本發(fā)明屬于工程結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種八邊形圓截面實(shí)心鋼管混凝土構(gòu)件。

背景技術(shù)：
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鋼管混凝土是指在鋼管中填充混凝土而形成、且鋼管及其核心混凝土能共同承受外荷載作用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。鋼管混凝土利用鋼管和混凝土兩種材料在受力過程中的相互作用，即鋼管對其核心混凝土的約束作用，使混凝土處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，從而使混凝土的強(qiáng)度得以提高，韌性和塑性性能得到改善；同時(shí)，由于混凝土的存在，可以延緩或避免鋼管過早地發(fā)生局部屈曲，從而可以保證其材料性能的充分發(fā)揮。按截面形式不同，可分為圓鋼管混凝土(如圖1所示)，方鋼管混凝土(如圖2所示)和多邊形鋼管混凝土等，其中，多邊形鋼管混凝土采用八邊形鋼管混凝土(如圖3所示)進(jìn)行說明。

根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐印證，方鋼管和八邊形鋼管對核心混凝土的約束效果不如圓鋼管顯著，且方鋼管混凝土和八邊形鋼管混凝土的承載力相較于圓鋼管混凝土要低；但是方鋼管混凝土和八邊形鋼管混凝土與梁節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡單、連接方便。

因此，有必要開發(fā)一種既能保證約束效果，承載力較高又便于施工連接的新截面形式的鋼管混凝土。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種八邊形圓截面實(shí)心鋼管混凝土構(gòu)件，既保證了約束效果，提高了承載力，又便于施工過程中的連接。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：提供一種八邊形圓截面實(shí)心鋼管混凝土構(gòu)件，包括鋼管，所述鋼管橫截面外邊緣呈八邊形，內(nèi)邊緣呈圓形，所述鋼管內(nèi)部澆筑混凝土。

作為優(yōu)選，所述鋼管采用無縫鋼管。

作為優(yōu)選，所述鋼管采用焊接鋼管，焊接點(diǎn)可選在所述鋼管的角位置或邊中點(diǎn)位置。

作為優(yōu)選，所述混凝土強(qiáng)度等級不低于C30。

作為優(yōu)選，所述混凝土是具有自密實(shí)特性的高性能混凝土。

本發(fā)明還提出了上述八邊形圓截面實(shí)心鋼管混凝土構(gòu)件的制作方法，包括如下步驟：S1、制作橫截面外邊緣為八邊形，內(nèi)邊緣為圓形的鋼管；S2、向鋼管內(nèi)澆筑混凝土。

在步驟S1中，當(dāng)采用無縫鋼管時(shí)，用鋼錠或?qū)嵭陌诉呅喂芘鹘?jīng)穿孔制成毛管，然后經(jīng)熱軋、冷軋或冷拔制作成型；當(dāng)采用焊接鋼管時(shí)，將多個(gè)管坯分塊鑄造再焊接成型，焊接點(diǎn)可選在鋼管的角位置或邊中點(diǎn)位置。

在步驟S2中，混凝土強(qiáng)度等級不低于C30，當(dāng)采用具有自密實(shí)特性的高性能混凝土?xí)r，其粗骨料最大粒徑不大于20mm。

在步驟S2中，澆筑方式可采用從管頂向下澆筑、從管底泵送頂升澆筑和立式手工澆筑中的任意一種方式，當(dāng)混凝土澆筑到鋼管頂端時(shí)，將混凝土澆灌到低于管口位置，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50％后，再用相同等級的水泥砂漿補(bǔ)填至管口，并將橫隔板或封頂板一次焊封到位。

在步驟S2中，當(dāng)鋼管的直徑大于350mm時(shí)，采用內(nèi)部振動(dòng)器，每次振搗時(shí)間在15s到30s之間，一次澆筑高度不大于2m。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提出的八邊形圓截面實(shí)心鋼管混凝土構(gòu)件，其鋼管的橫截面外邊緣呈八邊形，內(nèi)邊緣呈圓形，圓形內(nèi)表面可以對混凝土產(chǎn)生理想的約束效果，八邊形外邊緣便于與梁節(jié)點(diǎn)的施工連接，且在等同條件下，所述八邊形圓截面實(shí)心鋼管混凝土構(gòu)件的承載力相較于圓鋼管混凝土構(gòu)件、方鋼管混凝土構(gòu)件和八邊形混凝土構(gòu)件的承載力有很大的提升，且由于所述八邊形圓截面實(shí)心鋼管混凝土構(gòu)件的鋼管角部效應(yīng)，其承載力的實(shí)際值要高于理論值。

