CN104196171A - 再生混凝土t型钢管异形柱 - Google Patents

再生混凝土t型钢管异形柱 Download PDF

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应敬伟
郝天之
张喜德
高建明
彭修宁
邱波
王月明
覃维维
郭翔翔
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Guangxi University
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Abstract

本发明公开了一种再生混凝土T型钢管异形柱，由圆形钢管与三个U形钢槽焊接组成，U形钢槽内部浇筑普通骨料混凝土，圆形钢管内部浇筑再生骨料混凝土；U形钢槽内焊接有抗剪螺栓。由于在T型异形柱的拐角处采用大直径的钢管约束再生混凝土，改善了其受力性能，提高了其抗扭转能力，并提高了受钢管约束的再生混凝土的承载力和抗震性，减少了人们对再生混凝土性能差的怀疑，有利于再生混凝土在高层建筑中的推广应用和建筑垃圾资源化。本发明的再生混凝土T型钢管异形柱可应用在高层建筑中，以及地震烈度较大的区域，扩大了再生混凝土的应用范围。此外，由于外包钢板和钢管可以作为模板使用，因此节省了模板，加快了施工速度，提高了经济效益。

Description

再生混凝土T型钢管异形柱
技术领域
本发明属于钢与混凝土组合结构及混合结构技术领域，涉及异形柱，尤其是一种再生混凝土T型钢管异形柱。
背景技术
废弃混凝土块经过破碎、清洗与分级后形成的骨料称再生骨料；再生骨料部分或全部代替砂石等天然骨料配制而成的混凝土称为再生骨料混凝土，简称再生混凝土。再生混凝土的推广应用有利于建筑垃圾资源化，符合环保和可持续发展要求。可持续发展的重要特征是环境保护和对自然资源的保护。充分利用再生混凝土，不但能有效降低建筑垃圾的数量，减少建筑垃圾对自然环境的污染，起到保护环境的作用；而且利用再生骨料配置而成的再生骨料混凝土还能减少建筑工程中对天然骨料的开采，达到节约天然沙石资源的目的。再生混凝土技术实现了对废混凝土的回收利用，形成新的建材产品，具有显著的经济、社会和环境效益。因此，从环境保护与资源有效利用的角度来讲，再生混凝土被认为是生态绿色混凝土，大力开展其技术研究和应用研究是有益而且必要的，符合建筑行业的循环经济模式和国家提倡的低碳经济政策要求，也是人类可持续发展伟大战略的重要措施之一。
然而，由于再生骨料中附着老砂浆的影响，与普通混凝土相比，再生混凝土在单轴压力作用下更加容易出现微裂纹，进而导致再生混凝土的单轴抗压强度普遍小于普通混凝土，影响了其推广应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种承载力较高、抗震性能良好的再生混凝土T型钢管异形柱。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：再生混凝土T型钢管异形柱，包括T型异形柱，T型异形柱由圆形钢管与三个U形钢槽焊接组成，圆形钢管作为T型异形柱的拐角处，三个U形钢槽分别作为T型异形柱的三肢；U形钢槽内部浇筑普通骨料混凝土，圆形钢管内部浇筑再生骨料混凝土；U形钢槽内焊接有抗剪螺栓，圆形钢管的直径大于U形钢槽的宽度。
圆形钢管的直径不小于U形钢槽宽度的1.3倍。
U形钢槽由外包钢板焊接而成。
抗剪螺栓的间距不大于U形钢槽的宽度。
普通骨料混凝土强度等级不低于C45，再生骨料混凝土强度等级不低于C35，且普通骨料混凝土的强度等级大于再生骨料混凝土。
再生骨料混凝土由新砂浆和再生骨料组成，再生骨料由原始天然骨料和附着老砂浆组成；普通骨料混凝土由新砂浆和普通天然骨料组成。
T型钢管异形柱的含钢率为0.05-0.2。
针对再生骨料混凝土应用存在的问题，发明人设计了一种再生混凝土T型钢管异形柱，由圆形钢管与三个U形钢槽焊接组成，U形钢槽内部浇筑普通骨料混凝土，圆形钢管内部浇筑再生骨料混凝土；U形钢槽内焊接有抗剪螺栓。由于在T型异形柱的拐角处采用大直径的钢管约束再生混凝土，改善了T型异形柱的受力性能，提高了其抗扭转能力，并提高了受钢管约束的再生混凝土的承载力和抗震性，减少了人们对再生混凝土性能差的怀疑，有利于再生混凝土在高层建筑中的推广应用和建筑垃圾资源化。本发明的再生混凝土T型钢管异形柱可应用在高层建筑中，以及地震烈度较大的区域，扩大了再生混凝土的应用范围。此外，由于外包钢板和钢管可以作为模板使用，因此节省了模板，加快了施工速度，提高了经济效益。
附图说明
图1是本发明再生混凝土T型钢管异形柱的结构示意图。
图2是图1中再生骨料混凝土的示意图。
图3是图1中天然骨料混凝土的示意图。
图中：1U形钢槽，2圆形钢管，3普通骨料混凝土，4抗剪螺栓，5再生骨料混凝土，6新砂浆，7原始天然骨料，8老砂浆，9新砂浆，10普通天然骨料。
具体实施方式
如图1至3所示，本发明的再生混凝土T型钢管异形柱，包括T型异形柱，T型异形柱由圆形钢管2与三个U形钢槽1焊接组成，圆形钢管作为T型异形柱的拐角处，三个U形钢槽分别作为T型异形柱的三肢；U形钢槽内部浇筑普通骨料混凝土3，圆形钢管内部浇筑再生骨料混凝土5；U形钢槽内焊接有抗剪螺栓4，圆形钢管的直径不小于U形钢槽宽度的1.3倍。
制作过程
U形钢槽由外包钢板焊接而成，首先将若干排抗剪螺栓连接件焊接在钢板上，然后再将钢板通过焊接组合成U形钢槽，三个U形钢槽再与圆形钢管焊接组成T型异形柱。在圆形钢管内部浇筑再生骨料混凝土，再生骨料混凝土由新砂浆6和再生骨料组成，再生骨料由原始天然骨料7和附着老砂浆8组成。在U形钢槽内部浇筑普通骨料混凝土，普通骨料混凝土由新砂浆9和普通天然骨料10组成。其中，普通骨料混凝土强度等级不低于C45，再生骨料混凝土强度等级不低于C35，且普通骨料混凝土的强度等级大于再生骨料混凝土。依据《型钢混凝土组合结构设计规范》(JGJ138-2001)规定：异形柱的含钢率在0.05-0.2范围内。
设计原理
本发明的钢管异形柱既可以满足承载力要求，又可以提高被约束再生混凝土的强度和抗震性。通过在T型异形柱的拐角处设置直径较大的钢管，提高了T型异形柱的抗扭承载力；由于钢管内部浇筑再生骨料混凝土，在受压状态下，通过钢管的约束提高了再生混凝土的强度，进而提高再生混凝土的承载力，具体是：当轴向力增加时候，由于混凝土有一定的泊松比，会发生横向变形，当横向变形受到约束情况下，混凝土微裂缝的发展会受到制约，变形性能也会增强，从而提高了承载力；由于核心混凝土受到约束，在地震作用时候混凝土内部的微裂纹也不容易扩展，从而提高了抗震能力。外包钢板与天然骨料混凝土通过抗剪螺栓紧密连接，抗剪螺栓的间距不大于U形钢槽的宽度，有利于混凝土和钢板协同工作。

