CN110318496A - 一种装配式撑杆预应力夹心管混凝土组合构件 - Google Patents

Abstract

一种装配式撑杆预应力夹心管混凝土组合构件，它包括夹心管混凝土柱、预应力索、撑杆、索道和索头；每对撑杆对称布置且与夹心管混凝土柱垂直，撑杆的端部固接有索道；预应力索穿设在索道内，且其两端分别固接在安装于夹心管混凝土柱两端的索头上，撑杆、索道和夹心管混凝土柱的轴线位于同一平面内，夹心管混凝土柱两侧的两条预应力索呈倾斜折线对称布置。本发明具有承载力高、抗火性能较好和施工快速的优点。

Description

一种装配式撑杆预应力夹心管混凝土组合构件

技术领域

本发明涉及一种装配式撑杆预应力夹心管混凝土组合构件。

背景技术

撑杆式预应力柱中的支撑和预应力可以为柱提供侧向支撑点，从而减小柱子的计算长度，大大提高大长细比柱构件的稳定承载力，因而可以充分利用钢材强度。但为了防止过早出现局部屈曲，钢管的径厚比(或宽厚比)限值小，因此，钢管壁厚大、造价高；另外，钢柱在火灾下升温较快，抗火性能较差。

发明内容

本发明为克服现有技术不足，提供一种装配式撑杆预应力夹心管混凝土组合构件，该构件具有承载力高、抗火性能好和施工快速的优点。

本发明的技术方案：一种装配式撑杆预应力夹心管混凝土组合构件，它包括夹心管混凝土柱、预应力索、撑杆、索道和索头；夹心管混凝土柱的两侧面固接有N对撑杆，每对撑杆对称布置且与夹心管混凝土柱垂直，撑杆的端部固接有索道；其中，N≥1的正整数；

预应力索穿设在索道内，且其两端分别固接在安装于夹心管混凝土柱两端的索头上，撑杆、索道和夹心管混凝土柱的轴线位于同一平面内，夹心管混凝土柱两侧的两条预应力索呈倾斜折线对称布置。

进一步地，所述夹心管混凝土柱主要由外管、内管和混凝土组成，外管套在内管上且二者同心并连接在一起，外管与内管之间填充有混凝土，外管的外侧面固接有撑杆。

进一步地，所述撑杆为圆钢管或纤维增强复合材料管，外管和内管均为钢管或纤维增强复合材料管。

本发明相比现有技术的有益效果是：

本发明提出的这种新型撑杆式预应力夹心管混凝土组合构件，具有以下优点：(1)撑杆和拉紧的预应力钢索形成的索撑体系，为夹心管混凝土核心柱提供了有效的侧向支撑点，从而减小了构件的计算长度，大大提高了大长细比柱构件的整体稳定承载力，因而可以充分利用材料强度；(2)夹心管混凝土柱中的混凝土夹层可为内、外管提供侧向支撑，防止管出现局部屈曲，从而使得管的径厚比(或宽厚比)限值大大提高；而内、外管为混凝土提供环向约束作用，使混凝土处于三向受压状态，能够显著提高混凝土的强度与延性；(3)混凝土的热容大、导热系数小，火灾下混凝土夹层和内管温度相对较低，构件的抗火性能显著优于钢柱；(4)内、外管可作为混凝土浇筑的模板，管的加工、混凝土浇筑等均可在工厂完成，可实现构件的全预制，施工现场直接组装，施工过程快速、绿色。

下面结合附图和具体实施方式，详细说明本发明的技术方案。

附图说明

图1是本发明的装配式撑杆预应力夹心管混凝土组合构件中沿柱长方向设置一道撑杆形成的单撑杆体系立面图；

图2是本发明的装配式撑杆预应力夹心管混凝土组合构件中沿柱长方向设置三道撑杆形成的三撑杆体系立面图；

图3是图1中单撑杆预应力夹心管混凝土柱的A-A剖面图。

其中：1、夹心管混凝土柱，2、预应力索，3、撑杆，4、索道，5、索头，6、外管，7、内管，8、混凝土。

具体实施方式

参阅图1-图3所示，本实施方式的一种装配式撑杆预应力夹心管混凝土组合构件，它包括夹心管混凝土柱1、预应力索2、撑杆3、索道4和索头5；夹心管混凝土柱1的两侧面固接有N对撑杆3，每对撑杆3对称布置且与夹心混凝土柱1垂直，撑杆3的端部固接有索道4；其中，N≥1的正整数；

预应力索2穿设在索道4内，且其两端分别固接在安装于夹心管混凝土柱1两端的索头5上，撑杆3、索道4和夹心管混凝土柱1的轴线位于同一平面内，夹心管混凝土柱1两侧的两条预应力索2呈倾斜折线对称布置。

