CN109680875A - 可预制组合分体柱及其制作与加固方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可预制组合分体柱及其制作方法，该预制组合分体柱包括内部钢板、对拉螺杆、混凝土、蜂窝孔和外部钢板；其中对拉螺栓包括对拉螺杆和配套螺帽，对拉螺栓穿过各分体柱及内部钢板的蜂窝孔和外部钢板的孔洞，并用配套的螺母拧好。在外部钢板的内侧刷油，并在柱内浇筑混凝土，最终形成可预制的组合分体柱。该组合分体柱可以在地震时增加柱构件的变形能力和耗能能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种分体柱，特别是一种可预制组合分体柱及其制作与加固方法。
背景技术
一般而言，在高层建筑中，竖向构件都承受了很大的荷载。为了满足承载力的需求，往往竖向构件的截面尺寸都非常大，且经常使用高强度的混凝土，这两方面的原因就使得柱构件的变形能力较差。大截面的柱使得构件的长细比较小，而高强度的混凝土使得试件的脆性增加，在地震来临时构件的变形能力较差，随之引起耗能能力差，容易发生脆性破坏。而竖向构件一旦发生破坏，整个结构体系极有可能会发生整体坍塌，造成严重的生命财产损失。
反之，为了保证良好的变形能力，构件的截面尺寸就不能太大。当柱构件高度较大时，小截面尺寸的柱构件稳定性较差，经常不能满足承载力的需求，进而导致需要树立很多细小的柱子，这将极大地影响空间的使用效率。因而承载力和变形能力之间存在的矛盾急需得到解决。
在浇筑混凝土构件浇筑时，为了解决胀模的问题，通常会在构件内设置对拉螺栓，螺栓外套PVC管，浇筑完成拆模后取出对拉螺栓，而PVC管则留在构件内，PVC管所占空间会使得构件内形成若干小的通孔。当柱构件受力较大时，这些小的通孔周围会形成较严重的应力集中现象，日积月累后通孔周围会形成混凝土裂缝，影响混凝土的耐久性，潮湿的地方甚至会使通孔周边的钢筋生锈，严重的影响结构安全。
当内部混凝土出现损伤或破损时，对传统的钢管混凝土柱进行修复或加固存在较大的困难，很难对钢管内部的混凝土进行修复。
发明内容
发明目的：本发明公开了一种可预制组合分体柱及其制作与加固方法，该分体柱结构紧凑，强度高且变形能力良好，易于维护；该制作方法周期效率较高；该加固方法能够充分利用分体柱的结构优势，进行部分修补，且不影响分体柱整体性能。
技术方案：一种可预制组合分体柱，包括内部钢板、对拉螺杆、混凝土和外部钢板；对拉螺栓由螺杆和配套螺帽组成；内部钢板为“十”字形钢板；外部钢板为角钢；外部钢板与所述内部钢板围合形成四个柱腔体；混凝土浇筑于柱腔体内；螺杆穿过相邻的两个柱腔体并通过螺帽拧紧于外部钢板表面固定。
为了加强各腔体柱内混凝土的连接强度，内部钢板上开设有蜂窝孔。
蜂窝孔纵向均匀分布于“十”字形钢板四个支板上。
为了便于在出现破损时，可以取下外部钢板，对内部混凝土进行重新浇筑，外部钢板与混凝土接触的内侧面上涂有润滑油。
一种上述的可预制组合分体柱的预制方法，包括如下步骤：
步骤1)制作、焊接“十”字形内部钢板；
步骤2)在内部钢板上开蜂窝孔；
步骤3)在外部钢板的内侧涂上润滑油；
步骤4)在外部钢板上开孔，将螺杆穿过内部钢板上的蜂窝孔(11)和外部钢板上的孔洞，并用螺帽紧固连接；根据浇筑混凝土时外部钢板所需承担的荷载，增加或减少螺杆的数量；外部钢板与内部钢板围合形成四个柱腔体；
步骤5)在柱腔体内按照设计的强度浇筑、振捣混凝土，并在标准环境下进行养护；
