[發(fā)明專(zhuān)利]方鋼管內(nèi)切環(huán)形箍筋約束高強(qiáng)混凝土柱

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010185937.2
• 申請(qǐng)日: 2010-05-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101818543A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁興發(fā);周林超;余志武
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E04C3/34
• 分類(lèi)號(hào): E04C3/34;E04C5/01;E04B1/30
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專(zhuān)利事務(wù)所 43114
• 代理人: 顏勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)混凝土柱，特別是指一種方鋼管內(nèi)切環(huán)形箍筋約束高強(qiáng)混凝土柱；屬于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高強(qiáng)混凝土具有強(qiáng)度高、變形小和耐久性好等優(yōu)點(diǎn)，能適應(yīng)現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)向大跨、重載、高聳發(fā)展和承受惡劣環(huán)境條件的需要，混凝土的高強(qiáng)化是現(xiàn)代混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展的重要趨勢(shì)。在高層結(jié)構(gòu)中采用高強(qiáng)混凝土框架柱，可以有效的減小柱子截面，增加房屋的使用面積。

優(yōu)越的性能使得高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大：在國(guó)外，混凝土強(qiáng)度等級(jí)已經(jīng)應(yīng)用到C100，最高達(dá)到C130。但高強(qiáng)混凝土也有其致命的弱點(diǎn)，即高強(qiáng)混凝土的延性很差，容易產(chǎn)生脆性破壞，素混凝土的延性隨混凝土強(qiáng)度的提高而顯著降低。國(guó)外大量采用高強(qiáng)混凝土的結(jié)構(gòu)都是在非地震區(qū)，而我國(guó)80％的國(guó)土面積屬于抗震設(shè)防區(qū)(6度以上)，特別是高層建筑集中的城市絕大多數(shù)處于抗震設(shè)防區(qū)，部分處于高烈度地區(qū)，不宜采用高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)。我國(guó)的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2002》規(guī)定：當(dāng)設(shè)防烈度為9度時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜超過(guò)C60，當(dāng)設(shè)防烈度為8度時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不直超過(guò)C70。這些規(guī)定限制了高強(qiáng)混凝土在地震區(qū)高層建筑中的應(yīng)用，因此研究防止高強(qiáng)混凝土脆性破壞的方法，充分利用高強(qiáng)混凝土的優(yōu)點(diǎn)，具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。

在高強(qiáng)混凝土柱中加入型鋼，形成型鋼高強(qiáng)混凝土柱將明顯改善高強(qiáng)混凝土柱的延性性能，但目前工程中通常采用的型鋼高強(qiáng)混凝土柱有如下不足：

1.承載力沒(méi)有得到提高。由于型鋼位于型鋼混凝土柱的中心，因此型鋼不能對(duì)混凝土產(chǎn)生有效的約束；且型鋼混凝土柱不能設(shè)置復(fù)合箍筋，因此型鋼高強(qiáng)混凝土柱中的高強(qiáng)混凝土受到的約束很小，承載力為型鋼、縱筋和混凝土縱向應(yīng)力的簡(jiǎn)單疊加。

2.型鋼混凝土涉及型鋼、縱筋、箍筋和混凝土，施工工序較多。

對(duì)高強(qiáng)混凝土進(jìn)行外部約束，形成圓鋼管高強(qiáng)混凝土柱或方鋼管鋼高強(qiáng)混凝土柱也將明顯改善高強(qiáng)混凝土的延性性能，但目前工程中通常采用的圓鋼管高強(qiáng)混凝土柱或方鋼管鋼高強(qiáng)混凝土柱有如下缺點(diǎn)和不足：

1.圓鋼管高強(qiáng)混凝土中的鋼管雖然對(duì)高強(qiáng)混凝土約束效果好，但圓鋼管高強(qiáng)混凝土由于圓形截面的特點(diǎn)，其抗彎剛度和抗彎承載力較低，同時(shí)圓鋼管高強(qiáng)混凝土節(jié)點(diǎn)施工復(fù)雜，限制了其應(yīng)用。

2.方鋼管高強(qiáng)混凝土現(xiàn)場(chǎng)施工方便，但方鋼管高強(qiáng)混凝土中的鋼管在極限承載力前鋼管對(duì)高強(qiáng)混凝土約束效果差，即基本上單獨(dú)工作，其極限承載力基本上為方鋼管和高強(qiáng)混凝土承載力的簡(jiǎn)單疊加，在極限承載力后，鋼管對(duì)高強(qiáng)混凝土約束效果較好，改善了混凝土的延性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種承載力高，延性好，施工方便，成本低，抗彎承載力和抗彎剛度大的方鋼管內(nèi)切環(huán)形箍筋約束高強(qiáng)混凝土柱。

本發(fā)明方鋼管內(nèi)切環(huán)形箍筋約束高強(qiáng)混凝土柱，包括方鋼管、箍筋、縱筋、高強(qiáng)混凝土，所述縱筋至少為三根并沿所述方鋼管軸向設(shè)置在所述方鋼管內(nèi)；所述箍筋為單個(gè)圓環(huán)或螺旋體，所述箍筋沿所述縱筋的軸向設(shè)置，所述箍筋與所述方鋼管內(nèi)表面相切且與所述縱筋固定連接；所述方鋼管內(nèi)澆筑有高強(qiáng)混凝土。

本發(fā)明中，所述箍筋與所述縱筋采用點(diǎn)焊或綁扎固定。

本發(fā)明中，沿所述縱筋軸向設(shè)置的相鄰兩圓環(huán)箍筋之間的間距為30～80mm；所述箍筋螺旋體的螺距為30～80mm。

本發(fā)明中，所述方鋼管體積含鋼率與箍筋體積含鋼率之比在(1∶3)～(3∶1)之間。

本發(fā)明的方鋼管內(nèi)切環(huán)形箍筋約束高強(qiáng)混凝土柱，其方鋼管主要承受彎矩、其次是軸力，鋼管內(nèi)部環(huán)形箍筋約束高強(qiáng)混凝土主要承擔(dān)軸力，環(huán)形箍筋只對(duì)核心混凝土提供橫向的約束作用。

本發(fā)明的方鋼管內(nèi)切環(huán)形箍筋約束高強(qiáng)混凝土柱所帶來(lái)的效果是：

1.承載力高、延性好。方鋼管對(duì)角部的混凝土起著約束作用，內(nèi)切環(huán)形箍筋對(duì)中部的混凝土起著約束作用，方鋼管在承載力軸力的同時(shí)，也可承擔(dān)外彎矩，方鋼管和內(nèi)約束混凝土兩者分工明確。

2.施工方便。方鋼管可在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行焊接，圓環(huán)形箍筋或螺旋箍筋可采取與內(nèi)部的4根縱筋點(diǎn)焊或綁扎的方式進(jìn)行固定，柱本身和節(jié)點(diǎn)的施工相對(duì)簡(jiǎn)單。

3.經(jīng)濟(jì)效果好。相同截面含鋼率下，方鋼管內(nèi)切環(huán)形箍筋約束高強(qiáng)混凝土柱承載力、延性性能與圓鋼管高強(qiáng)混凝土柱較接近，且施工簡(jiǎn)便，因此可節(jié)約材料、提高施工速度。

方鋼管內(nèi)切環(huán)形箍筋約束高強(qiáng)混凝土柱與圓鋼管高強(qiáng)混凝土柱、方鋼管高強(qiáng)混凝土柱及型鋼高強(qiáng)混凝土柱相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：