CN102425268A - 一种钢管-frp管-钢骨-混凝土组合柱 - Google Patents
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Abstract
本发明是“一种钢管-FRP管-钢骨-混凝土组合柱”，钢管-FRP管-钢骨-混凝土组合柱，所述的组合柱由外部钢管、内部圆截面FRP管和位于中心的钢骨经浇筑混凝土后组成。外部钢管可以是矩形钢管、正方形钢管或圆形钢管，内部圆截面FRP管可以是CFRP管、GFRP管或其它纤维增强复合材料制成的管，中心钢骨可以是焊接、轧制实腹式型钢或格构式组合钢。组合柱可由不同形状钢管、不同种类FRP管和不同类型钢骨任意组合而成。本发明能有效提高结构的静力性能、抗震性能和抗火性能，且施工安装方便快捷，主要适用于对承载力要求较高的大型工业建筑和民用建筑。
Description
技术领域
本发明涉及建筑领域中一种增强型的组合承重结构，确切的说是一种钢管-FRP管-钢骨-混凝土组合柱，该组合柱在钢管、FRP管、钢骨和混凝土的共同工作下，能大幅度提高构件的承载能力，可作为承重构件广泛应用于对承载能力要求较高的大型工业建筑和民用建筑。
背景技术
目前，钢管混凝土技术在实际工程中已有较广泛的应用；由纤维增强复合材料制成的FRP管则较多的应用于建筑结构的加固改造工程中；为了更大程度上发挥钢材、FRP和混凝土三种材料的性能优势，对钢管、FRP管和混凝土这三种材料组成的组合结构的研究也有所进展，具有代表性的是钢管-FRP管-混凝土组合柱。
钢管-FRP管-混凝土组合柱，充分发挥了钢材、FRP和混凝土三种材料的性能优势，并扬长补短相互作用使其具有更优良的受力性能，在实际工程中具有很大的发展前景。然而，在某些对承载能力要求较高的大型建筑工程中，要想利用受力性能良好的钢管-FRP管-混凝土组合柱就必须要加大柱子截面尺寸以保证其具有足够的承载能力。加大柱截面尺寸不仅浪费材料而且影响建筑物的有效使用空间，为此有必要采取新方法有效改进钢管-FRP管-混凝土组合柱在承载能力方面的局限性，使其具有更广泛的工程应用价值。
发明内容
为了弥补上述现有技术存在的不足，本发明的主要目的是开发增强型组合承重结构。该组合结构在钢管、FRP管、钢骨和混凝土的共同工作下，能大幅度提高构件的承载能力，可作为承重构件广泛应用于对承载能力要求较高的大型工业建筑和民用建筑中。
技术方案如下：
钢管-FRP管-钢骨-混凝土组合柱，是由外部钢管、内部圆截面FRP管和位于中心的钢骨经浇筑混凝土后组合而成，其外部钢管可以是矩形钢管、正方形钢管或圆形钢管，内部圆截面FRP管可以是CFRP管（碳纤维管）、GFRP管（玻璃纤维管）或其它纤维增强复合材料制成的管，中心钢骨可以是焊接、轧制实腹式型钢或格构式组合钢。其组合柱可由不同形状钢管、不同种类FRP管和不同类型钢骨任意组合而成。且其钢管壁厚、FRP管壁厚、钢骨尺寸可根据实际工程需要自行选定。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在:
1.钢管-FRP管-钢骨-混凝土组合柱，由于柱中心钢骨的存在，能在充分发挥钢材、FRP和混凝土三种材料性能优势的基础上，大幅提高柱的承载能力，而无需加大柱截面尺寸；
2.钢管-FRP管-钢骨-混凝土组合柱，位于内部的FRP管由于受到外部钢管和环形混凝土层的保护作用，能有效克服抗火性能差的缺点，使其在高温火灾情况下依然能发挥高强、高效的优点，使增强型组合柱表现出优越的抗火性能。
附图说明
图1为本发明的截面示意图；
图2、图3、图4，图5，图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12为不同钢骨和不同形状钢管与FRP管和混凝土的不同组合形式形成的不同组合柱截面示意图。
其中1表示钢管，2表示FRP管、3表示钢骨、4表示混凝土
附图补充说明：本发明适用于大型工业建筑和民用建筑中的承重构件，当承重构件为双向偏心受压且两个平面都为主平面时，宜采用图4、图6、图10、图12的截面形式；当承重构件为双向偏心受压且只有一个主平面时，宜选用图5、图11的截面形式；当承重构件为单向偏心受压时，宜选用图1、图2，图3，图7、图8、图9的截面形式；当承重构件为轴心受力时，宜选用较为经济实用的图1、图2的截面形式。
具体实施方式
1）根据工程实际需要准备好施工所需钢管、FRP管和钢骨。钢管可以是方钢管或圆钢管，FRP管可以是GFRP管（玻璃纤维管）、CFRP管（碳纤维管）、AFRP管（芳纶纤维管）或其他纤维增强复合材料制管，钢骨可以是轧制、焊接实腹式型钢或格构式组合钢。
2）将钢管、FRP管和钢骨定位安装在设计规定位置，注意使其形心重合，当钢管、FRP管和钢骨不够长需要接长时，接缝不宜在同一截面上，应相互错开。
3）浇筑混凝土，所需混凝土根据工程实际需要可选用普通混凝土或高强混凝土，钢管和FRP管之间的环形混凝土和核心混凝土可以同时浇筑，为保证混凝土浇筑质量，宜采用和易性较好的混凝土。
4）常温养护至设计要求强度，钢管外表面按相关规范规定刷耐高温防腐涂料，即形成钢管-FRP管-钢骨-混凝土组合柱。
Claims (4)
1.钢管-FRP管-钢骨-混凝土组合柱，其特征在于：所述的组合柱由外部钢管（1）、内部圆截面FRP管（2）和位于中心的钢骨（3）经浇筑混凝土后组成。
2.根据权利要求1所述的钢管-FRP管-钢骨混凝土组合柱，其特征在于：外部钢管可以是矩形钢管、正方形钢管或圆形钢管，内部圆截面FRP管可以是CFRP管、GFRP管或其它纤维增强复合材料制成的管，中心钢骨可以是焊接、轧制实腹式型钢或格构式组合钢。
3.根据权利要求1所述的钢管-FRP管-钢骨混凝土组合柱，其特征在于：组合柱可由不同形状钢管、不同种类FRP管和不同类型钢骨任意组合而成。
4.根据权利要求1所述的增强型钢管-FRP管-钢骨混凝土组合柱，其特征是：钢管壁厚、FRP管壁厚、钢骨尺寸可根据实际工程需要自行选定。
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