[發(fā)明專利]一種部分填充超高韌性水泥基復合材料的薄壁鋼組合柱

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• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN111255159A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 白亮;楊磊;胡家瑞;胡帥
• 申請（專利權(quán)）人: 長安大學
• 主分類號: E04C3/36
• 分類號: E04C3/36;C04B28/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發(fā)明公開了一種部分填充超高韌性水泥基復合材料的薄壁鋼組合柱，兩個薄壁翼緣板平行設(shè)置，中間通過薄壁腹板連接構(gòu)成H型結(jié)構(gòu)，兩個薄壁翼緣板的外邊緣通過系桿連接，薄壁腹板與薄壁翼緣板之間填充超高韌性水泥基復合材料，超高韌性水泥基復合材料能夠被薄壁翼緣板與薄壁腹板包裹形成柱狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明可克服現(xiàn)有型鋼混凝土柱自重過大、節(jié)點構(gòu)造復雜、施工過程繁瑣、需要大量建造模板的缺點，造價、含鋼率、截面靈活性、抗裂性能、變形能力優(yōu)于現(xiàn)有的部分填充混凝土組合柱。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種部分填充超高韌性水泥基復合材料的薄壁鋼組合柱。

背景技術(shù)

目前，建筑工程中廣泛應(yīng)用鋼與混凝土組合柱，這種組合柱承載力高、抗火性能好。但是混凝土材料抗拉強度低、易開裂，延性差，與鋼柱變形能力不匹配，影響組合柱的力學性能。且對于組合柱，型鋼完全填充于混凝土中，造成組合柱自重大、節(jié)點復雜及施工周期長。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種部分填充超高韌性水泥基復合材料的薄壁鋼組合柱，截面形式靈活、自重輕、不易開裂、延性及受力性能好。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種部分填充超高韌性水泥基復合材料的薄壁鋼組合柱，包括薄壁翼緣板，兩個薄壁翼緣板平行設(shè)置，中間通過薄壁腹板連接構(gòu)成H型結(jié)構(gòu)，兩個薄壁翼緣板的外邊緣通過系桿連接，薄壁腹板與薄壁翼緣板之間填充超高韌性水泥基復合材料，超高韌性水泥基復合材料能夠被薄壁翼緣板與薄壁腹板包裹形成柱狀結(jié)構(gòu)。

具體的，系桿垂直于兩個薄壁翼緣板，并平行于薄壁腹板設(shè)置。

具體的，系桿包括多個，等間距間隔設(shè)置在兩個薄壁翼緣板之間。

進一步的，系桿距薄壁翼緣板的外邊緣處留有厚度為30～50mm的保護層。

具體的，超高韌性水泥基復合材料包括水泥、粉煤灰、石英砂、減水劑、水和聚乙烯醇纖維，水泥：粉煤灰：石英砂：水：減水劑＝1：1.5：1.62：0.9：0.025，聚乙烯醇纖維的體積比為1.5％～2％。

進一步的，室溫條件下，將水泥、粉煤灰、細沙混合攪拌1～2min；加入聚乙烯醇纖維繼續(xù)攪拌3～5min至拌合物無聚乙烯醇纖維結(jié)團現(xiàn)象；最后將減水劑摻入水中攪勻，加入拌合物中攪拌3～5min，制成超高韌性水泥基復合材料。

具體的，薄壁翼緣板和中部的薄壁腹板以角焊縫焊接方式連接。

進一步的，薄壁鋼組合柱的截面形狀為方形或矩形。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

本發(fā)明一種部分填充超高韌性水泥基復合材料的薄壁鋼組合柱，薄壁翼緣與薄壁腹板間填充超高韌性水泥基復合材料，填充該材料時時能夠免去薄壁翼緣與薄壁腹板處的模板，節(jié)省模板；整體構(gòu)造簡潔，薄壁翼緣板外露，方便節(jié)點連接，制作便捷，縮短施工周期。

進一步的，由任意截面尺寸的薄壁翼緣與薄壁腹板焊接而成，組合柱截面可根據(jù)工程情況進行組合，截面形式靈活。

進一步的，系桿距薄壁翼緣板的外邊緣處留有30～50mm保護層可以防止系桿受到銹蝕而發(fā)生失效。

進一步的，超高韌性水泥基復合材料在軸向受壓、拉伸荷載作用下表現(xiàn)出良好的變形能力與抗裂性能，超高韌性水泥基復合材料與薄壁鋼柱之間具有良好的協(xié)同變形能力，能夠為薄壁鋼柱提供有效支撐，提高薄壁鋼柱的整體穩(wěn)定性；

進一步的，焊接在薄壁翼緣板間的系桿可以提高薄壁翼緣板的局部屈曲能力，同時系桿與薄壁翼緣板與薄壁腹板對超高韌性水泥基復合材料提供約束作用，使材料性能得到充分發(fā)揮。

進一步的，柱截面形狀設(shè)置成方形或矩形，可便于柱與梁的連接，施工方便。