[發明專利]四束狀超高性能混凝土約束普通混凝土矩形柱

在審

• 申請號: 201610254770.8
• 申請日: 2016-04-22
• 公開（公告）號: CN105756286A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 徐金俊;陳宗平;陳宇良;經承貴;陳俊睿
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 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所有限責任公司 45104
• 代理人: 楊立華

技術領域

本發明屬于建筑工程技術領域，尤其涉及一種四束狀超高性能混凝土約束普通混凝土矩形柱。

背景技術

鋼筋混凝土結構柱作為一種量大面廣的豎向承重構件，其在各類建筑工程和橋梁工程中發揮了重要作用。然而面對高速發展的經濟需求，全球普遍出現人口聚集區域化、城市用地緊張等局面，這就向城市規劃者和建設者提出了更為苛刻的要求，即如何在有限的生存環境下提高人居生活質量并緊跟城市發展的步伐。因此，高層及超高層建筑、重載橋梁等重要生命線工程應運而生，這勢必對傳統鋼筋混凝土結構柱產生巨大的沖擊，其主要為鋼筋混凝土柱的承載能力有限、抗震性能較差、耐久性能不良等缺陷，如此便限制了這類構件在上述結構中的應用。

為了滿足結構承載能力的需求，諸多增強型措施被用于鋼筋混凝土柱，這些措施主要包括提高混凝土強度(如采用高強混凝土)、增加含鋼率(如采用型鋼混凝土)以及使用約束混凝土(如鋼管混凝土)等。高強混凝土雖然能提高柱本身的承載能力，但高強混凝土的脆性對結構柱的抗震性能十分不利。當然內置的型鋼可以在這方面彌補高強混凝土的不足，然而另一個顯著問題也隨之而來，即在柱內布置較多的型鋼將導致施工階段混凝土的澆筑十分困難，不能保證混凝土的澆筑質量。顯然，采用約束混凝土技術能更好地避免上述現象的產生，鋼管混凝土柱秉承了鋼結構與混凝土結構的優勢，但在鋼材使用量上則顯得不夠經濟，且鋼管與混凝土之間容易出現粘脫等現象，其可削弱鋼管對混凝土的約束作用，組合效果變差。雖然相應的構造措施(如設置加勁肋和約束拉桿)也被提出來用于改善鋼管混凝土柱的性能，但是這些措施會對鋼管造成較大的損傷，并且加工成本也大幅度增加。此外，外包的鋼管在鋼管混凝土柱后期防腐、防火處理上也極為繁瑣，若處理不當，則十分不利于結構的耐久性能和防火性能。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種構造簡單、施工便捷、性能優良、經濟節約的四束狀超高性能混凝土約束普通混凝土矩形柱。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：四束狀超高性能混凝土約束普通混凝土柱，包括矩形截面混凝土柱，矩形截面混凝土柱的柱體骨架包括包覆在柱外的外包板和分隔柱截面內部空間的內隔板，柱體骨架由超高性能混凝土澆筑成型，且構成骨架的外包板和內隔板相互貫通連接；外包板和內隔板將矩形柱截面分割成四個大小相同的矩形獨立單元體，形成四個束狀的獨立分體柱。

內隔板有兩道，分別位于矩形截面柱的正交中軸線上，并分別垂直于兩個方向的柱外包板

在每個單元體內放置鋼筋籠骨架，并采用普通混凝土將各單元體澆筑密實。

鋼筋籠骨架為矩形，由縱向鋼筋和水平箍筋綁扎而成。

針對現有鋼筋混凝土柱存在的不足，發明人設計了一種四束狀超高性能混凝土約束普通混凝土柱，包括矩形截面混凝土柱，矩形截面混凝土柱的柱體骨架包括包覆在柱外的外包板和分隔柱截面內部空間的內隔板，柱體骨架由超高性能混凝土澆筑成型；外包板和內隔板將矩形柱截面分割成四個大小相同的矩形獨立單元體，形成四個束狀的獨立分體柱。

本發明通過三方面實現了鋼筋混凝土柱承載能力的大幅度提高：

<1>使用高致密性和高強度的超高性能混凝土作為混凝土柱的外包板和內隔板，形成對內部普通混凝土的約束骨架，而這兩個“高”恰恰促使了超高性能混凝土可取代傳統鋼管對混凝土的約束材料，克服了外包鋼管抗腐蝕性差、抗火性不良等缺陷，也有利于節約鋼材并降低工程造價和后期維護所需的費用。

<2>超高性能混凝土沿襲了混凝土可澆注性的特點，將其作為內隔板將矩形柱的內部空間進行分區，形成四個束狀的獨立分體柱，更小的柱體截面可發揮約束緊致的作用，有利于對混凝土材料更強的約束效應；通過在正交兩個方向設置內隔板，并將矩形截面均分為四等份，有利于柱截面均勻受力，發揮材料的承壓能力。

<3>在各束獨立分體柱內可配置多種類型的加強措施，如鋼筋籠骨架、型鋼骨架、鋼管、PVC管以及高強混凝土等，方便滿足不同承載力需求的混凝土柱設計形式。

總之，本發明充分利用混凝土自約束功能(超高性能混凝土約束普通混凝土)，充分發揮混凝土材料間橫向變形系數相近的特色，以此取代鋼材對混凝土的外包約束作用，節約鋼材并降低造價；基于超高性能混凝土優良的密實性、可澆筑性以及高強度，多束狀能顯著提高矩形柱的承載能力和耐久性能，具有結構簡單、材料新穎、性能優越等特點。此外，通過預制超高性能混凝土柱體骨架可實現建筑工業化的要求，同時輕薄高強的超高性能混凝土有利于機械化吊裝，能有效加快施工進度。