本實(shí)用新型涉及組合結(jié)構(gòu)建筑領(lǐng)域，具體為一種半裝配式超高強(qiáng)鋼管注漿疊合柱結(jié)構(gòu)，制作的半裝配式超高強(qiáng)鋼管注漿疊合柱可用于高層、超高層建筑中的承重結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨著社會的發(fā)展，出現(xiàn)了越來越多的高層和超高層建筑。這種建筑，由于樓層較高，因此要求用于承重的柱具有很高的承載能力。在柱承載能力相同時(shí)，用于承重的柱的強(qiáng)度越高，柱的橫截面面積就越小，占用的建筑面積就越小，會留出更多使用空間。因此，研發(fā)高強(qiáng)柱，一直是建筑領(lǐng)域的重要方向之一。同時(shí)，減少建筑施工污染，追求綠色建筑也是近些年建筑領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。為此，提出半裝配式超高強(qiáng)鋼管注漿疊合柱結(jié)構(gòu)及制作方法，該疊合柱具有很高的強(qiáng)度，可達(dá)到一般混凝土疊合柱強(qiáng)度的3倍以上，并且可部分采用裝配的方法，符合綠色建筑的的發(fā)展要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種半裝配式超高強(qiáng)鋼管注漿疊合柱結(jié)構(gòu)，更好的滿足實(shí)際高層、超高層建筑工程豎向承重結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工需要。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

一種半裝配式超高強(qiáng)鋼管注漿疊合柱結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括：鋼管柱、注漿孔、排氣孔、通氣口、連接隔板、灌漿料、坡口、縱向鋼筋、箍筋、混凝土、縱向鋼筋連接套筒，具體結(jié)構(gòu)如下：

鋼管柱的上端和下端做成坡口，鋼管柱的上部側(cè)面設(shè)置注漿孔，下部側(cè)面設(shè)置排氣孔；鋼管柱內(nèi)填充灌漿料；排氣孔靠近灌漿料的一端密封，在排氣孔的側(cè)面設(shè)置通氣口，通氣口朝下；

在鋼管柱的靠近注漿孔的端面設(shè)置連接隔板，連接隔板的外直徑與鋼管柱的內(nèi)直徑相同，其中環(huán)形連接隔板沿厚度方向，環(huán)形連接隔板的一半在鋼管柱內(nèi)，環(huán)形連接隔板的另一半露出鋼管柱，露出的部分在連接另一鋼管柱時(shí)，伸入另一鋼管柱；

鋼管柱外側(cè)四周布置縱向鋼筋，箍筋綁扎于縱向鋼筋上。

所述的半裝配式超高強(qiáng)鋼管注漿疊合柱結(jié)構(gòu)，在一個(gè)鋼管柱與另一個(gè)鋼管柱連接時(shí)，位于上部灌注灌漿料的鋼管柱靠近排氣孔的端部，與位于下部灌注灌漿料的鋼管柱對接。

所述的半裝配式超高強(qiáng)鋼管注漿疊合柱結(jié)構(gòu)，兩個(gè)鋼管柱連接時(shí)，采用對接坡口焊接。

所述的半裝配式超高強(qiáng)鋼管注漿疊合柱結(jié)構(gòu)，半裝配式超高強(qiáng)鋼管注漿疊合柱結(jié)構(gòu)的橫截面為圓形或矩形，鋼管柱的橫截面為圓形或矩形，箍筋的橫截面為圓形或矩形，連接隔板橫截面為環(huán)形或矩形。

本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn)及有益效果：

1、本實(shí)用新型的半裝配式超高強(qiáng)鋼管注漿疊合柱結(jié)構(gòu)，與普通鋼管混凝土疊合柱相比，由于內(nèi)置鋼管采用高強(qiáng)鋼管，鋼管內(nèi)的注漿為高強(qiáng)灌漿料，縱筋采用高強(qiáng)鋼筋，混凝土采用高強(qiáng)混凝土，因此其強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般鋼管混凝土疊合柱，可達(dá)到一般混凝土疊合柱強(qiáng)度的3倍以上，可更好的滿足實(shí)際高層、超高層建筑工程豎向承重結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要。

2、本實(shí)用新型的半裝配式超高強(qiáng)鋼管注漿疊合柱結(jié)構(gòu)，在高強(qiáng)鋼管內(nèi)注入高強(qiáng)灌漿料，在高強(qiáng)鋼管外灌入高強(qiáng)混凝土，高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度低于高強(qiáng)灌漿料，在柱的周圍設(shè)置高強(qiáng)縱向鋼筋，更加符合高層、超高層柱的受力要求，即高層、超高層建筑柱的中部以軸心受壓為主，因此在柱中的高強(qiáng)鋼管內(nèi)注入高強(qiáng)灌漿料，四周以受壓或受拉為主，并且受壓強(qiáng)度高于中部，因此四周布置了強(qiáng)度更高的高強(qiáng)縱向鋼筋，材料分配合理。

