一种暗扣锁边式带肋冷弯薄壁钢管混凝土及其制备方法.pdf

本发明公开了一种暗扣锁边式带肋冷弯薄壁钢管混凝土，由钢管及填充于钢管内的混凝土构成，其特征在于，所述钢管由若干沿长度方向开口的并在开口处形成折边的型材依次扣合所形成，所述型材的折边扣合形成向钢管内部径向延伸的钢管的肋。采用先进的无穿孔、无穿刺的隐蔽式安装设计，通过不同角度暗扣锁边的固定方式将特定形状的冷弯薄壁钢板组装成带肋冷弯薄壁钢管，向钢管内浇注普通混凝土或高强自密实混凝土，养护、固结成型。本发明工艺简单，制作简便，能获得结构承载力高、抗震性能优越、自重较轻、施工安装快捷的钢管混凝土。不需或少需焊接和设置模板，可满足建筑和结构设计要求而直接使用。

1、  一种暗扣锁边式带肋冷弯薄壁钢管混凝土，由钢管及填充于钢管内的混凝土构成，其特征在于，所述钢管由若干沿长度方向开口的并在开口处形成折边的型材依次扣合所形成，所述型材的折边扣合形成向钢管内部径向延伸的钢管的肋。

2、  根据权利要求1所述的暗扣锁边式带肋冷弯薄壁钢管混凝土，其特征在于，所述型材为钢板制成的管状型材，所述型材沿其长度方向开口，钢板在开口处的边分别向外连续具有三次直角弯折，向内具有一次直角弯折形成折边。

3、  根据权利要求1所述的暗扣锁边式带肋冷弯薄壁钢管混凝土，其特征在于，所述型材为钢板制成的管状型材，所述型材沿其长度方向开口，钢板在开口处的边分别向外连续具有四次直角弯折，向内连续具有两次直角弯折形成折边。

4、  一种制备暗扣锁边式带肋冷弯薄壁钢管混凝土的方法，其特征是按如下步骤进行操作：
①、取板厚度小于6mm的薄壁钢板，该钢板弯折为管状的型材，型材沿其长度方向具有开口，钢板在开口处的边分别向外连续具有三次或四次直角弯折，向内具有一次或两次直角弯折形成折边。
②、取步骤1的型材以其折边依次扣合形成钢管，型材的折边扣合后形成向钢管内部径向延伸的钢管的肋；
④、向钢管内浇注混凝土，养护、待凝结后即形成带肋冷弯薄壁钢管混凝土。

