CN109958230A - 一种玻璃钢约束纤维轻骨料混凝土柱及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种玻璃钢约束纤维轻骨料混凝土柱及其施工方法，包括：玻璃钢管和钢筋笼骨架，钢筋笼骨架嵌套于玻璃钢管内；其中，钢筋笼骨架包含螺旋箍筋和纵向钢筋，螺旋箍筋按螺距将纵向钢筋绑扎成钢筋笼骨架；玻璃钢管与钢筋笼骨架之间、钢筋笼骨架内填充有填料。该玻璃钢约束纤维轻骨料混凝土柱采用管中套笼的增强技术，强有力约束其内轻骨料混凝土，减小构件截面尺寸或减少钢材的消耗，有效提高内部混凝土的耐久性能；通过轻骨料与纤维的结合应用，充分发挥轻骨料和纤维两者的优点，可大幅减少结构自重，减少配筋，提高柱的延性；其施工方法简单，易操作实施，成本低廉。

Description

一种玻璃钢约束纤维轻骨料混凝土柱及其施工方法

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，具体涉及一种玻璃钢约束纤维轻骨料混凝土柱及其施工方法。

背景技术

随着现代高层、大跨及重载结构的发展，为了满足整体结构承载性能的需求，传统的钢筋混凝土结构势必要加大构件的截面尺寸，进而导致结构的自重增加，由此而加大结构物的地震反应。特别是作为承重的柱子，其承载力的高低决定了其上各种使用功能的发挥，如建筑楼屋面荷载的布置设计；同时，为了满足建筑空间的需求，减小柱子的截面尺寸是一种有效的途径。因此，需要寻找一种承载能力高、结构自重低的结构柱来满足上述需求。

以钢管混凝土柱和纤维增强塑料(FRP)为代表的约束混凝土结构，在过去近三十年中，得到了深入研究和广泛应用。约束混凝土的基本原理是：组合柱的轴向荷载作用下产生横向膨胀，混凝土外包的约束件(钢管或FRP增强层等)产生拉应力，对核心区混凝土提供侧向约束，使混凝土处于三向受压的应力状态，从而提高核心区混凝土的抗压强度和压缩变形能力，使得组合柱的承载力和延性大大提高。因此，约束混凝土是一种极为有效的组合结构。

鉴于此，有必要设计一种新的构件组合方法，以此达到提高柱子的承载力、降低结构自重以及节约建设成本的目的。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种玻璃钢约束纤维轻骨料混凝土柱及其施工方法，该玻璃钢约束纤维轻骨料混凝土柱采用管中套笼的增强技术，强有力约束其内轻骨料混凝土，减小构件截面尺寸或减少钢材的消耗，有效提高内部混凝土的耐久性能；通过轻骨料与纤维的结合应用，充分发挥轻骨料和纤维两者的优点，可大幅减少结构自重，减少配筋，提高柱的延性；其施工方法简单，易操作实施，成本低廉。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

(一)一种玻璃钢约束纤维轻骨料混凝土柱，包括：玻璃钢管和钢筋笼骨架，所述钢筋笼骨架嵌套于所述玻璃钢管内；其中，所述钢筋笼骨架包含螺旋箍筋和纵向钢筋，所述螺旋箍筋按螺距将所述纵向钢筋绑扎成钢筋笼骨架；所述玻璃钢管与所述钢筋笼骨架之间、所述钢筋笼骨架内填充有填料。

优选的，所述玻璃钢管为圆柱形，所述钢筋笼骨架为圆柱形，所述玻璃钢管与所述钢筋笼骨架共轴线。

优选的，所述填料包括轻骨料混凝土和纤维。

进一步优选的，所述纤维均匀分布于所述填料中。

进一步优选的，所述纤维包含碳纤维、聚丙烯纤维中的一种或多种。

优选的，所述纤维的掺量为所述填料体积的0.2～0.8％。

优选的，所述碳纤维与所述聚丙烯纤维的体积比为(1～2)：(1～2)。

优选的，所述轻骨料混凝土中的轻骨料为陶粒轻骨料。

(二)一种玻璃钢约束纤维轻骨料混凝土柱的施工方法，包括以下步骤：

步骤1，将螺旋箍筋按螺距将纵向钢筋绑扎成钢筋笼骨架；

步骤2，将所述钢筋笼骨架嵌套于玻璃钢管内，在所述玻璃钢管与所述钢筋笼骨架之间浇筑填料，并在所述钢筋笼骨架内浇筑填料，养护成型，得玻璃钢约束纤维轻骨料混凝土柱。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的玻璃钢约束纤维轻骨料混凝土柱采用管中套笼的增强技术，可改善圆形螺旋箍筋对内部混凝土的约束效果，减小构件截面尺寸或减少钢材的消耗，有效提高内部混凝土的耐久性能。玻璃钢管与圆形钢筋笼骨架联合约束内在混凝土，可形成多重约束机制，进一步增强混凝土柱的轴向压缩能力。外包的玻璃钢管可提高混凝土柱本身的耐久性能和承压性能，并可作为施工时的模板。轻骨料与纤维的结合应用，充分发挥轻骨料和纤维两者的优点，可大幅减少结构自重，减少配筋，提高柱的延性；其施工方法简单，易操作实施，成本低廉，所得玻璃钢约束纤维轻骨料混凝土柱的结构自重低，抗震性能好、劈裂抗拉性能和抗弯性能好，耐久性能和承载性能高。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

图1为本发明玻璃钢约束纤维轻骨料混凝土组合柱的横截面示意图。

图中：1玻璃钢管；2螺旋箍筋；3纵向钢筋；4填料；401轻骨料混凝土；402纤维。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。

