載力會在一定程度上下降，連接件可以通過拉結的方式補充一部分t形加勁肋與混凝土之間由于粘結力下降而下降的承載力以及構件的延性，但是t形加勁肋的腹板上有孔洞的存在，在中部連接件對腹板進行拉結時，可能會導致孔洞角部出現應力集中使角部變形過大，從而無法達到拉結的效果，所以需要在沿水平方向的第一卡槽兩側外壁均焊接矩形鋼片，保證拉力可以通過矩形鋼片盡可能將力均勻的分布在更多的鋼材上防止應力集中，之后由于方鋼管的中部增加了矩形框體，

　　增加了外包方形鋼管非約束區的剛度，使構件的中部不容易發生屈服，并且使外包方形鋼管中部受力較為均勻。由于矩形框體、加勁肋和連接件這三種措施的存在可以降低方鋼管四邊中部的屈曲高度，延緩局部屈服和混凝土壓碎的發生，又由于高強度混凝土擁有較好的抗壓承載力以及較好的粘結力，所以將高強混凝土作為混凝土填充物填充進不銹鋼管中時，不僅可以進一步提高構件的承載能力及延遲混凝土壓碎的出現，而且該可以增強鋼管與混凝土之間的粘結強度，從而達到增強共同受力的目的。由于以上性能，所以該結構可以用于受壓構件及處于周圍有腐蝕介質的環境中，比如超高層的柱、橋墩等。

　　8.所述卡槽為倒l型，卡槽包括沿水平方向的第一卡槽以及沿豎直方向上的第二卡槽，所述連接件通過第一卡槽進入第二卡槽，第一卡槽兩側外壁均焊接矩形鋼片，所述矩形鋼片用于封住第一卡槽。

　　9.由于上述結構的設置，腹板側邊豎向開設的倒l型卡槽，便于倒l型卡槽中的第二卡槽與柱空心空間連接。復合材料放入卡槽后，把矩形鋼片焊接到復合孔中橫向孔洞的兩邊上。

　　10.相鄰兩個卡槽之間的豎向間距為第一卡槽長度的兩倍，連接件的寬度小于或者等于第二卡槽的長邊長度。

　　11.由于上述結構的設置，可以保證不同方向的連接件可以各自受力，并且可以盡量保證方鋼管柱上的每個部位受力均勻。

　　12.所述外包方形鋼管內腔填充混凝土，矩形框體內腔填充自密實混凝土。

　　13.所述加勁肋、矩形框體和外包方形鋼管的高度均相等，加勁肋和矩形框體的軸心線與外包方形鋼管的軸心線均重合。

　　14.外包方形鋼管為ldx2101雙相體不銹鋼薄壁鋼管，連接件為碳纖維布或扁鋼，加勁肋為碳素鋼。

　　15.由于上述結構的設置，ldx2101雙相體不銹鋼有很好的抗腐蝕性能、耐磨性能和機械強度，所以把雙相不銹鋼作為外包鋼管，可有效的保護構件，減少外界因素對構件的影響，并且可以加強對核心混凝土的約束，提高構件的承載能力。

　　16.綜上所述，本實用新型的有益效果在于：

　　17.1、本實用新型很好的繼承了傳統構件的優點，并且由于構件的強約束，所以在保證構件安全的前提下，可以適當降低外包不銹鋼管的壁厚，從而達到降低成本的目的。

　　18.2、本實用新型的混凝土柱不僅外觀美觀且施工簡單，且具有很好的承載能力、防局部屈曲能力及抗腐蝕能力，且建造成本低。

　　附圖說明

　　19.圖1為本實用新型俯視圖。

　　20.圖2為本實用新型加勁肋結構示意圖。

　　21.圖3為本實用連接件與加勁肋的連接順序示意圖。

　　22.圖4為本實用新型連接件、加勁肋與鋼片連接細節示意圖。

　　23.圖5為本實用新型扁鋼與t型加勁肋腹板的連接示意圖。

　　24.圖中：1

　　?

　　外包方形鋼管、2

　　?

　　加勁肋、201

　　?

　　翼緣、202

　　?

　　腹板、203

　　?

　　卡槽、203a

　　?

　　第一卡槽、203b

　　?

　　第二卡槽、3

　　?

　　矩形框體、4

　　?

　　連接件、5

　　?

　　矩形鋼片、6

　　?

　　槽型鋼板、7

　　?