附圖說明：

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中圓鋼管混凝土的截面圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中方鋼管混凝土的截面圖；

圖3為現(xiàn)有技術(shù)中八邊形鋼管混凝土的截面圖；

圖4為本發(fā)明的八邊形圓截面實(shí)心鋼管混凝土構(gòu)件的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖4的截面圖；

圖6為本發(fā)明的八邊形圓截面實(shí)心鋼管混凝土構(gòu)件采用焊接鋼管時(shí)焊接點(diǎn)在角位置的截面圖；

圖7為本發(fā)明的八邊形圓截面實(shí)心鋼管混凝土構(gòu)件采用焊接鋼管時(shí)焊接點(diǎn)在邊中點(diǎn)位置的截面圖；

圖中：1-鋼管，2-混凝土，3-焊接點(diǎn)。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

參照圖4和圖5，公開了一種八邊形圓截面實(shí)心鋼管混凝土構(gòu)件，包括鋼管1和混凝土2，所述鋼管1橫截面外邊緣呈八邊形，內(nèi)邊緣呈圓形，所述混凝土柱2橫截面直徑為165mm，柱高為500mm，混凝土為普通硅酸鹽水泥與標(biāo)準(zhǔn)粗、細(xì)骨料按施工配合比制作的混凝土，強(qiáng)度等級為C40。在其他實(shí)施例中，可以是強(qiáng)度等級不低于C30的具有自密實(shí)特性的高性能混凝土，保證其粗骨料最大粒徑不大于20mm。

所述鋼管1厚度為2mm，外徑為165mm，高度為500mm，屈服強(qiáng)度315MPa、彈性模量206GPa。

所述八邊形圓截面實(shí)心鋼管混凝土構(gòu)件的制作方法如下：

首先，制作橫截面外邊緣為八邊形，內(nèi)邊緣為圓形的鋼管，可采用無縫鋼管或焊接鋼管，當(dāng)采用無縫鋼管時(shí)，用鋼錠或?qū)嵭陌诉呅喂芘鹘?jīng)穿孔制成毛管，然后經(jīng)熱軋、冷軋或冷拔制作成型，當(dāng)采用焊接鋼管，通過將多個(gè)管坯分塊鑄造再焊接成型，如圖6和圖7所示，其焊接點(diǎn)3可以選在所述鋼管的角位置或邊中點(diǎn)位置；之后對鋼管內(nèi)表面進(jìn)行輕度除銹，外表面深度除銹，保持干凈，鋼管兩端切削平整；其次，將鋼管放置在平整的模板上，用密封膠沿著鋼管底部一周涂抹均勻防止?jié)仓r(shí)鋼管底部漏漿，然后分兩次澆筑混凝土，澆筑方式可采用從管頂向下澆筑、從管底泵送頂升澆筑和立式手工澆筑中的任意一種方式，當(dāng)混凝土澆筑到鋼管頂端時(shí)，將混凝土澆灌到低于管口位置，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50％后，用相同等級的水泥砂漿補(bǔ)填至管口，并將橫隔板一次封焊到位。在其他一些實(shí)施例中，當(dāng)鋼管的直徑大于350mm時(shí)，采用內(nèi)部振動(dòng)器，每次振搗時(shí)間在15s到30s，一次澆筑高度不大于2m。

公知圓鋼管混凝土承載力計(jì)算公式為：

N＝A_sc·f_scy (1)

A_sc＝A_s+A_c (2)

f_scy＝(1.14+1.02·η)·f_ck (3)

上述公式中，A_s：鋼管的截面積，A_c：混凝土截面積，f_y：鋼材的屈服強(qiáng)度，f_ck：混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，η：鋼管混凝土的套箍系數(shù)。

根據(jù)上述公式計(jì)算得到八邊形圓截面鋼管混凝土柱的軸心抗壓承載力為1816kN，八邊形圓截面鋼管混凝土柱比同截面參數(shù)的圓柱的承載力高出497kN，比同截面參數(shù)的方柱高出162kN，比同截面參數(shù)的八邊形柱高出447kN。若考慮角部對鋼管的反作用，實(shí)際承載力應(yīng)更高。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍。