[發(fā)明專利]底部帶軟鋼套管內(nèi)嵌高韌性材料的鋼管混凝土柱及作法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110385481.9
• 申請(qǐng)日: 2011-11-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102409809A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹萬(wàn)林;惠存;王智慧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): E04C3/34
• 分類號(hào): E04C3/34;E04B1/98;E04G21/00
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種根底部帶軟鋼套管內(nèi)嵌高韌性材料的鋼管混凝土柱及作法，屬于建筑結(jié)構(gòu)中的耗能減震控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

社會(huì)在發(fā)展進(jìn)步，人們生活水平也在不斷提高，各種形式的建筑層出不窮，滿足不同使用功能的建筑也應(yīng)運(yùn)而生。無(wú)論是高度還是外形，都有很大的發(fā)展，這就需要有新的理論和新的技術(shù)來(lái)支撐這類建筑的建設(shè)。在社會(huì)發(fā)展的需求下，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)也就隨之而產(chǎn)生。

鋼管混凝土由鋼管和混凝土兩種材料組成，由于管內(nèi)混凝土的作用，鋼管壁板的穩(wěn)定性有很大的提高，避免或者延緩了鋼管壁板過(guò)早的發(fā)生局部屈曲；同時(shí)鋼管對(duì)其核心混凝土的約束作用，使混凝土處于高度復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)，從而使混凝土的強(qiáng)度得以提高，塑性和韌性性能得到改善，兩種材料的組合彌補(bǔ)了各自的缺點(diǎn)，使其材料性能得到了充分發(fā)揮。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過(guò)大量的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)良性能的同時(shí)也發(fā)現(xiàn)其存在著一些不足之處。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下，破壞部位一般都發(fā)生在其底部，鋼管壁板容易發(fā)生局部鼓曲，之后由于鋼管壁板承載力下降，對(duì)內(nèi)部混凝土約束作用減弱，導(dǎo)致鋼管角部焊縫撕裂，鋼管向外鼓出部分相應(yīng)部位的核心混凝土嚴(yán)重酥碎，而此時(shí)其上部結(jié)構(gòu)可能還沒(méi)有達(dá)到屈服，材料的性能沒(méi)有得到充分發(fā)揮，造成了材料的嚴(yán)重浪費(fèi)，大量震害現(xiàn)象也證明了這一點(diǎn)。

軟鋼耗能減震技術(shù)和高韌性材料的應(yīng)用為建筑的抗震設(shè)計(jì)和抗震加固提供了一個(gè)嶄新的思路，為高層和超高層建筑實(shí)現(xiàn)減震控制和抗震性能提供了一個(gè)切實(shí)有效的途徑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提高鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能，延緩或避免由于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)底部鋼管鼓曲導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞，充分發(fā)揮材料的潛在性能。本發(fā)明為了解決這一問(wèn)題，提出了一種底部帶軟鋼套管內(nèi)嵌高韌性材料的鋼管混凝土柱及作法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

底部帶軟鋼套管內(nèi)嵌高韌性材料的鋼管混凝土柱，其特征在于：所述鋼管混凝土柱包括內(nèi)管、核心混凝土、軟鋼套管、螺栓和高韌性復(fù)合材料；內(nèi)管內(nèi)部灌注有核心混凝土，內(nèi)管的底部管壁內(nèi)側(cè)或外側(cè)套接有軟鋼套管，內(nèi)管與軟鋼套管通過(guò)螺栓連接固定；內(nèi)管與軟鋼套管之間內(nèi)嵌有高韌性復(fù)合材料；軟鋼套管伸進(jìn)下部的地面或基礎(chǔ)頂面并與其錨固，錨固長(zhǎng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)的要求。

所述鋼管混凝土柱鋼管混凝土為圓形或矩形截面。

所述內(nèi)管為矩形鋼管或者圓形鋼管。

所述軟鋼套管高出地面或基礎(chǔ)頂面的高度為1.0h，其中h為矩形鋼管截面長(zhǎng)邊尺寸或者圓形鋼管截面的直徑。也就是加強(qiáng)鋼管混凝土柱的塑性鉸域，延緩或避免鋼管混凝土柱底部的破壞，提高其抗震承載能力和耗能能力。

所述高韌性復(fù)合材料包括聚合物改性水泥混凝土、橡膠細(xì)集料水泥混凝土、普通纖維混凝土和高韌性水泥基纖維混凝土。

在軟鋼套管和內(nèi)管相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)有螺栓孔，軟鋼套管上螺栓孔的直徑稍大于螺栓的直徑，螺栓的直徑不小于軟鋼套管和內(nèi)管的厚度。

螺栓孔的數(shù)量應(yīng)根據(jù)實(shí)際工程需要設(shè)置，而且不應(yīng)少于兩排，每排螺栓孔的水平和豎向間距不大于200mm，以保證軟鋼套管以及內(nèi)管和嵌入的高韌性復(fù)合材料接觸緊密，且同一排不同方向的孔靜距不小于20mm，使螺栓能夠順利穿過(guò)內(nèi)管和軟鋼套管且減小對(duì)同一水平截面的削弱。

軟鋼套管的厚度不小于內(nèi)管的壁厚。

高韌性復(fù)合材料的厚度不小于軟鋼套管的厚度，且不小于20mm。

上述底部帶軟鋼套管內(nèi)嵌高韌性材料的鋼管混凝土柱的作法，制作順序如下：

對(duì)于軟鋼套管套在內(nèi)管外側(cè)面的情況：

1)在內(nèi)管和其底部的軟鋼套管相對(duì)應(yīng)的位置雙向預(yù)留螺栓孔；

2)在內(nèi)管預(yù)留的螺栓孔處的外側(cè)面對(duì)應(yīng)位置焊接上相應(yīng)的螺母，使螺母置于內(nèi)管與軟鋼套管之間；

3)將軟鋼套管套在內(nèi)管底部管壁外側(cè)，并對(duì)內(nèi)管和底部的軟鋼套管進(jìn)行正確的定位，使內(nèi)管和軟鋼套管的同一排上的螺栓孔在同一水平高度上；

4)在預(yù)留的螺栓孔處穿入螺栓，通過(guò)內(nèi)管與軟鋼套管之間的螺母擰緊螺栓，然后在內(nèi)管中灌注核心混凝土；

5)在外側(cè)露出的螺栓上也擰緊螺母，形成一定的預(yù)壓力，在軟鋼套管和內(nèi)管之間嵌入高韌性復(fù)合材料，成型后即為底部帶軟鋼套管內(nèi)嵌高韌性材料的鋼管混凝土柱；

對(duì)于軟鋼套管套在內(nèi)管內(nèi)側(cè)面的情況：

1)在內(nèi)管和其底部的軟鋼套管相對(duì)應(yīng)的位置雙向預(yù)留螺栓孔；

2)在內(nèi)管預(yù)留的螺栓孔處的內(nèi)側(cè)面對(duì)應(yīng)位置焊接上相應(yīng)的螺母，使螺母置于內(nèi)管與軟鋼套管之間；