3、本實(shí)用新型的半裝配式超高強(qiáng)鋼管注漿疊合柱制作方法，與普通鋼管混凝土疊合柱相比，高強(qiáng)鋼管及高強(qiáng)鋼管內(nèi)部灌漿料的注入，高強(qiáng)縱筋和箍筋的綁扎均可在工廠預(yù)制完成，現(xiàn)場施工簡單，安裝快捷，符合綠色節(jié)能建筑的理念。

附圖說明

圖1是高強(qiáng)圓形截面鋼管柱三維圖。

圖2是注入高強(qiáng)灌漿料后高強(qiáng)圓形截面鋼管柱的俯視圖。

圖3是圖2沿A-A方向的剖面圖。

圖4是排氣孔三維圖。

圖5是環(huán)形連接隔板三維圖。

圖6是環(huán)形連接隔板與高強(qiáng)圓形截面鋼管柱焊接的過程圖。

圖7是環(huán)形連接隔板與高強(qiáng)圓形截面鋼管柱焊接后的俯視圖。

圖8是圖7沿B-B方向的剖面圖。

圖9是高強(qiáng)縱向鋼筋的三維圖。

圖10是普通圓形截面箍筋的三維圖。

圖11是高強(qiáng)圓形截面鋼管柱，高強(qiáng)縱向鋼筋和普通圓形截面箍筋組裝完成的三維圖。

圖12是圖11安裝混凝土模具組裝過程的三維圖。

圖13是澆筑混凝土后的高強(qiáng)圓形截面鋼管柱俯視圖。

圖14是圖13沿C-C方向的剖面圖。

圖15是兩個(gè)注漿后的帶環(huán)形隔板的高強(qiáng)圓形截面鋼管柱對接安裝過程的三維圖。

圖16是其它截面形式Ⅰ的半裝配式超高強(qiáng)鋼管注漿疊合柱結(jié)構(gòu)的俯視圖。

圖17是其它截面形式Ⅱ的半裝配式超高強(qiáng)鋼管注漿疊合柱結(jié)構(gòu)的俯視圖。

圖中，1高強(qiáng)圓形截面鋼管柱；2注漿孔；3排氣孔；4通氣口；5環(huán)形連接隔板；6高強(qiáng)灌漿料；7坡口；8高強(qiáng)縱向鋼筋；9普通圓形截面箍筋；10混凝土模具；11高強(qiáng)混凝土；12高強(qiáng)縱向鋼筋連接套筒；13普通矩形截面箍筋；14高強(qiáng)矩形截面鋼管柱；15膠泥或其它封堵材料。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型半裝配式超高強(qiáng)鋼管注漿疊合柱結(jié)構(gòu)的截面形式可以是圓形，也可以是其它截面形式Ⅰ和其它截面形式Ⅱ。如圖1-圖17所示，本實(shí)用新型的半裝配式超高強(qiáng)鋼管注漿疊合柱結(jié)構(gòu)，主要包括：高強(qiáng)圓形截面鋼管柱1、注漿孔2、排氣孔3、通氣口4、環(huán)形連接隔板5、高強(qiáng)灌漿料6、坡口7、高強(qiáng)縱向鋼筋8、普通圓形截面箍筋9、混凝土模具10、高強(qiáng)混凝土11、高強(qiáng)縱向鋼筋連接套筒12、普通矩形截面箍筋13、高強(qiáng)矩形截面鋼管柱14、膠泥或其它封堵材料15，具體結(jié)構(gòu)如下：

如圖1-圖4所示，高強(qiáng)圓形截面鋼管柱1的上端和下端做成坡口7，目的是兩個(gè)高強(qiáng)圓形截面鋼管柱1連接時(shí)，可以采用對接坡口焊。

高強(qiáng)圓形截面鋼管柱1的上部側(cè)面設(shè)置注漿孔2，下部側(cè)面設(shè)置排氣孔3，注漿孔2的下邊緣距離高強(qiáng)圓形截面鋼管柱1上端面的距離以及排氣孔下邊緣距離高強(qiáng)圓形截面鋼管柱1下端面的距離，需要根據(jù)連接處需要高強(qiáng)灌漿料6的長度計(jì)算確定。

