CN110067339A - 一种高强钢管约束超高性能混凝土柱结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高强钢管约束超高性能混凝土柱结构，包括高强钢管，所述高强钢管内部浇筑有超高性能混凝土的填充层，所述高强钢管的外周部至少削除有一段圆环形的钢环，以在高强钢管的外周部形成至少一道圆环切缝，圆环切缝至少将高强钢管分成两段。该高强钢管约束超高性能混凝土柱结构的构造简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强钢管约束超高性能混凝土柱结构及其施工方法，属于建筑结构领域。
背景技术
高强钢材（屈服强度≥450MPa的钢材），应用工程中可以节省材料用量，即环保、又节能，相对于普通钢材，高强钢材具有强度高、材质密实、韧性好等性能。
传统钢管混凝土柱的钢管长度与内部混凝土长度相同，既对管内核心混凝土起横向约束，也承担纵向传递的荷载，会影响钢管约束混凝土柱的约束效应。
特别对于大截面尺寸的钢管约束超高性能混凝土柱结构而言，普通钢管单纯地靠改变径厚比以保证普通钢管约束超高性能混凝土柱结构具有良好的受压延性，会导致普通钢管的厚度要求远远超出现有规范的适用范围、市场的供应范围及制作技术，其工程应用存在可行性问题。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种高强钢管约束超高性能混凝土柱结构及其施工方法，不仅结构简单，而且便捷高效。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种高强钢管约束超高性能混凝土柱结构，包括高强钢管，所述高强钢管内部浇筑有超高性能混凝土的填充层，所述高强钢管的外周部至少削除有一段圆环形的钢环，以在高强钢管的外周部形成至少一道圆环切缝，圆环切缝至少将高强钢管分成两段。
优选的，所述高强钢管与超高性能混凝土的填充层的横截面形状均为圆形且圆心重合。
优选的，所述圆环切缝的数量为两道，并对称位于高强钢管靠近端部的位置。
优选的，所述高强钢管为屈服强度≥450MPa的钢材。
一种高强钢管约束超高性能混凝土柱结构的施工方法，按以下步骤进行：超高性能混凝土按配合比进行制作，并灌入高强钢管内；待超高性能混凝土初凝后，对外部高强钢管既定相应位置进行切割，以在高强钢管的外周部形成至少一道圆环切缝，使高强钢管的长度小于超高性能混凝土的长度，高强钢管不直接承受纵向力，仅对管内核心超高性能混凝土起约束作用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该高强钢管约束超高性能混凝土柱结构的构造简单，在高强钢管的外周部具有至少一道圆环切缝，至少将高强钢管分成两段，使高强钢管的长度小于超高性能混凝土的长度，高强钢管不直接承受纵向力，仅对管内核心超高性能混凝土起约束作用，约束效应好；高强钢管与普通钢管相比，高强钢管对管内核心超高性能混凝土的约束作用强，承载力明显提高，进而可显著地减小结构截面及减轻结构自重，从而减少钢材用量，在大型建筑中具有良好的应用前景和推广潜力。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明实施例的构造示意图。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1所示，一种高强钢管约束超高性能混凝土柱结构，包括高强钢管2，所述高强钢管内部浇筑有超高性能混凝土的填充层1，所述高强钢管的外周部至少削除有一段圆环形的钢环，以在高强钢管的外周部形成至少一道圆环切缝3，圆环切缝至少将高强钢管分成两段。
在本发明实施例中，所述高强钢管与超高性能混凝土的填充层的横截面形状均为圆形且圆心重合。
在本发明实施例中，所述圆环切缝的数量为两道，并对称位于高强钢管靠近端部的位置，高强钢管分成三段。
在本发明实施例中，高强钢管定义为屈服强度≥450MPa的钢材，高强钢管约束超高性能混凝土柱结构可以充分发挥高强钢管和超高性能混凝土的组合效应，进一步提高结构承载能力、节约钢材用量、减小结构截面尺寸和减轻结构自重。
