[發明專利]方鋼管混凝土內置圓鋼管再生混凝土及螺旋箍強化組合柱

在審

• 申請號: 201410146839.6
• 申請日: 2014-04-12
• 公開（公告）號: CN103967209A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 曹萬林;牛海成;董宏英;喬崎云
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E04C3/34
• 分類號: E04C3/34;E04G21/00
• 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

本發明是一種方鋼管混凝土內置圓鋼管再生混凝土及螺旋箍強化組合柱，主要應用于建筑結構中的多層及高層建筑的鋼管混凝土組合柱。

背景技術

隨著建筑工業的高速發展，村鎮的拆遷改造與修繕、城市新區和住宅小區的不斷開發和規模化建設以及市政公用設施的新建，都會產生大量的建筑垃圾。此外，我國部分建筑結構即將到達設計使用年限。據統計，我國每年的拆除工程占建設工程總量的40%，而每萬平方米的拆除工程會產生建筑垃圾7000噸-12000噸。然而，絕大部分建筑垃圾未經任何處理，便被施工單位運往郊外或鄉村露天堆放或填埋，耗用巨額的征用土地費、垃圾清運費等建設經費。同時，清運和堆放過程中的遺撒和粉塵、灰砂飛揚等問題又造成了嚴重的環境污染。建筑垃圾已經加劇了我國城市土地、資源的緊張局面，嚴重影響了社會經濟和生態環境的協調發展。

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骨料混凝土，簡稱再生混凝土。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。

鋼管混凝土是在鋼管中填充混凝土而形成的構件，利用鋼管對混凝土的約束作用，使其中的混凝土處于三向受壓狀態，延遲了混凝土破壞的發生，從而可大大提高其抗壓強度和抗變形能力；借助內填混凝土來增強薄壁鋼管的抗屈曲強度和穩定性，不僅使混凝土的塑性和韌性大為改善，而且可以避免或延緩鋼管發生局部屈曲，兩種材料的組合彌補了各自的缺點，從而使鋼管混凝土具有承載力高、塑性和韌性好等優點。實際工程中，常采用圓鋼管與方鋼管。其中，圓鋼管對核心混凝土約束能力強，承載力高。通過對比試驗發現，在等截面積、等含鋼率、等材料強度的條件下，圓鋼管混凝土柱比方鋼管混凝土柱承載力提高35%～45%。而方鋼管混凝土則克服了圓鋼管混凝土柱節點設計、施工及使用上的不便，已成為鋼結構建筑的主要發展方向。

發明內容

本發明的目的在于針對大量建筑垃圾亟待處理的現狀，利用不同截面形狀鋼管混凝土的特點，提供一種方鋼管混凝土內置圓鋼管再生混凝土及螺旋箍強化組合柱及其實現方法，其結構簡單、受力性能優越、易于施工，且利于建筑空間布置。

本發明采用的技術方案是：

該方鋼管混凝土內置圓鋼管再生混凝土及螺旋箍強化組合柱，其包括方鋼管1、普通混凝土2、圓鋼管3、再生混凝土4、縱筋5和螺旋箍6；在方鋼管1內設置有圓鋼管3，縱筋5與螺旋箍6綁扎在一起，置于方鋼管1和圓鋼管3之間；圓鋼管3內填充有再生混凝土4，圓鋼管3與方鋼管1之間填充有普通混凝土2。

所述的方鋼管1截面為正方形，為熱軋方鋼管，冷拔方鋼管，擠壓方鋼管或焊接方鋼管。

所述的圓鋼管3為無縫圓鋼管或焊接圓鋼管，圓鋼管直徑與外部方鋼管1邊長比值為0.5～0.7。圓鋼管可有效約束核心再生混凝土4，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。

所述的縱筋5采用帶肋熱軋鋼筋，其強度等級為HRB335級，HRB400級或HRB500級。

所述的螺旋箍6采用光面鋼筋或帶肋熱軋鋼筋彎曲而成，其強度等級為HPB300級，HRB335級，HRB400級或HRB500級，螺旋箍筋間距d為40mm-80mm。螺旋箍可加強外圍普通混凝土的約束作用，減少橫向變形，延緩方鋼管局部屈曲的發生，有效提高構件的承載力、延性和耗能能力。

根據本發明的技術方案，該方鋼管混凝土內置圓鋼管再生混凝土及螺旋箍強化組合柱的制作方法，其制作步驟如下：

1）將方鋼管1和圓鋼管3分別進行定位安裝；

2）將縱筋5和螺旋箍6綁扎成鋼筋籠，置于方鋼管1和圓鋼管3之間并進行定位、固定；

3）在方鋼管1和圓鋼管3之間分層澆筑普通混凝土，振搗密實后進行養護；

4）在圓鋼管3內部分層灌注再生混凝土4，進行養護，成形后即為方鋼管混凝土內置圓鋼管再生混凝土及螺旋箍強化組合柱。