其中，設(shè)置注漿料孔2的目的是為了使一個(gè)高強(qiáng)圓形截面鋼管柱1與另一個(gè)高強(qiáng)圓形截面鋼管柱1連接時(shí)，可以從注漿料孔2注入高強(qiáng)灌漿料6，完成高強(qiáng)圓形截面鋼管柱的連接。排氣孔3靠近高強(qiáng)灌漿料6的一端密封，在排氣孔3的側(cè)面設(shè)置通氣口4，通氣口4朝下，這樣能保證灌注高強(qiáng)灌漿料6時(shí)，高強(qiáng)灌漿料6不會封堵通氣口4，同時(shí)高強(qiáng)灌漿料6也可灌注到預(yù)定位置。設(shè)置排氣孔3的目的是為了使從注漿料孔2注入高強(qiáng)灌漿料6時(shí)，高強(qiáng)圓形截面鋼管柱1與另一個(gè)高強(qiáng)圓形截面鋼管柱1連接部分的空氣可以排出，同時(shí)也可用來觀察高強(qiáng)灌漿料6是否完全填滿連接部分。

本實(shí)用新型圓形截面的半裝配式超高強(qiáng)鋼管注漿疊合柱結(jié)構(gòu)的具體制作方法如下：

如圖1-圖3所示，將高強(qiáng)圓形截面鋼管柱1有排氣孔3的一端，采用膠泥或其它封堵材料15封堵，膠泥或其它封堵材料15的兩個(gè)端面，一端與高強(qiáng)圓形截面鋼管柱1的端面平齊，另一端與排氣孔3的下邊緣平齊；采用膠泥或其它封堵材料15封堵住注漿孔2和排氣孔3，以免灌漿料因施工問題導(dǎo)致注漿孔2和排氣孔3被高強(qiáng)灌漿料6堵塞。將高強(qiáng)灌漿料6注入高強(qiáng)圓形截面鋼管柱1內(nèi)，最終注入灌漿料的上表面與注漿料孔2的下邊緣高度一致。待高強(qiáng)灌漿料凝固后，拿出全部膠泥或其它封堵材料15。

如6-圖8所示，完成上述步驟后，在高強(qiáng)圓形截面鋼管柱1的靠近注漿口2的端面點(diǎn)焊環(huán)形連接隔板5，環(huán)形連接隔板5的外直徑與高強(qiáng)圓形截面鋼管柱1的內(nèi)直徑相同，其中環(huán)形連接隔板5沿厚度方向，環(huán)形連接隔板5的一半在高強(qiáng)圓形截面鋼管柱1內(nèi)，環(huán)形連接隔板5的另一半露出高強(qiáng)圓形截面鋼管柱1，露出的部分在連接另一高強(qiáng)圓形截面鋼管柱1時(shí)，可伸入另一高強(qiáng)圓形截面鋼管柱1。

如圖11所示，首先將灌入高強(qiáng)灌漿料6的高強(qiáng)圓形截面鋼管柱1固定好，然后在其四周布置高強(qiáng)縱向鋼筋8(圖9)，高強(qiáng)縱向鋼筋8的根數(shù)根據(jù)結(jié)構(gòu)配筋計(jì)算確定，然后將普通圓形截面箍筋9(圖10)按設(shè)計(jì)間距綁扎于高強(qiáng)縱向鋼筋8上。其中，將普通圓形截面箍筋9(圖10)按設(shè)計(jì)間距綁扎于高強(qiáng)縱向鋼筋8上，該步工作也可在工廠預(yù)制完成。

如圖12、13所示所示，將普通圓形截面箍筋9按設(shè)計(jì)間距綁扎于高強(qiáng)縱向鋼筋8上后，于普通圓形截面箍筋9外側(cè)設(shè)置混凝土模具10，混凝土模具10為上下分體對接結(jié)構(gòu)。

如圖13、14所示，在混凝土模具10內(nèi)澆筑高強(qiáng)混凝土11，澆筑的高強(qiáng)混凝土11的上表面與高強(qiáng)圓形截面鋼管柱1內(nèi)高強(qiáng)灌漿料6的上表面高度相同。

如圖15所示，將上部灌注高強(qiáng)灌漿料6的高強(qiáng)圓形截面鋼管柱1靠近排氣孔3的端部，與下部灌注高強(qiáng)灌漿料6的高強(qiáng)圓形截面鋼管柱1對接。對接時(shí)，下部環(huán)形連接隔板5伸入上部高強(qiáng)圓形截面鋼管柱1內(nèi)，然后在對接坡口7處施焊，再通過下部高強(qiáng)圓形截面鋼管柱1的注漿孔2灌注高強(qiáng)灌漿料6，直至高強(qiáng)灌漿料6從上部高強(qiáng)圓形截面鋼管柱1的排氣孔3流出，完成灌注高強(qiáng)灌漿料6后的高強(qiáng)圓形截面鋼管柱1的連接。另外，位于下部的高強(qiáng)混凝土11中設(shè)置高強(qiáng)縱向鋼筋連接套筒12，位于上部的高強(qiáng)縱向鋼筋8與所述高強(qiáng)縱向鋼筋連接套筒12相對應(yīng)，通過所述高強(qiáng)縱向鋼筋連接套筒12對位于上部的高強(qiáng)縱向鋼筋8進(jìn)行定位。