实施例1

一种玻璃钢约束纤维轻骨料混凝土柱，包括：玻璃钢管1和钢筋笼骨架，钢筋笼骨架嵌套于玻璃钢管1内；其中，钢筋笼骨架包含空间圆形螺旋箍筋2和纵向钢筋3，螺旋箍筋2按一定的螺距将纵向钢筋3绑扎成圆形钢筋笼骨架，钢筋笼骨架的截面的圆周上配置纵向钢筋3，使之形成多重约束效应的混凝土柱；玻璃钢管1为圆柱形，钢筋笼骨架为圆柱形，玻璃钢管1与钢筋笼骨架共轴线，钢筋笼骨架嵌套于玻璃钢管1的截面圆心，两者的几何中心重合于一点。

玻璃钢管1与钢筋笼骨架之间、钢筋笼骨架内分别填充有填料4，填料4包括轻骨料混凝土401和纤维402；其中，轻骨料混凝土401中的轻骨料为陶粒轻骨料，纤维402均匀分布于填料4中，纤维402的掺量为填料4体积的0.2～0.8％，纤维402中的碳纤维402和聚丙烯纤维402的体积比分别为0:0.2、0.2:0、0.2:0.2、0.2:0.4、0.4:0.2、0.4:0.4、0:0.4、0.4:0八种配比。

上述玻璃钢约束纤维轻骨料混凝土柱的施工方法，包括以下步骤：

步骤1，将螺旋箍筋2按螺距将纵向钢筋3绑扎成钢筋笼骨架；

步骤2，将钢筋笼骨架嵌套于玻璃钢管1内，在玻璃钢管1与钢筋笼骨架之间浇筑填料4，并在钢筋笼骨架内浇筑填料4，养护成型，得玻璃钢约束纤维轻骨料混凝土柱。

本发明所得的玻璃钢约束纤维轻骨料混凝土柱，采用适当配比的轻骨料与纤维402，充分发挥轻骨料和纤维402两者的优点，减少了混凝土柱结构自重，抗震性能好。在轻骨料混凝土401中加入纤维402，在不增加轻骨料混凝土401表观密度、保证其高强度的基础上，有效地改善轻骨料混凝土401的韧性和延性，明显提高轻骨料混凝土401的劈裂抗拉性能和抗弯性能。

玻璃钢约束与圆形钢筋笼骨架联合约束内在混凝土，可形成多重约束机制，进一步增强组合柱的轴向压缩能力，在一定荷载作用下能有效减小柱子的截面尺寸，节约建筑材料，增加建筑使用空间。钢筋笼骨架中的螺旋箍筋2在减轻自重的同时可以提高混凝土柱的抗压强度。外包的玻璃钢管1，因其轻质高强、耐腐蚀等特点，可提高混凝土柱本身的耐久性能和承载性能，并可作为施工时的模板。

轻骨料混凝土401具有轻质高强、耐久耐火性能高、隔热保温性能好、抗冻抗渗性能优等特点，能够有效减轻结构自重、减小截面尺寸。玻璃钢具有轻质高强、耐腐蚀、热性能良好等性能优势。将轻骨料混凝土401和玻璃钢相结合，从而构成玻璃钢约束轻骨料混凝土401，提高其承载能力并减轻结构自重。

虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种玻璃钢约束纤维轻骨料混凝土柱，其特征在于，包括：玻璃钢管(1)和钢筋笼骨架，所述钢筋笼骨架嵌套于所述玻璃钢管(1)内；其中，所述钢筋笼骨架包含螺旋箍筋(2)和纵向钢筋(3)，所述螺旋箍筋(2)按螺距将所述纵向钢筋(3)绑扎成钢筋笼骨架；所述玻璃钢管(1)与所述钢筋笼骨架之间、所述钢筋笼骨架内填充有填料(4)。

2.根据权利要求1所述的玻璃钢约束纤维轻骨料混凝土柱，其特征在于，所述玻璃钢管(1)为圆柱形，所述钢筋笼骨架为圆柱形，所述玻璃钢管(1)与所述钢筋笼骨架共轴线。

3.根据权利要求1所述的玻璃钢约束纤维轻骨料混凝土柱，其特征在于，所述填料(4)包括轻骨料混凝土(401)和纤维(402)。

4.根据权利要求3所述的玻璃钢约束纤维轻骨料混凝土柱，其特征在于，所述纤维(402)均匀分布于所述填料(4)中。

5.根据权利要求3所述的玻璃钢约束纤维轻骨料混凝土柱，其特征在于，所述纤维(402)包含碳纤维、聚丙烯纤维中的一种或多种。

6.根据权利要求3所述的玻璃钢约束纤维轻骨料混凝土柱，其特征在于，所述纤维(402)的掺量为所述填料(4)体积的0.2～0.8％。

7.根据权利要求5所述的玻璃钢约束纤维轻骨料混凝土柱，其特征在于，所述碳纤维与所述聚丙烯纤维的体积比为(1～2)：(1～2)。

8.根据权利要求3所述的玻璃钢约束纤维轻骨料混凝土柱，其特征在于，所述轻骨料混凝土中的轻骨料为陶粒轻骨料。

9.一种玻璃钢约束纤维轻骨料混凝土柱的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将螺旋箍筋按螺距将纵向钢筋绑扎成钢筋笼骨架；

步骤2，将所述钢筋笼骨架嵌套于玻璃钢管内，在所述玻璃钢管与所述钢筋笼骨架之间浇筑填料，并在所述钢筋笼骨架内浇筑填料，养护成型，得玻璃钢约束纤维轻骨料混凝土柱。