CN104405084B - 内置橡胶混合物的双重钢管混凝土抗震柱及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种新型的内置橡胶混合物的双重钢管混凝土抗震柱。包括圆套圆、方套方、方套圆、圆套方、矩形套矩形截面形式，由外部钢管、内部钢管、夹层混凝土和橡胶混合物组成，内外两层钢管通过焊接或螺栓连接固定，其中夹层混凝土位于双重钢管中间，橡胶混合物填充于内部钢管中，夹层混凝土是自密实混凝土。橡胶混合物位于内层钢管里部，具有很好的耗能减震作用，可以有效的吸收地震能量，还可有效防御火灾；内置橡胶混合物的双重钢管混凝土抗震柱的自重较。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，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
技术领域
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钢管混凝土柱，是一种内置橡胶混合物的双重钢管混凝土抗震柱及施工方法。
背景技术
当前，建筑物的抗震主要是依赖于结构构件的刚度，在地震等反复荷载的作用下，结构构件只能依靠其自身强度吸收地震的能量，在这种情况下大刚度构件产生的变形量很小，势必会产生过大的内力。当一些强度较大的地震来临时，结构体系极易发生脆性破坏，危害人民群众的财产安全和生命安全。此外，在一些超高层和大跨度建筑物中，经常会把构件的尺寸做得很大或者采用剪力墙、筒体等结构体系来预防震害。这样的话，不仅造成了结构自重过大，还会消耗过多的建筑材料，造成资源紧张，还影响了建筑美观和使用功能。因此，通过增大结构的刚度和强度来抵御地震的做法不符合建筑可持续发展的要求，并不是长久之计。
柱子作为建筑结构中的主体部件之一，其性能的好坏，对建筑物的整体抗载能力有着至关重要的作用。近十多年来，中空夹层钢管混凝土柱作为一种新的结构形式大量出现。中空夹层钢管混凝土柱不仅具有普通的实心钢管混凝土柱的优点，还具有截面开展、抗弯刚度大、自重轻、抗震性能好和防火性能好等特点。但是，中空夹层钢管混凝土柱主要还是依赖于自身的强度抗震，在反复荷载作用下会在构件内部产生很大的应力，很容易发生脆性破坏。由于中空夹层钢管混凝土柱存在中空部分，这就给我们留出了空间，使我们可以采取填充减震耗能材料的措施来提高柱子的抗震能力。
在上述背景下，我们发明了一种新型的结构构件—内置橡胶混合物的双重钢管混凝土抗震柱。内置橡胶混合物的双钢管混凝土抗震柱不仅具有很高的承载能力和较轻的自重，而且橡胶混合物作为抗震设防的第二道防线，还可以有效提升柱子的延性性能，在地震等反复荷载作用下能较大程度的消耗地震能量，改变了传统意义上的“刚度抗震”的做法。我们有理由相信，这种新型的内置橡胶混合物的双重钢管混凝土抗震柱，必将成为未来发展的重要方向，被广泛应用到建筑物当中。
发明内容
本发明的目的是提供一种内置橡胶混合物的双重钢管混凝土抗震柱及施工方法，这种新型结构构件不仅减轻了普通钢管混凝土柱的自重，而且有效改善了普通柱子的受力性能，提高了整体建筑物的抗震安全系数。本发明通过以下技术方案实现：内置橡胶混合物的双重钢管混凝土抗震柱的内外两层钢管和夹层混凝土是通过结构的承载力验算选定的，完全不考虑填充材料的影响，试件制作时先在内层钢管底部用40~50mm的水泥砂浆封闭密实，内外两层钢管通过焊接或螺栓连接固定，在夹层部分浇筑自密实混凝土，然后将具有耗能减震作用的液体橡胶材料和粒径在5mm～30mm碎石粗骨料均匀混合后灌注的到内层钢管里面，采取边灌注边加掺入液体橡胶固化剂的方法，每次灌注40cm~60cm的橡胶混合物后，就要等候一段时间，防止一次性灌入后碎石粗骨料由于自重全部沉入钢管的底部，最后在内层钢管的顶部预留40~50mm的高度浇筑水泥砂浆，这样可以有效的防止橡胶混合物氧化和抵御火灾。双重钢管混凝土部分具有很高的承载力，能够承担建筑的荷载作用；内部橡胶混合物具有很好的耗能减震作用，增强了柱子的延性性能，可以有效的吸收地震能量；橡胶位于双重钢管混凝土柱的内部，可以有效的抵御火灾；内置橡胶的双重钢管混凝土抗震柱的自重较轻；液体橡胶里面加入了碎石粗骨料，可以提高其承载力，减小橡胶用量，并且两种不同材质的橡胶混合物具有更好的耗能作用。
