CN103967215A - 圆形截面轻钢-小径木材-碳纤维组合承重柱及作法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种圆形截面轻钢-小径木材-碳纤维组合承重柱及作法，属于结构工程技术领域；本发明圆形截面轻钢-小径木材-碳纤维组合承重柱适用于低、多层建筑结构新体系；通过把轻钢-小径木材-碳纤维进行优势组合，充分发挥了各个结构的力学性能，使得柱结构的耐久性和承载能力可提高35％，由于较好的利用和开发了小径木材，使得工程造价降低了15％，真正做到了绿色环保低碳。
Description
技术领域
本发明涉及一种圆形截面轻钢-小径木材-碳纤维组合承重柱及作法，属于结构工程技术领域。
背景技术
随着我国住宅建设的快速发展，为满足人民群众日益增长的住房需求，推进住宅产业现代化，国务院「1999」第72号文件明确提出：发展钢结构住宅，扩大钢结构住宅的市场占有率。而轻钢结构是钢结构的重要组成部分，其重要性不言而喻，具体可以包括角钢、钢管、槽钢及轻型门式刚架等，由于轻钢结构自重轻、刚度高并且容易产业化生产，已经大量使用于各种建筑领域。
随着资源的不断匮乏，我国的木材资源也面临着严峻的问题，由于多数国家应经禁止出口原木木材，因此依靠进口木材已经变得不可能，同时，在使用过程中由于对大直径木材的青睐，导致小直径的木材很少被完整的开发和使用，多数小径木材被严重浪费。如何完整的开发和利用被人忽视的小径木材已经成为了当前热点的研究问题，这一问题的解决不仅将有效地缓解资源危机，在某种程度上也解决了森林资源供需矛盾。
碳纤维以其优异的综合性能成为当今世界材料学科研究的重点。研究表明：碳纤维的抗拉强度>3500MPa，抗拉模量>230GPa，密度仅为1.76～1.94g／cm，具有优异的力学性能和综合特性；碳纤维已在建筑、能源等等领域和行业得到广泛应用。
传统的钢筋混凝土柱结构承载力和耐久性普遍较差，同时，需要大量的模板工程，不仅提高了工程造价而且造成了大量资源的浪费，无法做到绿色环保。基于此，本发明提出了一种简单环保，易于施工，核心为钢管混凝土，外部以小径木材为填充物，最外层包裹碳纤维材料，相比于传统的混凝土承重柱，其耐久性和承载力显著提高，同时，充分利用了小径木材，变废为宝发挥了小径木材的作用，做到真正的绿色低碳环保，非常适用于低、多层建筑的结构新体系。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有构造简单、造价低廉、施工方便、绿色低碳环保一体化等优点的圆形截面轻钢-小径木材-碳纤维组合承重柱，以期有效解决传统混凝土柱承载能力不佳，耐久性差，无法做到绿色环保等问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种矩形截面轻钢-小径木材-碳纤维组合承重柱，该矩形柱包括小径木材1、木屑填充物2、碳纤维布3、轻钢管4、混凝土5；以圆钢管4和填充在圆钢管4内的混凝土5组成的钢管混凝土为核心，外围填充小径木材1和木屑填充物2，最外层包裹碳纤维布3形成圆形截面轻钢-小径木材-碳纤维组合承重柱。
所述小径木材1为带皮直径在60mm以下的小材，为了便于小径材的充分利用，事先把小径材加工成截面为矩形的木材，矩形的边长尺寸小于50mm，小径木材之间通过乳胶进行粘结。
所述木屑填充物2为加工木材留下的碎屑，与乳胶粘结料进行配比而成，用于小径木材剩余空隙的填充。
所述碳纤维布3为12K碳纤维丝织制而成，根据柱的尺寸加工成相应的大小，在包裹之前预先找平柱表面，然后涂刷底胶，进行包裹工作，包裹时需进行碳纤维布的搭架，搭架长度不低于150mm。
所述轻钢管4为钢管混凝土的外包钢管，采用的截面是圆形或者是矩形，当采用圆钢管时，外径为90～100mm，内径为80～90mm，当为矩形钢管时，外边长为100～120mm，内边长为90～110mm。
所述混凝土5为普通混凝土或者再生混凝土，混凝土强度等级根据要求选用，采用的强度为C35～C40，当选用为再生混凝土时，粗骨料取代率不超过40％。
所述的圆形截面轻钢-小径木材-碳纤维组合承重柱，其制作方法如下：
第一步，定位并架立核心轻钢管4，轻钢管4底部与基础梁钢筋进行焊接，在轻钢管4内进行混凝土的浇筑；
