[發明專利]一種纖維增強塑料-鋼復合管約束鋼筋高強混凝土柱

無效

• 申請號: 201110050206.1
• 申請日: 2011-03-02
• 公開（公告）號: CN102108760A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 王言磊;郝慶多;歐進萍;李惠
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: E04C3/34
• 分類號: E04C3/34;E01D19/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

技術領域

本發明屬于一種土木工程結構構件，特別涉及一種鋼筋高強混凝土柱，尤其適用于海洋、潮濕和鹽堿地等惡劣環境下的高層建筑、橋梁工程、地下工程及港口工程等。

背景技術

高強混凝土具有強度高、變形小和耐久性好等優點，能適應現代工程結構向大跨、重載和高聳發展的需要，混凝土的高強化是現代混凝土結構發展的重要趨勢。在高層結構中采用高強混凝土框架柱，可以有效的減少柱子截面，增加房屋的使用面積，提高框架柱的抗震性能等優點。優越的性能使得高強混凝土的應用范圍不斷擴大。

然而，高強混凝土也有其致命的弱點，那就是高強混凝土的延性很差，很容易產生脆性破壞。而且，我國80％的國土面積屬于抗震設防區(6度以上)，特別是高層建筑結構集中的城市，絕大多數處于抗震設防區，部分還處于高烈度地區，不宜采用高強混凝土結構。我國的《混凝土結構設計規范GB?50010》規定：當設防烈度為9度時，混凝土強度等級不宜超過C60，當設防烈度為8度時，混凝土強度等級不宜超過C70。這些規定限制了高強混凝土在地震區高層結構中的應用。

目前工程中通常采用密排箍筋高強混凝土柱的結構形式來提高高強混凝土柱的抗震性能。然而，密排箍筋高強混凝土柱存有以下不足：

1.軸壓比限值低。對于密排箍筋高強混凝土柱，隨著箍筋加密，抗震性能增加，軸壓比限值有所增大。但我國的抗震設計規范中給出了混凝土強度等級為C60以下時鋼筋混凝土框架柱較低的軸壓比限值，而對于混凝土強度等級為C60以上時卻沒有給出軸壓比限值，其軸壓比限值將更低。軸壓比限值較低，將導致混凝土柱的截面不能有效地減小，柱子長細比增大不明顯，抗震性能的提高不明顯。

2.地震荷載作用下易產生保護層脫落和縱筋失穩，承載力降低，震后難修復。密排箍筋高強混凝土柱在地震荷載作用下容易產生保護層脫落和縱筋失穩的現象，導致承載力降低，抗震性能較差，且震后難以修復。

3.抗剪承載力低，不能保證柱子的破壞模式為“強剪弱彎”。對于密排箍筋高強混凝土柱，當配箍率達到一定限值時，繼續增加配箍率，卻不能繼續提高柱子的抗剪強度，因此對于密排箍筋高強混凝土柱無法隨意達到柱子的“強剪弱彎”要求。

4.施工麻煩。普通密排箍筋高強混凝土柱在施工過程中的箍筋綁扎量很大；在混凝土的澆筑過程中，由于箍筋很密，混凝土的振搗難度較大。

為了克服密排箍筋高強混凝土柱的上述不足，在鋼筋高強混凝土柱中引入鋼管，形成鋼管高強混凝土柱：可提高鋼筋高強混凝土柱的軸壓比限值，使鋼筋高強混凝土柱在應用中不再限制軸壓比；可提高鋼筋高強混凝土柱的抗震性能，使鋼筋高強混凝土柱能夠在高烈度地震區的高層結構中應用；可提高抗剪能力，滿足“強剪弱彎”的要求；可保護鋼筋高強混凝土柱的保護層，阻止縱筋失穩的過早出現；可減少箍筋的用量，降低施工難度。

然而，鋼管高強混凝土柱卻存在著鋼管易屈曲、用鋼量大、與鋼筋混凝土梁連接麻煩、施工難度大等問題。

為了解決鋼管高強混凝土柱的上述問題，可采用鋼管約束鋼筋高強混凝土柱，即其外包鋼管不再承受豎向荷載(不承受軸力和彎矩)，只對核心鋼筋高強混凝土柱提供橫向的約束作用并承受水平剪力。鋼管約束鋼筋高強混凝土柱所帶來的效果是：由于外包鋼管不再承受豎向荷載，因此用鋼量會減少，同時也改善了鋼管容易屈曲的問題；由于外包鋼管在柱子兩端末處斷開，于是解決了與鋼筋混凝土梁連接麻煩、施工難度大的問題。

然而，在海洋、潮濕和鹽堿地等惡劣環境中應用鋼管高強混凝土柱和鋼管約束鋼筋高強混凝土柱時，其外包鋼管都需要刷防腐涂料或采用特殊的防腐蝕措施，這樣極大地增加了工程造價和技術難度，同時后期維護費用也比較高。因此，亟須要發展低成本、高耐久性的高強混凝土柱結構。

發明內容

為了克服現有密排箍筋高強混凝土柱、鋼管高強混凝土柱和鋼管約束鋼筋高強混凝土柱的上述缺點和不足，本發明要設計一種具有抗震性能好、施工方便和高耐久性，特別適用于海洋、潮濕和鹽堿地等惡劣環境下的高層建筑、橋梁工程、地下工程及港口工程等的纖維增強塑料-鋼復合管約束鋼筋高強混凝土柱。

本發明通過以下技術方案實現：

一種纖維增強塑料-鋼復合管約束鋼筋高強混凝土柱，包括縱筋、箍筋和高強混凝土，還包括纖維增強塑料-鋼復合管，所述的縱筋沿柱子高度方向布設，在縱筋的高度方向上套設有環向箍筋，在箍筋外沿柱子高度方向套設有纖維增強塑料-鋼復合管，所述的纖維增強塑料-鋼復合管由作為內壁的鋼管和作為外壁的纖維增強塑料管復合而成，纖維增強塑料-鋼復合管內澆筑實心高強混凝土，纖維增強塑料-鋼復合管在柱子兩端末處斷開。