　　扁鋼。

　　具體實施方式

　　25.下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。

　　26.在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”、“順時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

　　27.此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本實用新型的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

　　28.在本實用新型中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接或可以互相通訊；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

　　29.在本實用新型中，除非另有明確的規定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

　　30.實施例1；

　　31.本實用新型提供一種高承載力的薄壁不銹鋼管混凝土柱構件，包括外包方形鋼管1和加勁肋2，所述外包方形鋼管1的四個內側壁縱向上均設置有由兩塊槽型鋼板6圍成的矩形框體3，兩塊槽型鋼板6之間形成缺口；

　　32.所述加勁肋2通過缺口與矩形框體3插接，加勁肋2為t形，加勁肋2具有翼緣201和腹板202，翼緣201插入矩形框體3內腔，腹板202位于矩形框體3外，腹板202側邊豎向開設若干等間距的卡槽203，相鄰兩塊腹板202上的卡槽203交錯布置，相對的兩塊腹板202之間通過卡槽203用連接件4連接。所述卡槽203為倒l型，卡槽203包括沿水平方向的第一卡槽203a以及沿豎直方向上的第二卡槽203b，所述連接件4通過第一卡槽203a進入第二卡槽203b，第一卡槽203a兩側外壁均焊接矩形鋼片5，所述矩形鋼片5用于封住第一卡槽203a。外包方形鋼管1采用方形的ldx2101雙相體不銹鋼管，加勁肋2采用碳素鋼板，連接件4為碳纖維布，卡槽203為倒l型復合卡槽，連接件4采用碳纖維布，構件組裝好后外包方形鋼管1內腔填充高強混凝土，矩形框體3內腔填充自密實混凝土。

　　33.外包方形鋼管1應用四塊等厚的不銹鋼板通過全熔透坡口焊焊接在一起，槽型鋼

　　板6與外包方形鋼管1內側采用角焊縫進行焊接，槽型鋼板可以用鋼板與l型鋼焊接成槽形截面，這些材料可以用過剩的型鋼，從而達到消耗過剩型鋼產能的目的。

　　34.連接件4需在安裝前應確定長度，主要是保證連接件4的碳纖維布盡可能是處于直線狀態；在安裝連接件4碳纖維布前應先確定其兩端的接頭部位的碳纖維浸漬膠已有足夠的粘結強度，之后可直接將碳連接件4的纖維布通過卡槽203中的第一卡槽203a進入第二卡槽203b，之后將矩形鋼片5焊接到第一卡槽203a的兩側面，封住第一卡槽203a，保證t形加勁肋腹板的受力性能，其中矩形鋼片5只需要封住第一卡槽203a，其大小可以根據現場情況而定。

　　35.相鄰兩個卡槽203之間的豎向間距為第一卡槽203a長度的兩倍，卡槽203距離加勁肋2端部應大于20mm，不同方向加勁肋上的卡槽203應該交錯布置，這樣布置可以保證不同方向的連接件4可以各自受力，并且可以盡量保證方鋼管柱上的每個部位受力均勻。連接件4的寬度小于或者等于第二卡槽203b的長邊長度，其主要是為了保證連接件4碳纖維布在受力時不會出現碳纖維布兩兩之間出現相互切割現象，碳纖維布4之間的距離及矩形孔的寬度可以根據實際情況進行設計確定，并且卡槽203應該沿著豎向方向布置在t形加勁肋2腹板的側邊，能夠保證在碳纖維布4拉結t形加勁肋2時，t形加勁肋2的腹板不會出現受拉破壞。

　　36.外包方形鋼管1內腔填充混凝土，矩形框體3內腔填充自密實混凝土。將連接好碳纖維布4的四塊t形加勁肋2分別插入矩形框體3，之后澆筑高強混凝土時，應在柱的四個角進行澆筑并在混凝土澆筑完后將振搗器插入到柱的四角進行振搗。再將自密實混凝土澆筑進矩形框體3，由于矩形框體3內腔該空間不大，不容易插入振搗器，而自密實混凝土可以很好的解決這個問題，同時還可以一定程度增大非約束區域的剛度。

　　37.所述加勁肋2、矩形框體3和外包方形鋼管1的高度均相等，加勁肋2和矩形框體3的軸心線與外包方形鋼管1的軸心線均重合。在外包方形鋼管1內填充高強混凝土，可以保證外包鋼管只向外屈服，由于加勁肋2上有卡槽3，所以混凝土可以自動填充加勁肋上的卡槽3形成混凝土隼,從而可以進一步降低方鋼管四邊的屈服；由于高強混凝土本身有比較好的抗壓性能，在較大的壓力下不容易被壓碎，從而一定程度上保證了鋼管柱中各構件的共同工作能力，增加不銹鋼管柱的承載能力。

