CN104100041A - 钢骨-钢管纤维混凝土十字形截面组合柱 - Google Patents

钢骨-钢管纤维混凝土十字形截面组合柱 Download PDF

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徐亚丰
朱绍杰
吕丛丛
翟章琳
陈谦
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Abstract

本发明涉及一种混凝土构件,特别是涉及一种用于土木工程中的十字形截面组合柱。钢骨-钢管纤维混凝土十字形截面组合柱由钢骨、钢管、钢筋和纤维混凝土构成。钢骨位于十字形柱的肢上,有利于改善十字形柱肢部的受力性能;钢管位于柱肢部相交部位的核心,有效约束了高强混凝土的脆性变形,促进了高强混凝土在十字形柱中的应用;纤维混凝土位于钢管内外,充分利用了纤维材料的特性,改善了高强混凝土的脆性、抗拉、抗剪和抗弯强度较低等弊端;钢筋骨架对纤维混凝土起到了约束作用,增强了柱子的承载能力。本发明是高层和大跨度建筑物中框架结构的主要构件,具有承载力高,刚度大、重量轻,塑性、韧性好,抗冲击和抗疲劳性能好,抗震性能佳,具有良好的耐久性等特点。

Description

钢骨-钢管纤维混凝土十字形截面组合柱
技术领域
[0001] 本发明涉及了一种混凝土构件,特别是涉及一种用于土木工程中的纤维混凝土十 字形柱,是一种新型的十字形截面组合柱。
背景技术
[0002] 当前社会,随着经济的发展和居民生活水平的提升,人们对住宅的要求越来越高, 尤其是对房屋结构和居室布局越来越重视。由于普通混凝土柱的截面尺寸往往大于墙体的 厚度,影响了室内空间的使用,难以满足建筑美观的要求。为了解决这一问题,出现了钢筋 混凝土十字形柱的结构形式。钢筋混凝土十字形柱结构体系的优点比较突出,国内外的学 者、专家对此进行了广泛、深入的研究。钢筋混凝土十字形柱的理论体系已基本形成,比如 天津、沈阳、广东、山西等省市已经完成了地方规程的编写,并指导于工程实践,建筑面积达 数千万平方米。
[0003] 但是,随着超高层和大跨度建筑结构的不断发展,纯粹的钢筋混凝土十字形柱的 缺点越来越突出。如受到轴压比的限制,较大荷载下如果仍然采用普通钢筋混凝土十字形 柱,将会导致柱的截面尺寸非常大;十字形柱由于多肢的存在,其剪力中心与截面形心往往 不重合,在受力状态下,各肢产生翘曲正应力和剪应力;由于剪应力,使柱肢混凝土先于普 通矩形柱出现裂缝,即产生腹剪裂缝,导致异形柱脆性明显,使异形柱的变形能力比普通矩 形柱降低,抗震性能并不理想。
[0004] 同时,多年来,人们对钢纤维约束混凝土裂缝开展的研究,已经取得了重大的进 展。提出了钢纤维混凝土开裂强度是由对拉伸应力起有效作用的钢纤维平均间距所决定的 结论(纤维间距理论),从而开始了这种新型复合材料的实用开发阶段。近年来,钢纤维在 国内外得到迅速发展。它克服了混凝土抗拉强度低、极限延伸率小、性脆等缺点,具有优良 的抗拉、抗弯、抗剪、阻裂、耐疲劳、高韧性等性能,己在建筑、路桥、水工等工程领域得到广 泛应用。
[0005] 因此,本文在上述背景下,拟利用纤维的特性,掺入混凝土中,从而改善混凝土材 料自身的脆性、抗拉、抗剪和抗弯强度较低等缺点,以及与钢骨、钢管之间的粘结性能差的 缺点,作者通过分析前期的研究成果,提出了一种新型的钢骨-钢管纤维混凝土十字形截 面组合柱,该种组合柱综合了钢筋混凝土十字形柱、钢管混凝土柱、钢骨混凝土柱、纤维混 凝土柱的优点,减轻了资源压力和环境负担,大大的拓宽了混凝土十字形柱的应用和发展 空间,具有十分重要的研究意义。
发明内容
[0006] 本发明的目的是提供一种钢骨-钢管纤维混凝土十字形截面组合柱,这种新型组 合柱提高了普通钢筋混凝土十字形柱的受力性能,改善了高强混凝土的脆性、抗拉、抗剪和 抗弯强度较低等弊端。本发明通过以下技术方案实现:钢骨-钢管纤维混凝土十字形截面 组合柱的T形钢骨由钢板焊接而成,位于十字形柱的肢上,钢管位于柱的中心,试件制作时 先将钢骨和钢管通过焊接或螺栓连接固定,然后绑扎钢筋骨架,支模,浇筑纤维混凝土。位 于十字形柱肢上的钢骨改善了肢部的受力性能和变形性能;位于核心处的钢管提高了十字 形柱的承载能力和延性;充分利用了纤维材料的特性,改善了高强混凝土脆性较低的弊端。
[0007] 本发明的优点与效果是: 1. 充分利用纤维材料的特性,改善高强混凝土的脆性、抗拉、抗剪和抗弯强度较低等弊 端; 2. 钢管位于纵横方向混凝土交叉部位的内部,受到外部混凝土的保护,具有良好的耐 火、耐腐蚀性能; 3. 钢管内混凝土处于三相受压状态,提高了柱子的极限承载力,为高强混凝土的应用 提空了空间; 4. 钢骨位于十字形柱的肢上,改善了肢部的受力性能; 5. 可以先施工钢骨、钢管,将钢骨、钢管在底部焊接或螺栓连接固定,然后绑扎纵筋和 箍筋,形成骨架后浇注纤维混凝土,从而形成叠合柱; 6. 由于钢骨、钢管的存在改善了柱的延性,提高了柱的极限承载力,有利于地震区抗震 设计; 7. 拓宽了混凝土十字形柱的应用和发展空间,美化了建筑外观。
附图说明
[0008] 图1是钢骨-钢管纤维混凝土十字形截面组合柱的示意图。
[0009] 由钢骨、钢管、纤维混凝土和钢筋骨架组成,其中纤维混凝土位于钢管内、外,钢骨 位于十字形柱的四肢上,钢管位于十字形柱的中心,钢筋骨架处在十字形柱的四周。图中:1 为纵向钢筋,2为纤维混凝土,3为钢管,4为箍筋,5为钢骨。
具体实施方式
[〇〇1〇] 钢骨-钢管纤维混凝土十字形截面组合柱,:由钢骨、钢管、钢筋骨架和纤维混凝土 组成,钢骨由钢板焊接而成;钢管内有混凝土,箍筋呈十字形,内包裹混凝土,钢骨位于十字 形柱的肢上,钢管位于十字形柱的核心,混凝土采用纤维混凝土。十字形柱的肢上是指矩形 部分的中心,钢骨呈T形布置。十字形柱的核心是指十字形柱四肢相交部分的中心。具体 工艺如下: 1. 按照规定将钢板焊接成钢骨; 2. 将钢骨和钢管焊接或螺栓连接固定,并保持垂直或一定角度; 3. 绑扎钢筋骨架; 4. 在钢筋骨架外侧支模板; 5. 将一定比例、一定尺寸的纤维与水泥等充分搅拌,形成纤维混凝土; 6. 浇注纤维混凝土; 7. 定期养护; 8. 到达规定养护日期后,拆模成型。

