CN101328751A

CN101328751A - 一种纤维复合材料钢骨混凝土结构

Info

Publication number: CN101328751A
Application number: CNA2008101233431A
Authority: CN
Inventors: 王静峰; 夏竟成; 雷爱君
Original assignee: Hefei University of Technology
Current assignee: Hefei University of Technology
Priority date: 2008-05-23
Filing date: 2008-05-23
Publication date: 2008-12-24

Abstract

一种纤维复合材料钢骨混凝土结构，其特征是所述结构包括在钢骨的周围配置纵向受力钢筋和周向箍筋形成钢筋笼，在钢筋笼内浇筑混凝土形成钢骨混凝土，在钢骨混凝土的外表面以浸有纤维粘结剂的纤维复合材料布缠绕形成固结的纤维复合材料外包层。本发明结构具有优越的抗震性能，良好的耐久性和防火性能，较大的刚度和阻尼，有利于结构变形控制，比纯钢结构节约钢材50％以上，施工速度快；可用于加固改造工程和特殊环境的结构；特别适用于建筑、桥梁和特殊结构。

Description

一种纤维复合材料钢骨混凝土结构

技术领域

本发明涉及增强型钢骨混凝土结构，一种可替代钢骨混凝土用于加固改造工程和特殊环境的结构，特别适用于建筑、桥梁和特殊结构的梁、柱和支撑构件，属于结构工程技术领域。

背景技术

钢骨混凝土是指在钢骨周围配置钢筋，并浇筑混凝土的结构，又称型钢混凝土或劲性钢筋混凝土，在高层建筑、重载结构中广泛应用。钢骨混凝土在长期自然环境和使用环境的双重作用下会受到不同程度的损伤，如物理老化、化学腐蚀等，同时火灾、水灾和地震等灾害对这类结构或构件的破坏时有发生，这些都会严重降低钢骨混凝土结构的安全性、耐久性和适用性，降低其使用寿命。

在实际工程中，由于设计、施工错误和材料质量问题造成工程事故，或已建结构的技术改造，需要提高结构承载力和刚度，改变其结构使用功能。这些原因会导致目前已有钢骨混凝土结构在受力性能、承载力和刚度等方面不能很好地满足安全和使用要求。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种可用于加固改造工程和特殊环境的结构，特别适用于建筑、桥梁和特殊结构的梁、柱和支撑构件的纤维复合材料钢骨混凝土结构，以期获得优越的抗震性能、良好的耐久性和防火性能、较大的刚度和阻尼，并且能有利于结构变形控制，节约钢材，加快施工速度。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明纤维复合材料钢骨混凝土结构，其结构特点是所述结构包括在钢骨的周围配置纵向受力钢筋和周向箍筋形成钢筋笼，在钢筋笼内浇筑混凝土形成钢骨混凝土，在钢骨混凝土的外表面以浸有纤维粘结剂的纤维复合材料布缠绕形成固结的纤维复合材料外包层。

本发明纤维复合材料钢骨混凝土组合结构的结构特点也在于，钢筋笼按截面形式可以为圆形或矩形。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、本发明不仅充分体现了纤维复合材料FRP、混凝土和钢材各自的优点，更充分发挥了其间相互作用所带来的有益效果。由纤维复合材料为钢骨混凝土提供紧箍力，其间的共同作用明显改善结构的受力性能、提高了钢骨混凝土构件的承载力和刚度，同时具有优越的抗震性能、良好的耐久性和防火性能、较大的刚度和阻尼，有利于结构变形控制，比纯钢结构节约钢材50％以上，施工速度快，可有效降低工程造价。