5、  根据权利要求4所述的制备暗扣锁边式带肋冷弯薄壁钢管混凝土的方法，其特征是所述钢板选自屈服强度在550Mpa以上的高强钢材制成。

6、  根据权利要求4所述的制备暗扣锁边式带肋冷弯薄壁钢管混凝土的方法，其特征是所述混凝土为普通混凝土或抗压强度在80-120MPa的高强混凝土或自密实混凝土。

一种暗扣锁边式带肋冷弯薄壁钢管混凝土及其制备方法
技术领域：
本发明涉及管材，更具体地说是一种应用在结构工程技术领域中，可用于新建工程或加固改造工程的冷弯薄壁钢管混凝土，特别适于作为建筑、桥梁和特殊结构的柱和支撑构件。
背景技术：
冷弯薄壁钢管混凝土是指冷弯薄壁钢管内填充混凝土形成构件，作为新型的组合结构形式，可用于低多层、小高层建筑结构和空间结构的柱或支撑构件。混凝土有效地提高了薄壁构件的局部屈曲强度、抗火性能和防腐蚀性能；薄壁钢管对混凝土的约束作用又使混凝土处于复杂应力状态，从而提高混凝土强度，改善其塑性和韧性性能。这种结构可以充分发挥薄壁钢材和混凝土两种材料的优势，减少用钢量，节约工程造价。另外，《冷弯薄壁型钢结构技术规范》对这类新型组合结构缺乏具体的计算方法和构造措施，制约了其在建筑工程中应用。目前国内外研究者对不带肋冷弯薄壁钢管混凝土进行了大量的试验和理论研究。研究结果发现在管壁设置加劲肋可有效地提高结构的强度和刚度。因此，一些学者提出用有效构造措施来提高管壁的稳定性，如约束拉杆、角部隅撑、设置四边加劲肋方法。然而，目前这些方法在实际工程应用中存在加工和施工困难、焊接工作量大、造价高等明显缺点，不利于在实际工程中大规模推广和应用冷弯薄壁钢管混凝土。
发明内容：
为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种可用于新建工程或加固改造工程，特别适用于建筑、桥梁和特殊结构的柱和支撑构件的暗扣锁边式带肋冷弯薄壁钢管混凝土，以期获得良好的结构受力性能和抗震性能，减小结构自重，减少焊接工作量和施工模板，便于运输和安装施工。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种暗扣锁边式带肋冷弯薄壁钢管混凝土，由钢管及填充于钢管内的混凝土构成，所述钢管由若干沿长度方向开口的并在开口处形成折边的型材依次扣合所形成，所述型材的折边扣合形成向钢管内部径向延伸的钢管的肋。
所述型材为钢板制成的管状型材，所述型材沿其长度方向开口，钢板在开口处的边分别向外连续具有三次直角弯折，向内具有一次直角弯折形成折边。
所述型材为钢板制成的管状型材，所述型材沿其长度方向开口，钢板在开口处的边分别向外连续具有四次直角弯折，向内连续具有两次直角弯折形成折边。
一种制备暗扣锁边式带肋冷弯薄壁钢管混凝土的方法，按如下步骤进行操作：
①、取板厚度小于6mm的薄壁钢板，该钢板弯折为管状的型材，型材沿其长度方向具有开口，钢板在开口处的边分别向外连续具有三次或四次直角弯折，向内具有一次或两次直角弯折形成折边。
②、取步骤1的型材以其折边依次扣合形成钢管，型材的折边扣合后形成向钢管内部径向延伸的钢管的肋；
④、向钢管内浇注混凝土，养护、待凝结后即形成带肋冷弯薄壁钢管混凝土。
所述钢板选自屈服强度在550Mpa以上的高强钢材制成。
所述混凝土为普通混凝土或抗压强度在80-120MPa的高强混凝土或自密实混凝土。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明充分利用了薄壁钢管和混凝土两种材料的优良性能并相互作用，一方面混凝土有效地提高了薄壁钢构件的局部屈曲强度、抗火性能和防腐蚀性能；另一方面薄壁钢管对混凝土的约束作用使混凝土处于复杂应力状态，从而提高混凝土强度，改善其塑性和韧性性能。这种结构可以充分发挥薄壁钢材和混凝土两种材料的优势，减少用钢量，节约工程造价。
2、本发明采用先进的无穿孔、无穿刺的隐蔽式安装设计，改进了现有用约束拉杆、角部隅撑、设置四边加劲肋等构造措施来提高管壁稳定性的缺点，因为这些方法在实际工程应用中存在加工和施工困难、焊接工作量大、造价高等明显缺点，通过不同角度暗扣锁边的固定方式将特定形状的冷弯薄壁钢板组装成带肋冷弯薄壁钢管。
3、本发明便于构件运输，施工安装快捷，可用于新建工程和加固改造工程；特别适用于建筑、桥梁和特殊结构的柱和支撑构件。
4、相对于现有的成型钢管或由几部分焊接成型的钢管而言，省去了焊接工序，重要的是，钢管内部以钢板的折边形成肋，大大提高钢管的强度。
附图说明：
图1(a)为本发明第一实施例钢管混凝土截面示意图、图1(b)为带肋冷弯薄壁钢管截面示意图、图1(c)形成钢管的一个单元钢板(型材)截面示意图。
图2(a)为本发明第二实施例钢管混凝土截面示意图、图2(b)为带肋冷弯薄壁钢管截面示意图、图2(c)形成钢管的一个单元钢板(型材)截面示意图。
图3(a)为本发明第三实施例钢管混凝土截面示意图、图3(b)为带肋冷弯薄壁钢管截面示意图、图3(c)形成钢管的一个单元钢板(型材)截面示意图。
图中标号：1为钢管混凝土，2为钢管，3为混凝土，4为型材，41、42、43、44、45、46为折边，5为肋。
以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。
具体实施方式，
非限定实施例如下所述：
实施例1：图1(a)、图1(b)、图1(c)所示，本实施例的钢管混凝土1，由钢管2及填充于钢管内的混凝土3构成，钢管由四个沿长度方向开口的并在开口处形成折边的型材4依次扣合所形成，相邻型材4的折边41、42扣合后形成向钢管内部径向延伸的钢管的肋5。
实施中，型材4为钢板制成的管状型材，沿型材的长度方向开口，钢板在开口处的边分别向外连续具有三次直角弯折形成折边41，向内具有一次直角弯折形成折边42。
钢管混凝土的制备方法如下所述：
①、取板厚度小于6mm的薄壁钢板，该钢板弯折为管状的型材4，型材沿其长度方向具有开口，钢板在开口处的边分别向外连续具有三次直角弯折形成折边41，向内具有一次直角弯折形成折边42。
②、取步骤1的型材，相邻型材以其折边41、42依次扣合形成钢管2，型材的折边扣合后形成向钢管内部径向延伸的钢管的肋5；
④、向钢管内浇注混凝土3，养护、待凝结后即形成带肋冷弯薄壁钢管混凝土1。
本实施例中，冷弯薄壁钢板可以采用普通强度钢材或屈服强度在550Mpa以上的高强钢材，混凝土可以是普通混凝土或抗压强度在80-120MPa的高强混凝土或自密实混凝土。具体制备是在采用先进的无穿孔、无穿刺的隐蔽式安装设计，通过不同角度折边，折边以暗扣锁边的固定方式将特定形状的冷弯薄壁钢板组装成带肋冷弯薄壁钢管，填充混凝土后形成钢管混凝土，可以具体应用于结构工程中的柱件、支撑件、桁架等。
实施例2：图2(a)、图2(b)、图2(c)所示，本实施例同实施例1，所不同的是，型材4的钢板在开口处的边分别向外连续具有四次直角弯折形成折边43，向内具有两次直角弯折形成折边44。
实施例3：图3(a)、图3(b)、图3(c)所示，本实施例同实施例1，所不同的是，型材4的钢板在开口处的边分别向外连续具有四次弧形弯折形成折边45，向内具有四次弧形弯折形成折边46。