步骤6)运至施工现场进行安装。
一种可预制组合分体柱的加固方法，包括如下步骤：
步骤1)拧下被破坏的分体柱外部钢板上的螺帽，取下外部钢板；
步骤2)使用风镐破碎机械将受损混凝土破碎；
步骤3)将破损分体柱内的螺杆切断，并留下40～50cm的距离，套上螺纹套筒，并连接新的拉杆；安装外部钢板，若外部钢板出现屈曲，则可更换新的外部钢板；
步骤4)浇筑混凝土，并按要求养护。
有益效果：本发明公开的可预制组合分体柱及其制作与加固方法有益效果如下：
1、在没有地震时，分体柱可以以一个整体的状态工作，共同承担竖向荷载。对拉螺栓可以增强四个分体柱之间的连接性能，增强构件在竖向荷载下的稳定性；出现地震时，蜂窝孔处的混凝土因试件的变形而被剪切、劈裂坏，而蜂窝孔处的螺杆则被拉断或屈服，分体柱此时分为四个单独受力的单体，增加柱构件的变形能力和耗能能力；
2、在浇筑柱构件时，能在不出现通孔的前提下且能解决涨模的问题；
3、当分体柱中的一个或若干个单体出现损伤时，可以单独加固其中一个或若干个单体，而其余单体继续承受竖向力，保证结构在加固时可正常使用；
4、当构件内部的混凝土出现破损时，可以取下外部钢板，对内部混凝土进行重新浇筑；
5、此柱构件可以在工厂预制，将内部混凝土浇筑好后，运至施工现场进行拼装，减少施工工期和现场的湿作业；
6、此构件外部均为平钢板，因而此柱构件与钢梁相连较容易。
附图说明
图1为本发明可预制组合分体柱的横向截面图；
图2为本发明可预制组合分体柱的纵向剖面图；
图3为本发明可预制组合分体柱的预制过程图；
图4为本发明可预制组合分体柱的加固过程图。
具体实施方式
如图1所示，一种可预制组合分体柱，包括内部钢板1、对拉螺杆2、混凝土3和外部钢板5；对拉螺栓2由螺杆6和配套螺帽7组成；内部钢板1为“十”字形钢板；外部钢板5为“L”型角钢；外部钢板5与内部钢板1围合形成四个柱腔体8；所述混凝土3浇筑于柱腔体8内；螺杆6穿过相邻的两个柱腔体8并通过螺帽7拧紧于外部钢板5表面固定。对拉螺杆2增加了各个单体柱之间的整体性和稳定性，防止或延缓外部钢板屈曲的作用。外部钢板5起到了增加对混凝土3约束的作用，且起到了混凝土浇筑模板的作用。
如图2所示，内部钢板1上开设有蜂窝孔11。蜂窝孔11纵向均匀分布于“十”字形钢板四个支板上，使得相邻柱腔体8内的混凝土3能够连接形成受力整体。
为了使得在损坏后加固的过程中，外部钢板5更容易拆卸脱落，外部钢板5与混凝土3接触的内侧面上涂有润滑油。
一种权利要求1所述的可预制组合分体柱的预制方法，如图3所示，包括如下步骤：
步骤1)制作、焊接“十”字形内部钢板1；
步骤2)在内部钢板1上开蜂窝孔11；
步骤3)在外部钢板5的内侧涂上润滑油便于试件受损时将外部钢板脱模，对内部混凝土进行加固；
步骤4)在外部钢板5上开孔，将螺杆6穿过内部钢板1上的蜂窝孔11和外部钢板5上的孔洞，并用螺帽7紧固连接，对拉螺杆上不需要套PVC管，且对拉螺杆上需带有螺纹，以便拧螺帽；根据浇筑混凝土3时外部钢板5所需承担的荷载，增加或减少螺杆的数量；外部钢板5与内部钢板1围合形成四个柱腔体8；
步骤5)在柱腔体8内按照设计的强度浇筑、振捣混凝土3，并在标准环境下进行养护；
步骤6)运至施工现场进行安装。
一种可预制组合分体柱的加固方法，如图4所示，包括如下步骤：
步骤1)当其中一个分体柱在地震作用下或偶然荷载下发生破坏时，可对其进行加固；拧下被破坏的分体柱外部钢板5上的螺帽7，取下外部钢板5；