2、本发明可广泛用于各种加固改造工程和特殊环境的结构，特别适用于作为建筑、桥梁和特殊结构的梁、柱和支撑构件。

附图说明

图1(a)为本发明纤维复合材料圆形钢骨混凝土组合结构示意图；

图1(b)图1(c)、图1(d)、图1(e)图1(f)和图1(g)分别为内置工字钢骨、十字钢骨、T字钢骨、方管钢骨、圆管钢骨、格构钢骨的横断面结构示意图；

图2(a)为本发明纤维复合材料矩形钢骨混凝土组合结构的示意图；

图2(b)图2(c)、图2(d)、图2(e)图2(f)和图2(g)分别为内置工字钢骨、十字钢骨、T字钢骨、方管钢骨、圆管钢骨、格构钢骨的横断面结构示意图。

图中标号：1纤维复合材料外包层、2箍筋、3纵向受力钢筋、4钢骨、5混凝土。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

实施例1：

参见图1(a)，设置圆柱形结构，包括在钢骨4的周围配置纵向受力钢筋3和周向箍筋2形成钢筋笼，在钢筋笼内浇筑混凝土5形成钢骨混凝土，在钢骨混凝土的外表面以浸有纤维粘结剂的纤维复合材料FRP布缠绕形成固结的纤维复合材料外包层1。

具体实施中，钢骨4可以分别为如图1(b)、图1(c)、图1(d)、图1(e)、图1(f)和图1(g)所示的工字钢骨、十字钢骨、T字钢骨、方管钢骨、圆管钢骨或格构钢骨的横断面结构。

实施例2：

参见图2(a)，设置矩形柱体结构，包括在钢骨4的周围配置纵向受力钢筋3和周向箍筋2形成钢筋笼，在钢筋笼内浇筑混凝土5形成钢骨混凝土，在钢骨混凝土的外表面以浸有纤维粘结剂的纤维复合材料FRP布缠绕形成固结的纤维复合材料外包层1。

具体实施中，钢骨4可以分别为如图2(b)、图2(c)、图2(d)、图2(e)、图2(f)和图2(g)所示的工字钢骨、十字钢骨、T字钢骨、方管钢骨、圆管钢骨或格构钢骨的横断面结构。

在实施例1和实施例2中，钢骨4可以采用普通钢材或高强钢材，纤维复合材料FRP可以是玻璃纤维GFRP、碳纤维CFRP、芳纶纤维AFRP等，混凝土可以是普通混凝土或抗压强度在80～120MPa的高强混凝土和自密实混凝土。

纤维复合材料FRP粘贴厚度为0.2～1.0mm，密度为1.25～2.1g/cm³。

具体实施中，先将钢骨混凝土构件的混凝土外表面打磨平整，对于局部破损的混凝土用环氧砂浆修补；在5℃～38℃的环境温度下备环氧树脂，根据所需尺寸裁剪FRP纤维布，并将裁剪的FRP纤维布使用环氧树脂均匀涂湿；同时在钢骨混凝土的混凝土外表面涂刷备好的环氧树脂；随后，将浸透有环氧树脂的FRP纤维布平整地贴壁缠绕在混凝土表面；纤维布之间纬向(即非主纤维方向)拼接不得小于10mm，径向(即主纤维方向)搭接长度不得小于150mm，搭接处须交错布置；使用滚筒反复沿纤维方向滚压，去处气泡，并使粘结胶充分浸透纤维布；再使用刮板刮涂纤维布表层堆积的粘结胶，使之均匀；粘结胶自然干燥后形成固结的纤维复合材料外包层。多层粘贴应重复上述步骤，待纤维布表面指触干燥方可进行下一层的粘贴。

Claims

1、一种纤维复合材料钢骨混凝土结构，其特征在于：所述结构包括在钢骨(4)的周围配置纵向受力钢筋(3)和周向箍筋(2)形成钢筋笼，在所述钢筋笼内浇筑混凝土(5)形成钢骨混凝土，在所述钢骨混凝土的外表面以浸有纤维粘结剂的纤维复合材料布缠绕形成固结的纤维复合材料外包层(1)。

2、根据权利要求1所述的纤维复合材料钢骨混凝土组合结构，其特征在于钢筋笼按截面形式可以为圆形或矩形。