[發(fā)明專利]一種內(nèi)置PVC管增強(qiáng)方鋼管混凝土組合柱

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210538583.4
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN103015631A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳宗平;徐金俊;薛建陽
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類號: E04C3/34
• 分類號: E04C3/34
• 代理公司: 廣西南寧公平專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 45104
• 代理人: 翁建華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬方鋼管混凝土組合柱和PVC管混凝土及其組合結(jié)構(gòu)柱、特別是一種內(nèi)置PVC管增強(qiáng)方鋼管混凝土組合柱。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代高層、大跨及重載結(jié)構(gòu)的發(fā)展，由鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)組合而成的“鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)”由于兼具二者共同的優(yōu)點(diǎn)，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。鋼管混凝土組合柱作為組合結(jié)構(gòu)的一種，因其內(nèi)澆的混凝土被外部鋼管所包圍，有效約束其橫向發(fā)展，極大提高了柱子本身的承載能力，并且截面的高配鋼率使得該類組合柱具有良好的抗震性能。科學(xué)研究與工程實踐已表明：方鋼管混凝土組合柱的各項受力性能較圓鋼管混凝土組合柱的差，這不僅體現(xiàn)在方鋼管與混凝土界面之間的粘結(jié)性能，而且還涉及到軸壓承載力等方面。究其原因在于圓鋼管與方鋼管對核心混凝土的約束機(jī)理不盡相同：前者因其截面對稱軸為直徑，同一截面上圓鋼管沿各橫向變形相同，由此使得混凝土受壓橫向膨脹后能被均勻約束，約束效果好；而方鋼管截面的約束主要集中在四個角部，核心混凝土受壓橫向變形后擠推方鋼管，其每邊中部鋼板產(chǎn)生彎曲變形，約束能力下降，整體受力性能便不如圓鋼管混凝土好。

考慮到梁柱節(jié)點(diǎn)施工的簡便，方鋼管混凝土柱比圓鋼管混凝土柱在節(jié)點(diǎn)處理上具有相對較大的優(yōu)勢，便于梁柱的連接。為了兼顧方鋼管混凝土柱的承載能力、施工性能以及綜合建設(shè)成本，改善并提高其約束機(jī)理成為擴(kuò)大方鋼管混凝土組合柱推廣應(yīng)用的關(guān)鍵所在。

為了降低造價和節(jié)約鋼材，國家相關(guān)部門很早便提出了“以塑代鋼”的政策，鼓勵建設(shè)單位大力發(fā)展塑料管材用于土建工程中。聚氯乙烯（PVC）管材普遍應(yīng)用于雨（落）水管以及地下排污水管等設(shè)施中。由于其具有質(zhì)輕、價廉、抗腐蝕性好等特性，PVC管的應(yīng)用范圍將會越來越廣泛。與鋼管混凝土相似，將混凝土和PVC管材相結(jié)合，從而構(gòu)成PVC管混凝土，部分或全部代替鋼管混凝土，可以達(dá)到節(jié)約鋼材、降低綜合造價的目的。鑒于此，有必要設(shè)計一種新的構(gòu)件組合方法，將PVC管混凝土與方鋼管混凝土組合柱有效地結(jié)合，以此達(dá)到提高柱子的承載力，節(jié)約建設(shè)成本的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種內(nèi)置PVC管增強(qiáng)方鋼管混凝土組合柱，采用管中套管的增強(qiáng)技術(shù)，通過合理匹配PVC管管徑，達(dá)到強(qiáng)有力約束方鋼管管內(nèi)部分混凝土，提高核心混凝土的整體約束效果，增強(qiáng)組合柱的承載性能。

本發(fā)明以如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題：

一種內(nèi)置PVC管增強(qiáng)方鋼管混凝土組合柱，包括一根PVC圓形塑料管材、一根方鋼管和混凝土，內(nèi)澆灌有混凝土的PVC圓形塑料管嵌裝于方鋼管截面的中心，在組合柱截面的剩余空間內(nèi)澆筑混凝土，形成管中有管的雙套管多約束混凝土組合柱。

澆筑的混凝土為普通混凝土，其配制方法同我國相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

PVC圓形塑料管與方鋼管的幾何中心重合于一點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1）PVC套管技術(shù)的應(yīng)用，可改善方鋼管對內(nèi)部混凝土的約束效果；

2）PVC套管技術(shù)與方鋼管聯(lián)合約束內(nèi)在混凝土，可形成多重約束機(jī)制，進(jìn)一步增強(qiáng)組合柱的軸向壓縮能力；

3）在滿足承載能力需求的前提下，可減少鋼材的使用，降低造價。

本發(fā)明的組合柱具有改善方鋼管混凝土柱綜合性能的優(yōu)點(diǎn)：方鋼管的約束能力次于圓鋼管，其約束行為大多體現(xiàn)在四個角部，中間鋼板參與整體約束的貢獻(xiàn)度不大，通過增設(shè)PVC圓管，多重約束效應(yīng)可使其內(nèi)部分混凝土的約束效果得到改善，以此增強(qiáng)柱的軸向壓縮能力；其次，在滿足承載能力及抗震性能的需求下，通過使用價格低廉的PVC塑料管材，柱截面尺寸可大大減小，從而增加建筑空間的使用率，減少鋼材的消耗和降低綜合造價。

附圖說明

圖1為一種內(nèi)置PVC管增強(qiáng)方鋼管混凝土組合柱的橫截面示意圖；

圖2為圖1的內(nèi)置PVC管增強(qiáng)方鋼管混凝土組合柱的各組合部件的空間示意圖。

圖中：1-PVC圓形塑料管、方鋼管2、混凝土3。

具體實施方式

PVC管為采用聚氯乙烯（Poly?Vinyl?Chloride）作為材質(zhì)的圓形管材，其材料具有加工性能好、制造成本低、耐腐蝕、絕緣等良好特性，還有相對優(yōu)良的幾何穩(wěn)定性和較好的物理力學(xué)性能，其拉伸屈服強(qiáng)度≥40MPa，彈性模量約為2749MPa。

本發(fā)明的內(nèi)置PVC管增強(qiáng)方鋼管混凝土組合柱，外形與原有的方鋼管混凝土一樣，其實質(zhì)為在截面中部增加一根PVC圓形塑料管。