CN109930748A - 一种应用预应力钢绞线的方钢管混凝土柱 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种应用预应力钢绞线的方钢管混凝土柱，包括钢管混凝土柱主体和预应力体系，所述钢管混凝土柱主体为内方外方式复合钢管混凝土柱，包括内方钢管、外方钢管、填充混凝土和混凝土保护层，其特征在于，所述预应力体系包括多个钢绞线和多个锚具垫板；在内方钢管和外方钢管管壁相应位置上开孔以保证钢绞线穿过；所述锚具垫板开设有孔，固定时与管壁开孔位置对准，按照固定位置划分为两种锚具垫板，一种为固定端锚具垫板，固定端锚具垫板固定在内方钢管内侧，另一种为张拉端锚具垫板，张拉端锚具垫板固定在外方钢管外侧。本发明可以提高方钢管混凝土柱的结构强度。
Description
技术领域
本发明属于建筑工程技术领域，特别涉及一种应用预应力钢绞线的方钢管混凝土柱。
背景技术
钢管混凝土柱结构是由混凝土填充薄壁钢管形成的一种组合结构，钢管混凝土柱的钢管和混凝土两者在受力过程中相互作用，即钢管对其核心混凝土的约束作用，使混凝土处于三向受压状态，从而使混凝土的强度得以提高；反过来由于混凝土的存在，可以延缓或避免钢管过早发生局部曲屈或整体失稳，从而保证了两种材料性能的充分发挥。
钢管混凝土具有承载力高，高塑性韧性好，耐火性能好及经济效益高等优点，随着钢管混凝土的研究与发展，它将被应用到越来越多的结构形式当中；我国高层建筑飞速发展，钢管混凝土也被应用到高层结构当中，随着建筑层数的不断增加，形式的变化，结构对延性的要求也在不断提高，如何更经济合理的满足抗震设计中延性的要求成为不可避免的问题。
预应力钢绞线是由2、3、7或19根高强度钢丝构成的绞合钢缆，它的主要特点是强度高和松弛性能好，具有良好的抗拉性能，利用预应力钢绞线对一些需要施加高拉应力的结构进行组合能起到达到高效经济的要求。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术中的不足，满足建筑工程发展的需要，利用预应力钢绞线的高抗拉强度性能，提供一种预应力钢绞线环箍体系来减小钢管混凝土柱的轴压比，增大钢管与混凝土间的粘结度，荷载作用下柱子受力导致内部混凝土发生变形带动钢绞线弯曲产生自预应力，进而将环箍效应放大，从而经济合理的提高结构的延性，增大承载力，满足更高的结构设计要求。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种应用预应力钢绞线的方钢管混凝土柱，包括钢管混凝土柱主体和预应力体系，所述钢管混凝土柱主体为内方外方式复合钢管混凝土柱，包括内方钢管、外方钢管、填充混凝土和混凝土保护层，其特征在于，所述预应力体系包括多个钢绞线和多个锚具垫板；在内方钢管和外方钢管管壁相应位置上开孔以保证钢绞线穿过；所述锚具垫板开设有孔，固定时与管壁开孔位置对准，按照固定位置划分为两种锚具垫板，一种为固定端锚具垫板，固定端锚具垫板固定在内方钢管内侧，另一种为张拉端锚具垫板，张拉端锚具垫板固定在外方钢管外侧。
优选地，所述混凝土保护层将外方钢管外露的钢绞线及锚具垫板覆盖。在每一侧柱壁设置钢绞线不少于3处，并尽量靠近柱端塑性区。钢绞线的张拉强度不大于0.75倍使用钢材抗拉强度。
与现有技术相比，本发明具有的优点及积极效果是：
(1)通过在钢管混凝土柱内布置水平方向预应力钢绞线，能有效增强环箍效应，提高柱子承载力，降低轴压比，从而提高结构延性、性能；
(2)增加钢管与混凝土之间的粘结度，加强二者之间的连接，提高结构的性能，增强整体性；
(3)预应力钢绞线能参与一定的地震耗能，并且具有可恢复性；地震作用下承载力和刚度退化现象能有效减缓；
(4)荷载作用下柱子受力导致内部混凝土产生变形带动钢绞线弯曲变形，产生结构自预应力，将上述环箍效应带来的效益加强；