Claims (7)

1.一种再生混凝土T型钢管异形柱，包括T型异形柱，其特征在于：所述T型异形柱由圆形钢管与三个U形钢槽焊接组成，圆形钢管作为T型异形柱的拐角处，三个U形钢槽分别作为T型异形柱的三肢；所述U形钢槽内部浇筑普通骨料混凝土，圆形钢管内部浇筑再生骨料混凝土；所述U形钢槽内焊接有抗剪螺栓，圆形钢管的直径大于U形钢槽的宽度。
2.根据权利要求1所述的再生混凝土T型钢管异形柱，其特征在于：所述圆形钢管的直径不小于U形钢槽宽度的1.3倍。
3.根据权利要求2所述的再生混凝土T型钢管异形柱，其特征在于：所述U形钢槽由外包钢板焊接而成。
4.根据权利要求3所述的再生混凝土T型钢管异形柱，其特征在于：所述抗剪螺栓的间距不大于U形钢槽的宽度。
5.根据权利要求4所述的再生混凝土T型钢管异形柱，其特征在于：所述普通骨料混凝土强度等级不低于C45，再生骨料混凝土强度等级不低于C35，且普通骨料混凝土的强度等级大于再生骨料混凝土。
6.根据权利要求5所述的再生混凝土T型钢管异形柱，其特征在于：所述再生骨料混凝土由新砂浆和再生骨料组成，再生骨料由原始天然骨料和附着老砂浆组成；所述普通骨料混凝土由新砂浆和普通天然骨料组成。
7.根据权利要求6所述的再生混凝土T型钢管异形柱，其特征在于：所述T型钢管异形柱的含钢率为0.05-0.2。
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