　　38.由于ldx2101雙相體不銹鋼管具有很好的抗氯離子應力腐蝕開裂的能力，所以本構件中的槽鋼和矩形剛片也可換成ldx2101，又由于碳纖維布本來就有很好的抗腐蝕能力，所以也可以將混凝土中的河沙換為海沙，從而達到讓沿海城市就地取材的目的。

　　39.實施例2：

　　40.如圖5所示，本實施例與實施例1的不同之處在于：本實例是基于實例1所述連接件4，其特征在于：所述連接件為扁鋼7，其中部扁鋼7的焊接過程與焊接小鋼片的過程基本相同，進一步，扁鋼連接件的端部超過加勁肋202的中線，扁鋼與t型加勁肋2的腹板采用焊縫進行連接。

　　41.以上僅為本實用新型的具體實施例，但本實用新型的技術特征并不局限于此。任何以本實用新型為基礎，為解決基本相同的技術問題，實現基本相同的技術效果，所作出的簡單變化、等同替換或者修飾等，皆涵蓋于本實用新型的保護范圍之中。

　　技術特征：

　　1.一種高承載力的薄壁不銹鋼管混凝土柱構件，其特征在于：包括外包方形鋼管(1)和加勁肋(2)，所述外包方形鋼管(1)的四個內側壁縱向上均設置有由兩塊槽型鋼板(6)圍成的矩形框體(3)，兩塊槽型鋼板(6)之間形成缺口；所述加勁肋(2)通過缺口與矩形框體(3)插接，加勁肋(2)為t形，加勁肋(2)具有翼緣(201)和腹板(202)，翼緣(201)插入矩形框體(3)內腔，腹板(202)位于矩形框體(3)外，腹板(202)側邊豎向開設若干等間距的卡槽(203)，相鄰兩塊腹板(202)上的卡槽(203)交錯布置，相對的兩塊腹板(202)之間通過卡槽(203)用連接件(4)連接。2.根據權利要求1所述的一種高承載力的薄壁不銹鋼管混凝土柱構件，其特征在于：所述卡槽(203)為倒l型，卡槽(203)包括沿水平方向的第一卡槽(203a)以及沿豎直方向上的第二卡槽(203b)，所述連接件(4)通過第一卡槽(203a)進入第二卡槽(203b)，第一卡槽(203a)兩側外壁均焊接矩形鋼片(5)，所述矩形鋼片(5)用于封住第一卡槽(203a)。3.根據權利要求1所述的一種高承載力的薄壁不銹鋼管混凝土柱構件，其特征在于：相鄰兩個卡槽(203)之間的豎向間距為第一卡槽(203a)長度的兩倍，連接件(4)的寬度小于或者等于第二卡槽(203b)的長邊長度。4.根據權利要求1所述的一種高承載力的薄壁不銹鋼管混凝土柱構件，其特征在于：所述外包方形鋼管(1)內腔填充混凝土，矩形框體(3)內腔填充自密實混凝土。5.根據權利要求1所述的一種高承載力的薄壁不銹鋼管混凝土柱構件，其特征在于：所述加勁肋(2)、矩形框體(3)和外包方形鋼管(1)的高度均相等，加勁肋(2)和矩形框體(3)的軸心線與外包方形鋼管(1)的軸心線均重合。6.根據權利要求1所述的一種高承載力的薄壁不銹鋼管混凝土柱構件，其特征在于：外包方形鋼管(1)為ldx2101雙相體不銹鋼薄壁鋼管，連接件(4)為碳纖維布或扁鋼，加勁肋(2)為碳素鋼。

　　技術總結

　　本實用新型公開了一種高承載力的薄壁不銹鋼管混凝土柱構件，包括外包方形鋼管和加勁肋，外包方形鋼管的四個內側壁縱向上均設置有由兩塊槽型鋼板圍成的矩形框體，兩塊槽型鋼板之間形成缺口；加勁肋通過缺口與矩形框體插接，加勁肋為T形，加勁肋具有翼緣和腹板，翼緣插入矩形框體內腔，腹板位于矩形框體外，腹板側邊豎向開設若干等間距的卡槽，相鄰兩塊腹板上的卡槽交錯布置，相對的兩塊腹板之間通過卡槽用連接件連接。本實用新型的混凝土柱不僅外觀美觀且施工簡單，且具有很好的承載能力、防局部屈曲能力及抗腐蝕能力，由于構件的強約束，所以在保證構件安全的前提下，可以適當降低外包不銹鋼管的壁厚，從而達到降低成本的目的。的。的。

　　技術研發人員：陶忠 韓東吉 方維遠 葉晉源 冼樂勇 裴玉磊

　　受保護的技術使用者：昆明理工大學

　　技術研發日：2021.06.18

　　技術公布日：2022/1/4