Claims (3)

1. 钢骨-钢管纤维混凝土十字形截面组合柱:由钢骨、钢管、钢筋骨架和纤维混凝土组 成,钢骨由钢板焊接而成;钢管内有混凝土,箍筋呈十字形,内包裹混凝土,其特征在于:钢 骨位于十字形柱的肢上,钢管位于十字形柱的核心,混凝土采用纤维混凝土。
2. 根据权利1所述的钢骨-钢管十字形截面组合柱,其特征在于:十字形柱的肢上是 指矩形部分的中心,钢骨呈T形布置。
3. 根据权利1所述的钢骨-钢管纤维混凝土十字形截面组合柱,其特征在于:十字形 柱的核心是指十字形柱四肢相交部分的中心。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104405082A (zh) * 2014-11-05 2015-03-11 沈阳建筑大学 钢骨-钢管再生混凝土十字形截面组合柱
CN104453096A (zh) * 2014-10-29 2015-03-25 沈阳建筑大学 钢骨-钢管煤矸石混凝土十字形截面组合柱
CN105544867A (zh) * 2015-12-21 2016-05-04 天津大学 一种钢-混凝土组合异形柱
CN105604245A (zh) * 2015-12-21 2016-05-25 天津大学 一种型钢混凝土+形截面柱制作方法

Non-Patent Citations (2)

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Title
蒋丽娜: "钢骨混凝土T形截面异形柱抗震性能试验研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技II辑》 *
高云菲: "十字形型钢混凝土异形柱抗火性能试验研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技II辑》 *

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