第二步，预先确定柱子边框的位置，在轻钢管4与柱边框空隙内填充事先初步加工的小径木材1和配比的木屑填充物2，小径木材1通过乳胶进行粘结固定与木屑填充物2共同构成圆形柱边框；
第三步，在柱边框最外部进行找平处理并涂刷底胶；
第四步，包裹碳纤维布3，同时在搭架位置处留出一定的搭架长度，就形成了圆形截面轻钢-小径木材-碳纤维组合承重柱。
本发明圆形截面轻钢-小径木材-碳纤维组合承重柱适用于低、多层新型建筑体系。通过把轻钢-小径木材-碳纤维进行合理组合，充分发挥了各个结构的优势性能，使得柱结构的耐久性和承载能力提高了35％，由于很好的开发和利用了小径木材，使得工程造价降低了15％，同时，做到了绿色环保低碳。
附图说明
图1是圆形截面轻钢-小径木材-碳纤维组合承重柱截面图
图2是不同钢管截面形式；
图3圆形截面轻钢-小径木材-碳纤维组合承重柱立面图
图中：1小径木材、2木屑填充物、3碳纤维布、4轻型钢管、5混凝土。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明：
如图1-3所示，本发明的圆形截面轻钢-小径木材-碳纤维组合承重柱，主要由小径木材1、木屑填充物2、碳纤维布3、轻型钢管4、混凝土5组合而成。其特征在于：内部设有核心钢管混凝土，外围采用了小径木材1和木屑填充物2进行填充，最后包裹碳纤维布3，由于层层围护包裹，对内部结构产生了很好的核心约束作用，大大提高了结构的承载能力，采用的碳纤维布3可显著提高结构整体的耐久性，同时，造价低，施工简单方便，由于小径木材的充分开发和利用，使得更加绿色环保，适宜于低、多层的新型建筑体系。
以上是本发明的一个典型实施例，本发明的实施不限于此。
Claims (7)
1.一种圆形截面轻钢-小径木材-碳纤维组合承重柱，其特征在于该圆形柱包括小径木材(1)、木屑填充物(2)、碳纤维布(3)、轻钢管(4)、混凝土(5)；以圆钢管(4)和填充在圆钢管(4)内的混凝土(5)组成的钢管混凝土为核心，外围填充小径木材(1)和木屑填充物(2)，最外层包裹碳纤维布(3)形成圆形截面轻钢-小径木材-碳纤维组合承重柱。
2.根据权利要求1所述的圆形截面轻钢-小径木材-碳纤维组合承重柱，其特征在于：所述小径木材(1)为带皮直径在60mm以下的小材，为了便于小径材的充分利用，事先把小径材加工成截面为矩形的木材，矩形的边长尺寸小于50mm，小径木材之间通过乳胶进行粘结。
3.根据权利要求1所述的圆形截面轻钢-小径木材-碳纤维组合承重柱，其特征在于：所述木屑填充物(2)为加工木材留下的碎屑，与乳胶粘结料进行配比而成，用于小径木材剩余空隙的填充。
4.根据权利要求1所述的圆形截面轻钢-小径木材-碳纤维组合承重柱，其特征在于：所述碳纤维布(3)为12K碳纤维丝织制而成，根据柱的尺寸加工成相应的大小，在包裹之前预先找平柱表面，然后涂刷底胶，进行包裹工作，包裹时需进行碳纤维布的搭架，搭架长度不低于150mm。
5.根据权利要求1所述的圆形截面轻钢-小径木材-碳纤维组合承重柱，其特征在于：所述轻钢管(4)为钢管混凝土的外包钢管，采用的截面是圆形或者是圆形，当采用圆钢管时，外径为90～100mm，内径为80～90mm，当为圆形钢管时，外边长为100～120mm，内边长为90～110mm。
6.根据权利要求1所述的圆形截面轻钢-小径木材-碳纤维组合承重柱，其特征在于：所述混凝土(5)为普通混凝土或者再生混凝土，混凝土强度等级根据要求选用，采用的强度为C35～C40，当选用为再生混凝土时，粗骨料取代率不超过40％。
7.根据权利要求1至6任一权利要求所述的圆形截面轻钢-小径木材-碳纤维组合承重柱，其制作方法如下：
第一步，定位并架立核心轻钢管(4)，轻钢管(4)底部与基础梁钢筋进行焊接，在轻钢管(4)内进行混凝土的浇筑。
第二步，预先确定柱子边框的位置，在轻钢管(4)与柱边框空隙内填充事先初步加工的小径材(1)和配比的木屑填充物(2)，小径木材(1)通过乳胶进行粘结固定与木屑填充物(2)共同构成圆形柱边框；
第三步，在柱边框最外部进行找平处理并涂刷底胶；
第四步，包裹碳纤维布(3)，同时在搭架位置处留出一定的搭架长度，就形成了圆形截面轻钢-小径木材-碳纤维组合承重柱。
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