步骤2)如果内部混凝土破损较为严重，可使用风镐破碎机械将受损混凝土3破碎；
步骤3)将破损分体柱内的螺杆6切断，并留下40～50cm的距离，套上螺纹套筒9，并连接新的拉杆；若外部钢板5出现屈曲，则可更换新的外部钢板5，安装外部钢板5；
步骤4)浇筑混凝土，并按要求养护。
柱子长细比计算公式为：即柱构件长细比λ为柱的计算长度l0除以柱截面的回转半径i。而回转半径其中I为构件的惯性矩，A为构件的截面积。柱构件的长细比越小，构件稳定性越好，但变形能力较差；而长细比较大的柱构件虽然承载力略有降低，但在地震来临时具有良好的变形能力和耗能能力，且能防止胖柱破坏的发生，即防止脆性破坏。当分体柱分为四个单独受力的单体时，构件的惯性矩I会下降，提高构件的长细比，即柱构件的变形能力得到加强。由此可见本发明提供的由四个单体柱组合形成的可预制组合分体柱其变形能力、耗能能力和稳定性均为最佳。
Claims (7)
1.一种可预制组合分体柱，其特征在于：包括内部钢板(1)、对拉螺杆(2)、混凝土(3)和外部钢板(5)；所述对拉螺栓(2)由螺杆(6)和配套螺帽(7)组成；所述内部钢板(1)为“十”字形钢板；所述外部钢板(5)为角钢；外部钢板(5)与所述内部钢板(1)围合形成四个柱腔体(8)；所述混凝土(3)浇筑于柱腔体(8)内；螺杆(6)穿过相邻的两个柱腔体(8)并通过螺帽(7)拧紧于外部钢板(5)表面固定。
2.根据权利要求1所述的可预制组合分体柱，其特征在于：所述内部钢板(1)上开设有蜂窝孔(11)。
3.根据权利要求2所述的可预制组合分体柱，其特征在于：所述蜂窝孔(11)纵向均匀分布于“十”字形钢板四个支板上。
4.根据权利要求1所述的可预制组合分体柱，其特征在于：所述外部钢板(5)与混凝土(3)接触的内侧面上涂有润滑油。
5.一种权利要求1所述的可预制组合分体柱的预制方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1)制作、焊接“十”字形内部钢板(1)；
步骤2)在内部钢板(1)上开蜂窝孔(11)；
步骤3)在外部钢板(5)的内侧涂上润滑油；
步骤4)在外部钢板(5)上开孔，将螺杆(6)穿过内部钢板(1)上的蜂窝孔(11)和外部钢板(5)上的孔洞，并用螺帽(7)紧固连接；根据浇筑混凝土(3)时外部钢板(5)所需承担的荷载，增加或减少螺杆的数量；外部钢板(5)与内部钢板(1)围合形成四个柱腔体(8)；
步骤5)在柱腔体(8)内按照设计的强度浇筑、振捣混凝土(3)，并在标准环境下进行养护；
步骤6)运至施工现场进行安装。
6.一种权利要求1所述的可预制组合分体柱的加固方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1)拧下被破坏的分体柱外部钢板(5)上的螺帽(7)，取下外部钢板(5)；
步骤2)使用风镐破碎机械将受损混凝土(3)破碎；
步骤3)将破损分体柱内的螺杆(6)切断，并留下40～50cm的距离，套上螺纹套筒，并连接新的拉杆；安装外部钢板(5)；
步骤4)浇筑混凝土，并按要求养护。
7.一种根据权利要求6所述的可预制组合分体柱的加固方法，其特征在于：所述步骤(3)中若外部钢板(5)出现屈曲，则可更换新的外部钢板(5)。
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