(5)将锚具垫片设置位置尽量靠近柱端塑性区，可将其看作柱端塑性区的预补强钢板，增强该区域的结构性能；
(6)能通过灵活调整钢绞线的预应力大小，钢绞线数量、位置、直径来满足不同结构形式及更高抗震延性、承载力的要求。
附图说明
图1是本发明的不带混凝土保护层的正立面图。
图2是本发明的俯视平面结构图。
图3是本发明的带两孔锚具垫板示意图。
图中：1-内方钢管、2-外方钢管、3-填充混凝土、4-预应力钢绞线、5-固定端锚具垫板、6-张拉端锚具垫板、7-混凝土保护层。
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：
如图所示应用预应力钢绞线的方钢管混凝土柱高度为3m，包括钢管混凝土柱主体和预应力体系；所述钢管混凝土柱主体为内方外方式复合钢管混凝土柱，由内方钢管1、外方钢管2、填充混凝土3和混凝土保护层7组成；所述预应力体系由钢绞线4和锚具垫板5、6组成，选用2根钢丝钢绞线，并在每一处布置两根钢绞线，相应锚具垫板开两孔，孔间距10mm；所述内方钢管1和外方钢管2在管壁相应位置上开孔保证钢绞线4穿过，内外方钢管的对应管壁孔应在同一水平方向；所述混凝土保护层7根据设计要求设置，并能将外方钢管外露的钢绞线及锚具垫板覆盖；所述锚具垫板5、6焊接在相应的开孔位置，固定端锚具垫板5焊接在内方钢管1内侧，张拉端锚具垫板6焊接在外方钢管2外侧，并且锚具垫板5、6的孔要与柱壁孔对准。
本发明的具体施工过程：
(1)按设计方案在工厂预制所需的内方钢管、外方钢管、带孔锚具垫板、钢绞线，内外方钢管的相应管壁位置预留空洞。
(2)现场拼装：将固定端锚具垫板与张拉端锚具垫板按照位置焊接在相应位置，管壁孔洞与锚具垫板孔洞要对准，并按照内外顺序组装内外方钢管；将钢绞线穿过对应孔洞，固定端外露长度30mm，并确保钢绞线拉直；浇筑填充混凝土3，振捣密实。
(3)混凝土成型后采用后张法将钢绞线张拉至0.2倍使用钢材抗拉强度进行微张拉，并固定，张拉结束后将张拉端钢绞线进行裁剪至30mm；最后按照设计要求浇筑混凝土保护层。
与现有技术相比，本发明具有的优点及积极效果是：通过在钢管混凝土柱内布置水平方向预应力钢绞线，能有效增强环箍效应，提高柱子承载力，降低轴压比，从而提高结构延性、性能；增加钢管与混凝土之间的粘结度，加强二者之间的连接，提高结构的性能，增强整体性；预应力钢绞线能参与一定的地震耗能，并且具有可恢复性；地震作用下承载力和刚度退化现象能有效减缓；荷载作用下柱子受力导致内部混凝土产生变形带动钢绞线弯曲变形，产生结构自预应力，将上述环箍效应带来的效益加强；将锚具垫片设置位置尽量靠近柱端塑性区，可将其看作柱端塑性区的预补强钢板，增强该区域的结构性能；能通过灵活调整钢绞线的预应力大小，钢绞线数量、位置、直径来满足不同结构形式及更高抗震延性、承载力的要求。
Claims (4)
1.一种应用预应力钢绞线的方钢管混凝土柱，包括钢管混凝土柱主体和预应力体系，所述钢管混凝土柱主体为内方外方式复合钢管混凝土柱，包括内方钢管、外方钢管、填充混凝土和混凝土保护层，其特征在于，所述预应力体系包括多个钢绞线和多个锚具垫板；在内方钢管和外方钢管管壁相应位置上开孔以保证钢绞线穿过；所述锚具垫板开设有孔，固定时与管壁开孔位置对准，按照固定位置划分为两种锚具垫板，一种为固定端锚具垫板，固定端锚具垫板固定在内方钢管内侧，另一种为张拉端锚具垫板，张拉端锚具垫板固定在外方钢管外侧。
2.根据权利要求1所述的混凝土柱，其特征在于，所述混凝土保护层将外方钢管外露的钢绞线及锚具垫板覆盖。
3.根据权利要求1所述的混凝土柱，其特征在于，在每一侧柱壁设置钢绞线不少于3处，并尽量靠近柱端塑性区。
4.根据权利要求1所述的混凝土柱，其特征在于，钢绞线的张拉强度不大于0.75倍使用钢材抗拉强度。
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