[發明專利]多腔鋼管混凝土內嵌圓鋼管再生混凝土帶綴板組合柱

有效

• 申請號: 201410146781.5
• 申請日: 2014-04-12
• 公開（公告）號: CN103967214A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 曹萬林;牛海成;董宏英;武海鵬
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E04C3/36
• 分類號: E04C3/36
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 紀佳

技術領域

本發明是一種多腔鋼管混凝土內嵌圓鋼管再生混凝土帶綴板組合柱，主要應用于建筑結構中的高層及超高層建筑的鋼管混凝土組合柱。

背景技術

隨著社會的進步與發展，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運而生。尤其是高層、超高層建筑的大量涌現，對結構設計提出了更高的要求，這就需要有新的理論和新的技術來支撐這類建筑的建設。工程中常用的矩形鋼管混凝土柱及圓鋼管混凝土柱由于其自身尺寸和加工工藝的限制，不能無限滿足工程的需要，在這種情況下，多腔鋼管混凝土結構也就隨之產生。

多腔鋼管混凝土由多腔體鋼管和混凝土兩種材料組成，由于腔體內混凝土的作用，避免或延緩了鋼管壁板過早地發生局部屈曲，使鋼管壁板的穩定性有很大的提高；同時，鋼管對核心混凝土的約束作用，使混凝土處于三向受壓應力狀態，從而使混凝土的強度得以提高，塑性和韌性性能得到改善，兩種材料的組合彌補了各自的缺點，使其材料性能得到了充分發揮。

通過多腔鋼管混凝土巨型柱受壓性能試驗，發現多腔鋼管混凝土結構亦存在一些不足之處。多腔鋼管混凝土結構在強震作用下，腔體壁板容易發生局部鼓曲，由于喪失局部穩定導致承載力下降，鋼板向外鼓出部位的核心混凝土嚴重酥碎，而此時其它部位可能還沒有達到屈服，材料的性能沒有得到充分發揮，造成了材料的嚴重浪費。

在多腔鋼管混凝土巨型柱受壓性能縮尺模型試驗中，通過是否設置沿構件全高的內隔板對比試驗，發現內部隔板對提高構件的承載力和延性有明顯的貢獻。內部隔板將大腔體分為幾個小腔體，對腔體內混凝土形成的約束更強，從而提高了混凝土的抗壓能力和延性；同時內部隔板的斜拉桿效應明顯，對腔體外壁板的約束能力很強，增強了外壁板的穩定性，從而提高了構件的承載力及延性。

伴隨著建筑工業的高速發展，村鎮的拆遷改造與修繕以及我國部分建筑結構達到設計使用年限后拆除過程中，都會產生大量的建筑垃圾。據統計，每萬平方米的拆除工程會產生建筑垃圾7000噸-12000噸。與此同時，對混凝土的需求仍在不斷加大，大量的天然砂石骨料由于不斷開采而日趨枯竭，造成生態破壞。目前，我國的混凝土年產量約為15億噸，而每年回收的廢棄混凝土約為20億噸。由此可見，研究廢棄混凝土的再生利用迫在眉睫，而且意義重大。

廢棄混凝土塊經破碎、分級、并按一定的比例混合后形成的骨料稱為再生骨料。利用再生骨料作為部分或全部骨料配制的混凝土稱為再生混凝土。大量研究發現，與普通混凝土相比，再生混凝土具有強度低，彈性模量低，吸水率高，耐久性差等缺陷。

發明內容

本發明的目的在于大力推進再生混凝土在實際工程的運用，提高多腔體鋼管混凝土結構承載力和抗震性能，延緩或避免由于鋼管壁板局部屈曲導致的構件剛度承載力及延性的降低，充分發揮材料的性能。為了解決這一問題，本發明提出了一種多腔鋼管混凝土內嵌圓鋼管再生混凝土帶綴板組合柱及其實現方法。

本發明采用的技術方案是：

該多腔鋼管混凝土內嵌圓鋼管再生混凝土帶綴板組合柱，其包括多邊形鋼管1、內隔板2、普通混凝土3、圓鋼管4、再生混凝土5、綴板6；所述的多邊形鋼管1被內隔板2分割為多個腔體，每個腔體內設置有圓鋼管4，圓鋼管4與腔體的各個內壁用綴板6連接；所述的圓鋼管4內填充再生混凝土5；每個腔體內圓鋼管4外側填充普通混凝土3。

所述組合柱的截面形狀為多邊形。

所述的多邊形鋼管1由鋼板焊接而成，焊縫應符合相應的設計要求。

所述的內隔板2采用的鋼板型號同多邊形鋼管1鋼板或低一個強度等級，厚度為多邊形鋼管鋼板厚度的1/2～2/3。內隔板可由多塊鋼板焊接組合而成“十”字形、“艸”字形或“Y”字形等。內隔板2在多邊形鋼管1角部或邊中部與多邊形鋼管1焊接連接。內隔板將多邊形鋼管分為若干個小腔體，鋼板對核心混凝土的約束作用增強，混凝土處于高度的三向受壓狀態，從而使混凝土的強度得到較大的提高，塑性和韌性性能得到顯著的改善，同時內隔板的斜拉場效應明顯，進而使整個結構的剛度、承載力、延性、抗震能力均有一定幅度的提高。

所述的圓鋼管4為無縫圓鋼管或焊接圓鋼管，圓鋼管具有較強的“套箍作用”，可有效約束再生混凝土5的橫向變形，使其承載力和延性均有所提高，可減少甚至抵消由于再生混凝土材料性能劣化對受力性能的影響。