[發明專利]內置高強鋼筋鋼管約束超高性能混凝土空心柱構件

無效

• 申請號: 201110166642.5
• 申請日: 2011-06-20
• 公開（公告）號: CN102296753A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 鄧宗才;徐海賓
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E04C3/34
• 分類號: E04C3/34;E04C5/06
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

技術領域

本發明是內置高強鋼筋鋼管約束超高性能混凝土空心柱構件，尤其適用于高層、重載、大跨度結構的的墩柱構件領域。

背景技術

超高性能混凝土(Ultra?High?Performance?Concrete，簡寫為UHPC)，又稱活性粉末混凝土(Reactive?Powder?Concrete，簡寫為RPC)。由于其制備、施工工藝的不同，其力學性能和變形能力均明顯優于普通混凝土和高強混凝土，包括基于最大密實度理論，去除粗骨料，提高組分的細度與活性，以便最大限度減小材料內部缺陷；摻入鋼纖維，增加韌性；使用高效減水劑，降低水膠比和孔隙率；高溫養護，促進膠凝材料的水化速度和水化程度等。超高性能混凝土是具有超高強度、高韌性、高耐久性、高阻裂性和體積穩定性良好的新型水泥基復合材料，特別適用于對結構有高強、輕質、阻裂、良好耐久性要求的工程領域。

高強鋼筋在我國的代表是HRB500，具有強度高、延伸性好、可焊性和可塑性好、強度價格比高、安全儲備大、抗震性好等優點，同高強膠凝材料配合使用可充分發揮二者的性能，尤其適用于重載、大跨結構的梁柱構件。采用高強鋼筋會帶來良好的經濟、社會效益，將促進建筑業的科技進步，并可節約大量的能源、電力、運輸和加工等費用，減少煙氣、粉塵和污染物的排放，促進鋼筋產品升級換代、減少資源消耗、推進技術進步，符合環保和可持續發展的理念，但由于推廣力度不足、研究成果不成熟等原因在國內應用較少。

鋼筋混凝土柱采用普通鋼筋和普通混凝土或高強混凝土，荷載增大時依靠增大截面尺寸和配筋率提高其承載力，荷載過大時存在截面尺寸過大，耗費材料過多，嚴重占用可利用空間且延性不足等缺點。若采用普通混凝土或高強混凝土與高強鋼筋相組合，則由于高強鋼筋屈服強度遠大于混凝土的強度，當混凝土壓碎時高強鋼筋尚未屈服，無法充分發揮高強鋼筋的作用，且構件延性嚴重不足，會出現無征兆的脆性破壞。

鋼管混凝土組合構件由于鋼管對混凝土的環向約束作用使得混凝土的抗壓承載力大幅度提高，而混凝土對鋼管的約束則有效避免了鋼管的薄壁屈曲；鋼管混凝土構件的延性也得以大大提高，有效克服了構件破壞時無明顯征兆的間題。但鋼管混凝土柱仍存在如下問題，所用普通鋼筋和混凝土的強度依然不足，在荷載較大時構件截面面積依然過大，其輕質、高強性能仍有待進一步提高。

發明內容

本發明的目的在于克服了現鋼筋混凝土及鋼管混凝土柱構件的上述缺陷，提供了一種內置高強鋼筋鋼管約束超高性能混凝土空心柱構件。在高層、重載、大跨結構中，該組合構件不但可以充分發揮超高性能混凝土和高強鋼筋這兩種高強材料的優點，且鋼管的環向約束大幅提高了超高性能混凝土柱的抗壓強度和承載能力，減小了構件的變形，提高了延性，具有良好的抗震性能；高強材料的充分利用有效減小了構件截面尺寸，節省了材料，減輕了自重，增加了可利用空間；空心構造則提高了構件的抗彎剛度和穩定性，提高了抗震性能。本發明符合節能、環保、新型的設計理念。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案。一種內置高強鋼筋鋼管約束超高性能混凝土空心柱構件，其包括外鋼管1、外鋼管內的鋼筋骨架以及澆筑在外鋼管內表面包裹鋼筋骨架的空腔超高性能混凝土2；所述的鋼筋骨架由縱向鋼筋3和箍筋4組成，箍筋4置于縱向鋼筋3的外側，形成限制縱向鋼筋3位移的封閉環形；構件中間留有空腔5；所述的縱向鋼筋3采用高強鋼筋，所述的箍筋4采用高強鋼筋或普通鋼筋。

所述的高強鋼筋是指屈服強度為500MPa及以上的的鋼筋。

所述的超高性能混凝土2為摻入或不摻入鋼纖維或鋼纖維與聚乙烯醇、聚乙烯或玄武巖纖維混雜的超高性能混凝土。

所述的外鋼管1的截面形狀包括圓形、矩形、多邊形、圓端形。

所述的外鋼管1沿長度方向是等截面或變截面直管。

所述的外鋼管1與空腔5同軸布置。

所述的空腔5采用采用圓形截面或與外鋼管形狀相同截面，且其截面沿柱長度變化趨勢同外鋼管相一致。

本發明的制作步驟如下：

1)對外鋼管進行選型制作；

2)綁扎鋼筋骨架；

3)制作內模板；

4)澆筑超高性能混凝土，同時高溫養護。

內置高強鋼筋鋼管約束超高性能混凝土空心柱構件整合了超高性能混凝土、高強鋼筋和空心鋼管混凝土的優點，有利于超高性能混凝土和高強鋼筋的工程應用和推廣，主要具有以下優點：

采用高強鋼筋和超高性能混凝土兩種高強材料的組合，同時利用鋼管施加環向約束，可以大幅減小截面尺寸，增大承載力，從而節約了材料，降低了能耗，增加了可利用空間；