CN102635201A - 混凝土内置钢管活性粉末混凝土组合柱 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种混凝土内置钢管活性粉末混凝土组合柱，本发明由钢管、钢管内的活性粉末混凝土和钢管外的混凝土组成。该构件与传统钢管混凝土组合柱和钢管高强混凝土组合柱相比，可显著提高承载力、变形能力和抗震性能，适用于混凝土组合柱结构技术领域，特别适合用于高层、超高层底顶柱、大跨桥梁大墩柱等。

Description

混凝土内置钢管活性粉末混凝土组合柱
技术领域
本发明是混凝土内置钢管活性粉末混凝土组合柱，适用于混凝土组合柱结构技术领域。
技术背景
混凝土内置钢管活性粉末混凝土组合柱(或叠合柱)是指在钢筋混凝土柱的截面中部设置钢管约束活性粉末混凝土(RPC)的柱，或称为核心区钢管活性粉末混凝土组合柱。
组合柱的研究与应用已有20多年，它具有突出的优点，有很好的受力性能和显著的经济效益，自1995年首次应用于沈阳日报大厦以来，已有30多幢高层建筑采用。《钢管混凝土叠合柱结构技术规程》颁布实施以来，又出现一些新叠合柱形式，钢管高强混凝土组合柱就是一种新近提出的组合柱，但研究发现，在较高轴压比下高强混凝土组合柱的延性并不理想：叶列平等对C60高强混凝土组合柱的抗震耗能滞回特性试验研究后发现，当轴压比大于等于0.4时，试件表现为受压破坏特征，有的试件出现粘结破坏，混凝土大范围退出工作，抗震性能很差。吕西林等进行了方钢管混凝土柱抗震试验，混凝土最高等级为C60，结果证实，当轴压比较高时，有些试件位移延性系数小于3，延性不理想。清华大学进行的高强混凝土钢管柱在轴压、反复弯压荷载下的试验结果证实，当柱套箍指标较低且混凝土强度很高时，钢管柱的延性不理想，原因是核心高强混凝土在构件达到最大抗力后迅速脆性破坏，钢管壁随之压屈使抗力和变形能力迅速下降。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种混凝土内置钢管活性粉末混凝土组合柱，该构件与传统钢管混凝土组合柱和钢管高强混凝土组合柱相比，可显著提高承载力、变形能力和抗震性能，适用于混凝土组合柱结构技术领域。
为实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
本发明由钢管、钢管内的活性粉末混凝土和钢管外的混凝土组成。
所述的钢管截面形状为闭合的圆形、椭圆形，或方形、矩形、多边形。
所述的钢管可以置于混凝土柱截面的中央，也可根据受力要求偏心放置。
所述的钢管外侧的混凝土柱体截面的形状为圆形、椭圆形，或方形、矩形、多边形。
在所述的钢管外的混凝土内设纵向钢筋和箍筋。
所述的混凝土内置钢管活性粉末混凝土组合柱可以和剪力墙连接，实现整体浇筑。
具体实施步骤如下：首先将钢管安装到位，浇筑钢管内的活性粉末混凝土成为钢管活性粉末混凝土柱，以钢管活性粉末混凝土柱为楼盖支柱，施工楼盖结构，若干层楼盖施工完成，钢管活性粉末混凝土柱的轴向压力达到一定值时，在钢管外围搭设纵向钢筋和箍筋，并浇筑混凝土，即成为凝土内置钢管活性粉末混凝土叠合柱。
本发明具有以下优点：
(1)高强混凝土柱脆性大、抗震性能不足，在相同截面尺寸下，混凝土内置钢管活性粉末混凝土组合柱的延性和抗震性能均优于高强混凝土柱；
(2)活性粉末混凝土具有很高的强度，加入纤维后变形能力也有很大提高，在钢管内使用活性粉末混凝土后形成的混凝土内置钢管活性粉末混凝土组合柱与钢管高强混凝土组合柱相比，显著提高了组合柱的承载力和变形能力，特别是显著提高了柱体的抗震性能，因此该发明适用于大型重载结构和超高层建筑；
(3)与高强混凝土柱和钢管高强混凝土组合柱相比，在相同的承载力要求下，采用混凝土内置钢管活性粉末混凝土组合柱可减小柱体截面面积，显著降低了柱体的自重；