本发明的优点与效果是：
1.双重钢管混凝土部分具有很高的承载力，能够承担建筑物的荷载作用；
2.内部橡胶混合物具有很好的耗能减震作用，增强了柱子的延性性能，可以有效的吸收地震能量，有利于震区抗震设计；
3.橡胶位于双重钢管混凝土柱的内部，可以有效的防止氧化和抵御火灾；
4.内置橡胶的双重钢管混凝土抗震柱的自重较轻，减轻了结构的重量；
5.液体橡胶里面加入了碎石粗骨料，可以提高其承载力，减小橡胶用量，并且两种不同材质的橡胶混合物具有更好的耗能作用；
6.夹层混凝土受到钢管的围压作用，具有较大的承载能力，也为脆性高强混凝土的应用提供了空间；
7.夹层部分采用自密实混凝土，有利于浇筑密实，提高施工效率；
7.相对于普通框架柱，内置橡胶混合物的双重钢管混凝土抗震柱减少了支模和钢筋绑扎两个工序，加快了施工进度；
8.由于内置橡胶混合物的双重钢管混凝土抗震柱本身具有很高的承载能力和延性性能，可以被广泛应用于建筑结构当中，减少了笨重结构体系的存在范围，有利于建筑美观的发展和建筑资源的节约。
附图说明
图1是本发明内置橡胶混合物的双重钢管混凝土抗震柱的结构示意图。
图中:1为外部钢管，2为内部钢管，3夹层混凝土，4为橡胶混合物。
具体实施方式
本发明包括圆套圆、方套方、方套圆、圆套方、矩形套矩形截面形式，其特征在于：由外部钢管1、内部钢管2、夹层混凝土3和橡胶混合物4组成，内外两层钢管通过焊接或螺栓连接固定，其中夹层混凝土3位于双重钢管中间，橡胶混合物4填充于内部钢管中，夹层混凝土3是自密实混凝土。
具体工艺如下：
1.按照承载力验算选定内外两层钢管和夹层混凝土；
2.在内层钢管底部浇筑40~50mm的水泥砂浆，并将内外两层钢管通过焊接或螺栓连接固定，保持垂直或一定角度；
3.在钢管夹层部分浇筑自密实混凝土；
4.制作粒径在5mm～30mm碎石粗骨料，按照每立方米液体橡胶体积，碎石骨料重量200kg～500kg的比例搅拌匀称，形成橡胶混合物；
5.在内层钢管中，边浇注橡胶混合物边加入橡胶固化剂；
6.在内层钢管顶部预留40~50mm的空间浇筑水泥砂浆；
7.定期养护；
8.达到规定养护日期后，拆模成型。
Claims (1)
1.内置橡胶混合物的双重钢管混凝土抗震柱，包括圆套圆、方套方、方套圆、圆套方、矩形套矩形截面形式，由外部钢管（1）、内部钢管（2）、夹层混凝土（3）和橡胶混合物（4）组成，内外两层钢管通过焊接或螺栓连接固定，其中夹层混凝土（3）位于双重钢管中间，橡胶混合物（4）填充于内部钢管中，夹层混凝土（3）是自密实混凝土，其特征在于：施工方法为制作时先在内层钢管底部用40~50mm的水泥砂浆封闭密实，内外两层钢管通过焊接或螺栓连接固定，在夹层部分浇筑自密实混凝土，然后将具有耗能减震作用的液体橡胶材料和粒径在5mm～30mm碎石粗骨料均匀混合后灌注的到内层钢管里面，采取边灌注边加掺入液体橡胶固化剂的方法，每次灌注40cm~60cm的橡胶混合物后，就要等候一段时间，防止一次性灌入后碎石粗骨料由于自重全部沉入钢管的底部，最后在内层钢管的顶部预留40~50mm的高度浇筑水泥砂浆，橡胶混合物（4）是液体橡胶里面加入了碎石粗骨料，粒径在5mm～30mm碎石粗骨料，按照每立方米液体橡胶体积，碎石粗骨料重量200kg～500kg的比例进行充分搅拌。
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