重復(fù)上述過程，可完成圓形截面的半裝配式超高強(qiáng)鋼管注漿疊合柱的施工。

如圖16所示，其它截面形式Ⅰ的半裝配式超高強(qiáng)鋼管注漿疊合柱結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)主要包括：高強(qiáng)灌漿料6、高強(qiáng)縱向鋼筋8、高強(qiáng)混凝土11、普通矩形截面箍筋13、高強(qiáng)矩形截面鋼管柱14，其具體制作方法同圓形截面的半裝配式超高強(qiáng)鋼管注漿疊合柱：

首先，將灌入高強(qiáng)灌漿料6的高強(qiáng)矩形截面鋼管柱14固定好，然后在其四周布置高強(qiáng)縱向鋼筋8；再將普通矩形截面箍筋13按設(shè)計(jì)間距綁扎于高強(qiáng)縱向鋼筋8上后，于普通矩形截面箍筋13外側(cè)設(shè)置混凝土模具10，在混凝土模具10內(nèi)澆筑高強(qiáng)混凝土11，澆筑的高強(qiáng)混凝土11的上表面與高強(qiáng)矩形截面鋼管柱14內(nèi)高強(qiáng)灌漿料6的上表面高度相同。

如圖17所示，其它形式Ⅱ的半裝配式超高強(qiáng)鋼管注漿疊合柱結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)主要包括：高強(qiáng)圓形截面鋼管柱1、高強(qiáng)灌漿料6、高強(qiáng)縱向鋼筋8、高強(qiáng)混凝土11、普通矩形截面箍筋13等，其具體制作方法同圓形截面的半裝配式超高強(qiáng)鋼管注漿疊合柱。

首先，將灌入高強(qiáng)灌漿料6的高強(qiáng)圓形截面鋼管柱1固定好，然后在其四周布置高強(qiáng)縱向鋼筋8；再將普通矩形截面箍筋13按設(shè)計(jì)間距綁扎于高強(qiáng)縱向鋼筋8上后，于普通矩形截面箍筋13外側(cè)設(shè)置混凝土模具10，在混凝土模具10內(nèi)澆筑高強(qiáng)混凝土11，澆筑的高強(qiáng)混凝土11的上表面與高強(qiáng)圓形截面鋼管柱1內(nèi)高強(qiáng)灌漿料6的上表面高度相同。

本實(shí)用新型中，高強(qiáng)圓形截面鋼管柱為Q420-Q690，其屈服強(qiáng)度420MPa-690MPa；高強(qiáng)灌料的為CGMJM-Ⅵ，其抗壓強(qiáng)度100MPa-120MPa；高強(qiáng)縱向鋼筋為Ⅳ級鋼筋，其屈服強(qiáng)度≥540MPa；高強(qiáng)混凝土的標(biāo)號為C60-C80，其抗壓強(qiáng)度≥72MPa；高強(qiáng)矩形截面鋼管柱為Q420-Q690，其屈服強(qiáng)度420MPa-690MPa。

另外，本實(shí)用新型半裝配式超高強(qiáng)鋼管注漿疊合柱結(jié)構(gòu)的性能指標(biāo)范圍如下：

高強(qiáng)圓形截面鋼管柱外直徑尺寸需滿足：按高強(qiáng)圓形截面鋼管柱外直徑計(jì)算的圓形面積>35％半裝配式超高強(qiáng)鋼管注漿疊合柱橫截面面積；

高強(qiáng)矩形截面鋼管柱外邊長尺寸需滿足：按高強(qiáng)矩形截面鋼管柱外邊緣計(jì)算的矩形面積>35％半裝配式超高強(qiáng)鋼管注漿疊合柱橫截面面積；

半裝配式超高強(qiáng)鋼管注漿疊合柱邊緣屈服強(qiáng)度：≥540MPa；

半裝配式超高強(qiáng)鋼管注漿疊合柱截面中部高強(qiáng)灌料部分抗壓強(qiáng)度：150MPa-180MPa(該部分強(qiáng)度因?yàn)楦邚?qiáng)鋼管及高強(qiáng)混凝土的約束，比單獨(dú)高強(qiáng)灌料的抗壓強(qiáng)度高)；

半裝配式超高強(qiáng)鋼管注漿疊合柱高強(qiáng)混凝土部分抗壓強(qiáng)度：≥72MPa；

半裝配式超高強(qiáng)鋼管注漿疊合柱整體抗壓強(qiáng)度：120MPa-160MPa。