(4)与高强混凝土柱和钢管高强混凝土组合柱相比，在相同的承载力要求下，采用混凝土内置钢管活性粉末混凝土组合柱可适当降低柱体中混凝土、钢筋和钢管的材料用量；
因此，本发明特别适合用于高层、超高层底顶柱、大跨桥梁大墩柱等。
附图说明
图1为混凝土内置钢管活性粉末混凝土组合柱的正剖切面示意图；
图2为连接剪力墙的混凝土内置钢管活性粉末混凝土组合柱的正剖切面示意图；
图中：1、钢管，2、活性粉末混凝土，3、纵向钢筋，4、箍筋，5、混凝土，6、混凝土保护层，7、剪力墙上的分布钢筋。
具体实施方式
实施例1：
现结合附图1对本发明作进一步说明：首先制作钢管1并将其吊装到位并固定，在钢管1中浇筑活性粉末混凝土2，并在钢管1外布置纵向钢筋3和箍筋4，钢筋布置完毕后进行支模并在钢管1和模板之间浇筑混凝土5，待养至混凝土5达到拆模要求时将模板拆除。
本实施例中的柱体采用边长800mm的方柱。
钢管1采用的钢材型号为Q345，内径300mm，厚度30mm，钢管长度为3m。
活性粉末混凝土2的轴心抗压强度为110MPa。
纵向钢筋3采用直径为25mm的HRB400级钢筋，位于同一边角处的三根纵向钢筋3中钢筋的间距为110mm。
箍筋4采用直径12mm的HPB235级钢筋，且沿柱体纵向的布置间距为100mm。
混凝土5采用C60混凝土进行浇筑，纵向钢筋外侧的混凝土保护层6的厚度为30mm。
实施例2：
现结合附图2对本发明作进一步说明：首先制作钢管1并将其吊装到位并固定，在钢管1中浇筑活性粉末混凝土2，并在钢管外布置纵向钢筋3、箍筋4、剪力墙的分布钢筋7。钢筋布置完毕后沿柱体和剪力墙外侧进行支模并在钢管1和模板之间浇筑混凝土5。待养护完毕后将模板拆除。
本实施例中的柱体采用边长600mm的方柱。
钢管1采用的钢材型号为Q345，内径300mm，厚度20mm，钢管长度为3m。
活性粉末混凝土2的轴心抗压强度为110MPa。
纵向钢筋3采用直径为20mm的HRB400级钢筋，位于同一边角处的三根纵向钢筋3中钢筋的间距为90mm。
箍筋4采用直径12mm的HPB235级钢筋，且沿柱体纵向的布置间距为100mm。
混凝土5采用C60混凝土进行浇筑，纵向钢筋3外侧的混凝土保护层6的厚度为30mm。
剪力墙分布钢筋7中的纵筋采用直径为16mm的HRB400级钢筋，横向钢筋采用直径为12mm的HPB235级钢筋，钢筋间距均为200mm。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种混凝土内置钢管活性粉末混凝土组合柱，其特征在于：包括钢管(1)、钢管(1)内的活性粉末混凝土(2)和钢管(1)外的混凝土(5)。
2.根据权利要求1所述的混凝土内置钢管活性粉末混凝土组合柱，其特征在于：所述的钢管(1)截面形状为闭合的圆形、椭圆形，或方形、矩形、多边形。
3.根据权利要求1或权利要求2任一权利要求所述的混凝土内置钢管活性粉末混凝土组合柱，其特征在于：所述的钢管(1)置于混凝土组合柱截面的中央，或根据受力要求偏心放置。
4.根据权利要求1所述的混凝土内置钢管活性粉末混凝土组合柱，其特征在于：所述的钢管(1)外侧的混凝土(5)柱体截面的形状为圆形、椭圆形，或方形、矩形、多边形。
5.根据权利要求1所述的混凝土内置钢管活性粉末混凝土组合柱，其特征在于：所述的钢管(1)外的混凝土(5)内设纵向钢筋(3)和箍筋(4)。
6.根据权利要求1所述的混凝土内置钢管活性粉末混凝土组合柱，其特征在于：所述的混凝土内置钢管活性粉末混凝土组合柱和剪力墙连接，实现整体浇筑。
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