CN103306431A - 钢筋混凝土管格构柱 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种钢筋混凝土管格构柱，包括至少两空心管柱，每空心管柱至少与一相邻空心管柱通过腹杆连接，所述空心管柱的外围还包覆一钢筋混凝土柱。本发明的管格构柱自重轻、承载力高、耐火性能好、能够延缓空心管柱局部屈曲。
Description
技术领域
本发明涉及一种土木工程领域，具体涉及一种钢筋混凝土管格构柱。
背景技术
纤维增强复合材料（FRP）具有高强、质轻、耐腐蚀等优点，因此在土木工程中的应用日益广泛。常规的中空夹层FRP管混凝土是在两个同心放置的FRP管之间灌注混凝土而形成的构件，可用于海洋、潮湿等恶劣环境中的建筑、桥梁和特殊结构。然而，常规的中空夹层FRP管混凝土构件的FRP用量较大，一旦发生火灾，外层FRP管很快软化，在较高轴压比下构件很快达到耐火极限，因此，在特定条件下必须对中空夹层FRP管混凝土外表面涂刷防火涂料或水泥砂浆，这样必然增加了工程造价和技术难度，后期维护和加固费用也比较高。由于FRP管壁厚较小，在荷载作用下其管壁较易产生局部屈曲，内层FRP管对混凝土的支撑作用减弱，从而导致材料的强度不能充分发挥，在荷载作用下构件提前破坏。
采用单个FRP管与混凝土的组合构件在面内的抗弯刚度较低，当长细比较大时容易失稳，难以充分发挥FRP管与混凝土材料特性，此时可以采用格构柱。格构柱能够通过较小尺寸的柱肢获得较大截面的抗弯刚度，从而具有更高的承载力。格构柱的腹杆经常采用空管或其他板材，其刚度较为有限，当构件发生较大挠曲变形时，腹杆会发生较大的剪切变形。常规的格构柱腹杆往往直接暴露在外界，材料如果采用FRP或钢，在火灾作用下很快就会失效，从而使格构柱提前破坏。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种自重轻、承载力高、耐火性能好、能够延缓空心管柱局部屈曲的钢筋混凝土管格构柱。
本发明是这样实现的：一种钢筋混凝土管格构柱，包括至少两空心管柱，每空心管柱至少与一相邻空心管柱通过腹杆连接，所述空心管柱的外围还包覆一钢筋混凝土柱。
进一步的，所述空心管柱的外壁设有复数条加劲肋。所述加劲肋包括相交的纵向加劲肋和环向加劲肋，所述纵向加劲肋向空心管柱的轴向延伸，且数量为多个并沿所述空心管柱的径向呈放射状分布；所述环向加劲肋环设在所述空心管柱的外壁，且数量为多个并沿空心管柱的轴向均匀分布。所述加劲肋为FRP材料所制。
进一步的，所述空心管柱和腹杆均为FRP材料所制。所述FRP材料为CFRP、GFRP或AFRP。所述腹杆为水平设置、倾斜设置或者水平和倾斜交替设置。
进一步的，所述钢筋混凝土柱包括混凝土层，和设在混凝土层的纵筋和箍筋，所述纵筋分布在所述空心管柱和腹杆的外围，所述箍筋箍在空心管柱外围的纵筋上。所述混凝土层为普通混凝土、高强混凝土、高性能混凝土、再生骨料混凝土或轻骨料混凝土中的任一种制得。
进一步的，所述空心管柱的截面外轮廓形状与钢筋混凝土柱的截面外轮廓形状不一定相同，且空心管柱的截面外轮廓形状为圆形、椭圆形、三角形以及多边形的任意一种。
本发明具有如下优点：
1、本发明采用空心管柱，管柱内无填充混凝土，而且采用FRP材料，可以大大减轻结构自重；
2、加劲肋的设置延缓了空心管柱的局部屈曲，保证了空心管柱对混凝土的支撑作用，增强了空心管柱与混凝土之间的协同工作能力，也改善了空心管柱的受力性能；因此可以通过较小尺寸的柱肢获得较大截面的抗弯刚度，充分发挥了材料作用，提高了承载力，节省了工程造价；
3、施工中内层空心管柱可作为浇筑混凝土的模板，施工方便；有空心管柱和腹杆在钢筋混凝土的内层，受到外部钢筋混凝土的保护，在火灾作用下，仍能承受较大荷载，因而具有良好的耐火性能；
4、腹杆外部的钢筋混凝土大大增加了柱肢的连接刚度，提高了结构的整体性和稳定性，有效抑制了腹杆的变形。
从而本发明管格构柱可用作建筑结构柱、桥墩、电力设施塔架、设备构架柱、栈桥柱等。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明钢筋混凝土管格构柱的立体图。
图2为本发明钢筋混凝土管格构柱的端面视图。
图3为本发明钢筋混凝土管格构柱去掉钢筋混凝土柱时的立体图。
具体实施方式
请参阅图1至图3所示，本发明的钢筋混凝土管格构柱，包括至少两空心管柱1，每空心管柱1至少与一相邻空心管柱1通过腹杆2连接，所述空心管柱1的外围还包覆一钢筋混凝土柱3。图1显示的实施例包括两空心管柱1，两空心管柱1通过腹杆2连接，在其它实施例若包括3个或3个以上的空心管柱1，每个空心管柱1可以与一个或多个相邻设置的空心管柱1通过腹杆2连接，从而使空心管柱1的整体强度更佳。
