[發(fā)明專利]鋼骨-鋼管纖維混凝土組合柱

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310434333.0
• 申請(qǐng)日: 2013-09-23
• 公開（公告）號(hào): CN103541498A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐亞豐;徐誠(chéng)皓;白首晏;陳謙;曾俊;朱紹杰;翟章琳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)建筑大學(xué)
• 主分類號(hào): E04C3/34
• 分類號(hào): E04C3/34;C04B14/48
• 代理公司: 沈陽(yáng)杰克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21207
• 代理人: 李宇彤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種混凝土構(gòu)件，特別是涉及一種用于土木工程中的鋼骨-鋼管纖維混凝土組合柱，是一種新型的鋼管混凝土組合柱。

背景技術(shù)

在“鋼管混凝土結(jié)構(gòu)”中，鋼管混凝土柱，可以分為鋼管在柱外側(cè)的鋼管混凝土柱和鋼管在柱內(nèi)的鋼管混凝土柱，前者通常稱為鋼管混凝土柱，后者通常稱為鋼管混凝土組合柱。由于鋼管混凝土柱施工復(fù)雜、鋼管需要防火、防銹處理等問題，所以在建造高層建筑及橋梁結(jié)構(gòu)時(shí)，目前大多采用鋼管混凝土組合柱的形式。在鋼管混凝土組合柱中，鋼管內(nèi)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)通常等于或高于鋼管外的混凝土強(qiáng)度等級(jí)。由于鋼管對(duì)核心區(qū)的混凝土提供了約束作用，產(chǎn)生了套筒效應(yīng)，所以鋼管混凝土組合柱可減少結(jié)構(gòu)的塑性位移、增加結(jié)構(gòu)的耗能能力、提高建筑物的整體抗震性能。其研究成果已應(yīng)用于許多工程之中，僅沈陽(yáng)就有遼寧郵政樞紐大廈、沈陽(yáng)和平地稅局大樓、沈陽(yáng)和泰大廈等。但是鋼管混凝土組合柱也存在許多缺點(diǎn)，如：1）當(dāng)建造的房屋層數(shù)越多時(shí)，柱承擔(dān)的荷載將加大，需要的柱的截面尺寸就越大，為了減小柱的截面尺寸，這就需要壁厚較厚的鋼管以提供給混凝土足夠的“套筒”效應(yīng)，所以需要工廠特殊加工，必然提高工程造價(jià)，同時(shí)在工程不可能實(shí)現(xiàn)；2）對(duì)于截面尺寸比較大的柱，選用大直徑的鋼管，固然能夠提高鋼管含率。但是，這樣可能造成鋼管用量的增加，提高工程造價(jià)，增加施工，尤其是節(jié)點(diǎn)的施工難度。如遼寧郵政樞紐大廈的組合柱截面尺寸達(dá)到950×950?mm，鋼管直徑達(dá)到558.8mm,管壁厚度達(dá)到12mm。3）由于鋼管混凝土組合柱主要是通過縱向鋼筋來(lái)提供延性的，所以往往需要較多的縱向鋼筋，造成施工的困難。4）研究表明該種柱的內(nèi)外混凝土不能很好的共同工作直至破壞。

基于以上原因，課題組曾發(fā)明過專利：鋼骨－鋼管混凝土柱、碳纖維增強(qiáng)塑料鋼骨－鋼管混凝土組合柱等，以解決這個(gè)問題。

多年來(lái)，人們對(duì)鋼纖維約束混凝土裂縫開展的研究，已經(jīng)取得了重大的進(jìn)展。提出了鋼纖維混凝土開裂強(qiáng)度是由對(duì)拉伸應(yīng)力起有效作用的鋼纖維平均間距所決定的結(jié)論(纖維間距理論)，從而開始了這種新型復(fù)合材料的實(shí)用開發(fā)階段。近年來(lái)，鋼纖維在國(guó)內(nèi)外得到迅速發(fā)展。它克服了混凝土抗拉強(qiáng)度低、極限延伸率小、性脆等缺點(diǎn)，具有優(yōu)良的抗拉、抗彎、抗剪、阻裂、耐疲勞、高韌性等性能，己在建筑、路橋、水工等工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

鋼纖維按材質(zhì)分，有普通碳鋼鋼纖維和不銹鋼鋼纖維，其中以普通鋼鋼纖維用量居多;按外形分有長(zhǎng)直形、壓痕形、波浪形、彎鉤形、大頭形、扭曲形；按截面形狀分有圓形、矩形、月牙形及不規(guī)則形;按生產(chǎn)工藝分有切斷型、剪切型、銑削型及熔抽型；按施工用途分有澆筑用鋼纖維和噴射用鋼纖維。為滿足鋼纖維的增強(qiáng)效果與施工性能，通常采用鋼纖維長(zhǎng)度為15～60mm，直徑或等效直徑為0.3～1.2mm，長(zhǎng)徑比為30～100，纖維的體積摻量為0.5%～2%，一般不超過3%。

本發(fā)明擬利用纖維的特性，摻入混凝土中，從而改善混凝土材料自身的脆性、抗拉、抗剪和抗彎強(qiáng)度較低，以及與鋼管之間的粘結(jié)性能差的不足。

因此，課題組設(shè)想，將纖維作為混凝土中的添加劑，用于建筑中，并形成鋼骨-鋼管纖維混凝土組合柱，不失為一個(gè)好辦法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種鋼骨-鋼管纖維混凝土組合柱，充分利用纖維材料的特性，提高混凝土的抗裂性和強(qiáng)度。通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：由鋼骨、鋼管、纖維混凝土組成，并形成一個(gè)整體，鋼骨-鋼管纖維混凝土組合柱的鋼骨由鋼板焊接而成，其特征在于：鋼管位于柱的中心，鋼骨位于柱的角部。纖維的體積摻量為0.5%～2%，一般不超過3%。所述的鋼纖維長(zhǎng)度為15～60mm，直徑或等效直徑為0.3～1.2mm。鋼骨-鋼管纖維混凝土組合柱的鋼管由纖維混凝土包裹，鋼管內(nèi)可以填充混凝土。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是：

1.充分利用纖維材料的特性，改善高強(qiáng)混凝土的脆性、抗拉、抗剪和抗彎強(qiáng)度較低等弊端；

2.鋼管位于縱橫方向混凝土交叉部位的內(nèi)部，可以耐火、耐腐蝕；

3.位于角部的鋼骨對(duì)纖維混凝土的變形起到約束作用，從而提高延性和承載力。

附圖說(shuō)明

?????圖1是截面為鋼骨-鋼管纖維混凝土組合柱示意圖。由鋼骨、鋼管、纖維混凝土組成，其中纖維混凝土位于鋼管內(nèi)、外，鋼骨位于柱的角部。圖中1為混凝土，2為玻璃混凝土，3為綴板，4為鋼管，5為鋼骨。

具體實(shí)施方式