[發明專利]纖維增強鋼管混凝土柱、及其組合柱與制造方法

在審

• 申請號: 201710540631.6
• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107165338A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 徐俊杰;倪洪亮;白玉磊
• 申請（專利權）人: 中國地震局工程力學研究所
• 主分類號: E04C3/34
• 分類號: E04C3/34
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司11619
• 代理人: 陳亞琴

技術領域

本發明涉及建筑結構技術領域，具體涉及纖維增強鋼管混凝土柱、及其組合柱與制造方法。

背景技術

當前的城市建筑施工建設面臨的主要挑戰之一就是在保證建筑結構整體安全和耐久以外，還需要盡可能減少在施工過程中所花費的時間，減少對周圍環境的干擾，降低其施工成本以及由于施工所產生的噪音，粉塵等。于是快速裝配式組合柱，如纖維增強復合材料(Fiber Reinforced Polymer，FRP)管-鋼管-混凝土組合柱正是基于此類大背景下所產生的。應用快速裝配式組合柱可以為城市的發展，高速，安全，耐久提供更好的建筑解決方案。

此外，在市中心等地如果臨時采取混凝土澆筑成混凝土柱會受到溫度、風速、時間、噪音的各個方面的制約，如有采取事前在工廠中進行構件預制，現場工作時采取快速裝配方式來進行安裝，不僅方便快捷，還會產生更好的經濟和環境效益。

基于纖維增強復合材料管-鋼管-混凝土組合柱的優勢，纖維增強復合材料約束混凝土得到了廣泛的研究，其特點在于力-位移曲線成雙線性，即截面屈服之后承載力繼續上升，因此這種柱截面具有更為優越的承載能力。

傳統的纖維增強復合材料管-鋼管-混凝土組合柱的截面形式為內部圓鋼管、外部纏繞纖維增強復合材料、纖維增強復合材料與圓鋼管之間的夾層灌入混凝土。這種柱截面盡管在承載力和延性方面都得到了很大的改善，但是在實際工程施工中，不利于梁柱節點連接，施工困難較大。如何改善纖維增強復合材料、鋼管、混凝土組合的新型柱的結構，成為建筑領域亟待解決的一個重要課題。

發明內容

為解決上述問題，本發明一方面提供一種纖維增強鋼管混凝土柱，包括：纖維增強復合材料管，位于所述纖維增強鋼管混凝土柱的最外側，所述纖維增強復合材料管在所述纖維增強鋼管混凝土柱的縱向方向上延伸并限定所述纖維增強鋼管混凝土柱的外周邊；鋼管，位于所述纖維增強鋼管混凝土柱的內部并且在所述纖維增強鋼管混凝土柱的縱向方向上貫穿所述纖維增強鋼管混凝土柱；混凝土，填充于所述纖維增強復合材料管與所述鋼管之間；其中：在所述縱向方向上，所述纖維增強復合材料管的長度小于所述鋼管的長度；并且所述鋼管的兩端的截面尺寸設置為使得截面尺寸較小的一端能夠嵌入連接至截面尺寸較大的一端內。

進一步地，在所述纖維增強鋼管混凝土柱的端部處，所述混凝土與所述纖維增強復合材料管的端部齊平而形成所述纖維增強鋼管混凝土柱的端表面，并且所述鋼管的至少一端突出于所述纖維增強鋼管混凝土柱的一端的端表面。

進一步地，所述鋼管的截面尺寸較小的一端突出于所述端表面。

進一步地，所述鋼管的截面尺寸較大的一端突出于所述纖維增強鋼管混凝土柱的另一端的端表面。

本發明又一方面提供一種纖維增強鋼管混凝土組合柱，包括前面所述的纖維增強鋼管混凝土柱，其中：所述纖維增強鋼管混凝土組合柱通過至少兩個所述纖維增強鋼管混凝土柱在所述縱向方向上連接而成。

進一步地，第一段纖維增強鋼管混凝土柱的所述鋼管的截面尺寸較小的一端與第二段纖維增強鋼管混凝土柱的所述鋼管的截面尺寸較大的一端是嵌入式連接。

進一步地，在所述纖維增強鋼管混凝土組合柱的端部處，所述纖維增強鋼管混凝土柱的所述鋼管與所述纖維增強鋼管混凝土柱的端表面齊平。

進一步地，所述纖維增強鋼管混凝土柱的所述鋼管之間的連接處纏繞有纖維增強復合材料布并且周圍填充有混凝土。

本發明再一方面提供纖維增強鋼管混凝土組合柱的現場制造方法，其特征在于，包括如下步驟：將所述纖維增強復合材料管套在鋼管外，使得所述鋼管的長度延伸出所述纖維增強復合材料管的端部外；在所述纖維增強復合材料管和所述鋼管之間填充混凝土，組裝完成第一段纖維增強鋼管混凝土柱；將第二段纖維增強鋼管混凝土柱的鋼管設置在所述第一段纖維增強鋼管混凝土柱的鋼管上，使第一段纖維增強鋼管混凝土柱的鋼管的截面尺寸較小的一端與第二段纖維增強鋼管混凝土柱的鋼管的截面尺寸較大的一端進行嵌入式連接；將所述第二段纖維增強鋼管混凝土柱的纖維增強復合材料管套在所述第二段纖維增強鋼管混凝土柱的鋼管外；在所述第二段纖維增強鋼管混凝土柱的纖維增強復合材料管和鋼管之間填充混凝土，組裝完成所述第二段纖維增強鋼管混凝土柱。