所述空心管柱1的外壁设有复数条加劲肋12。所述加劲肋12包括相交的纵向加劲肋121和环向加劲肋122，所述纵向加劲肋121向空心管柱1的轴向延伸，且数量为多个并沿所述空心管柱1的径向呈放射状分布；所述环向加劲肋122环设在所述空心管柱1的外壁，且数量为多个并沿空心管柱1的轴向均匀分布。所述加劲肋12为FRP材料所制。纵向加劲肋121和环向加劲肋122的设置能够有效延缓管格构柱内层的空心管柱1的局部屈曲，保证空心管柱1对混凝土柱3的支撑作用，增强了空心管柱1与混凝土柱3之间的协同工作能力，也改善了空心管柱1的受力性能，提高了管格构柱的承载力和抗震性能。
所述空心管柱1和腹杆2均为FRP材料所制。所述FRP材料为CFRP（碳纤维增强复合材料）、GFRP（玻璃纤维增强复合材料）或AFRP（芳纶纤维增强复合材料），这些FRP材料可以使管格构柱的自重更轻。所述腹杆2为水平设置、倾斜设置或者水平和倾斜交替设置，使管格构柱受力性能更好。
所述钢筋混凝土柱3包括混凝土层31，和设在混凝土层31内的纵筋32和箍筋33，所述纵筋32分布在所述空心管柱1和腹杆2的外围，所述箍筋33箍在空心管柱1外围的纵筋32上。所述混凝土层31为普通混凝土、高强混凝土、高性能混凝土、再生骨料混凝土或轻骨料混凝土中的任一种材料制得，取材广泛。
所述空心管柱1的截面外轮廓形状与钢筋混凝土柱3的截面外轮廓形状不一定相同，且空心管柱1的截面外轮廓形状为圆形、椭圆形、三角形以及多边形的任意一种。
本发明的钢筋混凝土管格构柱，采用空心管柱，管柱内无填充混凝土，而且采用FRP材料，可以大大减轻结构自重；加劲肋的设置延缓了空心管柱的局部屈曲，保证了空心管柱对混凝土的支撑作用，增强了空心管柱与混凝土之间的协同工作能力，也改善了空心管柱的受力性能；因此可以通过较小尺寸的柱肢获得较大截面的抗弯刚度，充分发挥了材料作用，提高了承载力，节省了工程造价；施工中内层空心管柱可作为浇筑混凝土的模板，施工方便；有空心管柱和腹杆在钢筋混凝土的内层，受到外部钢筋混凝土的保护，在火灾作用下，仍能承受较大荷载，因而具有良好的耐火性能；腹杆外部的钢筋混凝土大大增加了柱肢的连接刚度，提高了结构的整体性和稳定性，有效抑制了腹杆的变形。从而本发明管格构柱可用作建筑结构柱、桥墩、电力设施塔架、设备构架柱、栈桥柱等。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。
Claims (10)
1.一种钢筋混凝土管格构柱，其特征在于：包括至少两空心管柱，每空心管柱至少与一相邻空心管柱通过腹杆连接，所述空心管柱的外围还包覆一钢筋混凝土柱。
2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土管格构柱，其特征在于：所述空心管柱的外壁设有复数条加劲肋。
3.根据权利要求2所述的钢筋混凝土管格构柱，其特征在于：所述加劲肋包括相交的纵向加劲肋和环向加劲肋，所述纵向加劲肋向空心管柱的轴向延伸，且数量为多个并沿所述空心管柱的径向呈放射状分布；所述环向加劲肋环设在所述空心管柱的外壁，且数量为多个并沿空心管柱的轴向均匀分布。
4.根据权利要求1所述的钢筋混凝土管格构柱，其特征在于：所述空心管柱和腹杆均为FRP材料所制。
5.根据权利要求4所述的钢筋混凝土管格构柱，其特征在于：所述FRP材料为CFRP、GFRP或AFRP。
6.根据权利要求4或5所述的钢筋混凝土管格构柱，其特征在于：所述腹杆为水平设置、倾斜设置或者水平和倾斜交替设置。
7.根据权利要求1所述的钢筋混凝土管格构柱，其特征在于：所述钢筋混凝土柱包括混凝土层，和设在混凝土层的纵筋和箍筋，所述纵筋分布在所述空心管柱和腹杆的外围，所述箍筋箍在空心管柱外围的纵筋上。
8.根据权利要求7所述的钢筋混凝土管格构柱，其特征在于：所述混凝土层为普通混凝土、高强混凝土、高性能混凝土、再生骨料混凝土或轻骨料混凝土中的任一种制得。
9.根据权利要求1所述的钢筋混凝土管格构柱，其特征在于：所述加劲肋为FRP材料所制。
10.根据权利要求1所述的钢筋混凝土管格构柱，其特征在于：所述空心管柱的截面外轮廓形状与钢筋混凝土柱的截面外轮廓形状不一定相同，且空心管柱的截面外轮廓形状为圆形、椭圆形、三角形以及多边形的任意一种。
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