在本发明实施例中，特别对于大截面尺寸的钢管约束超高性能混凝土柱结构而言，普通钢管单纯地靠改变径厚比以保证普通钢管约束超高性能混凝土柱结构具有良好的受压延性，会导致普通钢管的厚度要求远远超出现有规范的适用范围、市场的供应范围及制作技术，其工程应用存在可行性问题。本申请采用屈服强度≥450MPa的钢材能解决普通钢管约束超高性能混凝土柱中普通钢管与超高性能混凝土的材料性能匹配出现严重失调的问题。钢管对核心超高性能混凝土侧向约束作用的强弱，与钢管的含钢率和材料性能密切相关，钢管的含钢率越小，屈服强度越高，则钢管对核心超高性能混凝土提供的约束作用越强；本发明中采用屈服强度≥450MPa的钢材取代普通钢，就是基于此原理进行的。高强钢管的泊松比和超高性能混凝土的横向变形系数是高强钢管对核心超高性能混凝土充分发挥套箍作用的必要条件，在轴压作用下，要求组合结构中的核心超高性能混凝土应先于外部高强钢管破坏，且核心超高性能混凝土破坏时外部高强钢管应已屈服且进入塑流状态，相对于普通钢管，高强钢管具有强度高、材质密实、韧性好等性能，在相同截面下，高强钢管的抗压强度、泊松比、整体性均得到巨大的提升，尤其抗压强度和泊松比的改善，实现了高强钢管紧固力在受力前期的提升。
在本发明实施例中，在实际工程中，高强钢管切割处往往作为梁柱节点处，便于施工，具有圆环切缝的高强钢管通长比核心超高性能混凝土短且不与梁柱节点进行连接，高强钢管不直接承受纵向力，仅对管内核心超高性能混凝土起约束作用。
在本发明实施例中，超高性能混凝土不仅具有超高的力学性能，而且堪称耐久性和自密性最好的工程材料，在经过适当配筋的超高性能混凝土的力学性能接近钢结构，同时，超高性能混凝土具有优良的耐磨和抗爆性能，在掺入一定量的微细钢纤维后，其延性能得到显著的提高，甚至可以达到普通混凝土延性的250倍，极限拉应变可达极限压应变的1%；超高性能混凝土具有节材、节能和减排的效果，符合现在社会可持续发展的主题，是新一代高价值、高潜力的结构和功能材料。
一种高强钢管约束超高性能混凝土柱结构的施工方法，按以下步骤进行：超高性能混凝土按配合比进行制作，并灌入高强钢管内；待超高性能混凝土初凝后，对外部高强钢管既定相应位置进行切割，以在高强钢管的外周部形成至少一道圆环切缝，使高强钢管的长度小于超高性能混凝土的长度，高强钢管不直接承受纵向力，仅对管内核心超高性能混凝土起约束作用。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的高强钢管约束超高性能混凝土柱结构及其施工方法。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (5)
1.一种高强钢管约束超高性能混凝土柱结构，其特征在于：包括高强钢管，所述高强钢管内部浇筑有超高性能混凝土的填充层，所述高强钢管的外周部至少削除有一段圆环形的钢环，以在高强钢管的外周部形成至少一道圆环切缝，圆环切缝至少将高强钢管分成两段。
2.根据权利要求1所述的高强钢管约束超高性能混凝土柱结构，其特征在于：所述高强钢管与超高性能混凝土的填充层的横截面形状均为圆形且圆心重合。
3.根据权利要求1所述的高强钢管约束超高性能混凝土柱结构，其特征在于：所述圆环切缝的数量为两道，并对称位于高强钢管靠近端部的位置。
4.根据权利要求1所述的高强钢管约束超高性能混凝土柱结构，其特征在于：所述高强钢管为屈服强度≥450MPa的钢材。
5.一种如权利要求1-4所述的任一种高强钢管约束超高性能混凝土柱结构的施工方法，其特征在于，按以下步骤进行：超高性能混凝土按配合比进行制作，并灌入高强钢管内；待超高性能混凝土初凝后，对外部高强钢管既定相应位置进行切割，以在高强钢管的外周部形成至少一道圆环切缝，使高强钢管的长度小于超高性能混凝土的长度，高强钢管不直接承受纵向力，仅对管内核心超高性能混凝土起约束作用。
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