在上述组合构件中，夹心管混凝土柱由内外层管及层间混凝土组成，作为核心柱；

撑杆3和预应力索2形成的索撑体系，为夹心管混凝土1核心柱提供了有效的侧向支撑点，从而减小了构件的计算长度，大大提高了大长细比柱构件的整体稳定承载力，柱端两侧对称布置两组索头5，用来连接预应力索2；撑杆3根据需要在柱不同高度设置一道或多道，沿垂直柱长方向固接在柱子两侧，撑杆3的端部预制索道4；预应力索2在柱端紧贴柱体，在撑杆3的端部距柱体最远，呈倾斜折线，进而在钢索中施加预应力。

在一个实施方式中，如图3所示，所述夹心管混凝土柱1主要由外管6、内管7和混凝土8组成，外管6套在内管7上且二者连接在一起，外管6与内管7之间填充有混凝土8，外管6的外侧面固接有撑杆3。内钢管7内部为中空结构。夹心管混凝土柱1中的混凝土8可为管提供侧向支撑，防止管出现局部屈曲，从而使得管径厚比(或宽厚比)限值大大提高；而内、外管为混凝土提供环向约束作用，提高了混凝土的强度与延性。作为一个实施例，所述撑杆3为圆钢管，外管6和内管7均为钢管。采取钢管结构，连接方便，可采取的连接方式是：撑杆3与外管6焊接，索头5与外管6焊接，索道4与撑杆3焊接。施工快速便捷，夹心管混凝土柱1中的混凝土8可为钢管提供侧向支撑，防止钢管出现局部屈曲，从而使得钢管径厚比(或宽厚比)限值大大提高，充分发挥钢管与混凝土的强度。另一个实施例，外管6和内管7均由纤维增强复合材料制成，撑杆3为纤维增强复合材料制成的圆管，纤维增强复合材料优选碳纤维或玻璃纤维增强复合材料。这样撑杆3与外管6可采用粘接的方式强化连接，索头5也可采用粘接方式安装在外管6的端部。

再一个实施例，所述撑杆3的外径小于外管6的外径。为夹心管混凝土1提供了侧向支撑点，大大提高了大长细比柱构件的整体稳定承载力。预应力索2为纤维增强复合材料，索的内径与索道4的内径一致。索头5可为纤维增强复合材料或钢制索头。上述实施方式中，所述混凝土8为细石混凝土、高强灌浆料或砂浆。

上述各实施例中，预应力索2布置形式为在夹心管混凝土柱1的端部固定于索头5与夹心管混凝土柱1相连，在撑杆3的端部穿过索道4被撑杆3撑起，如图1-3所示，索道4和索头5的孔内径与预应力钢索2直径相一致，在所述预应力索2中施加预应力。所述撑杆3可根据需要在夹心管混凝土柱1不同高度设置一道或多道，如图1为撑杆3设置一道，N＝1，如图2为撑杆3设置多道，N＝3，沿夹心管混凝土柱1对称布置；所述撑杆3沿垂直柱长方向设在夹心管混凝土柱1的外管6上，形成单撑杆体系的预应力夹心管混凝土柱，如图1所示，或多撑杆体系的预应力夹心管混凝土柱，如图2所示。

以上实施例只是阐述了发明的基本原理和特性，本发明不受上述事例限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种装配式撑杆预应力夹心管混凝土组合构件，其特征在于：它包括夹心管混凝土柱(1)、预应力索(2)、撑杆(3)、索道(4)和索头(5)；夹心管混凝土柱(1)的两侧面固接有N对撑杆(3)，每对撑杆(3)对称布置且与夹心混凝土柱(1)垂直，撑杆(3)的端部固接有索道(4)；其中，N≥1的正整数；

预应力索(2)穿设在索道(4)内，且其两端分别固接在安装于夹心管混凝土柱(1)两端的索头(5)上，撑杆(3)、索道(4)和夹心管混凝土柱(1)的轴线位于同一平面内，夹心管混凝土柱(1)两侧的两条预应力索(2)呈倾斜折线对称布置。

2.根据权利要求1所述一种装配式撑杆预应力夹心管混凝土组合构件，其特征在于：所述夹心管混凝土柱(1)主要由外管(6)、内管(7)和混凝土(8)组成，外管(6)套在内管(7)上且二者连接在一起，外管(6)与内管(7)之间填充有混凝土(8)，外管(6)的外侧面固接有撑杆(3)。

3.根据权利要求2所述一种装配式撑杆预应力夹心管混凝土组合构件，其特征在于：所述撑杆(3)为圆钢管，外管(6)和内管(7)均为钢管。

4.根据权利要求2所述一种装配式撑杆预应力夹心管混凝土组合构件，其特征在于：外管(6)和内管(7)均由纤维增强复合材料制成，撑杆(3)为纤维增强复合材料制成的圆管。

5.根据权利要求3所述一种装配式撑杆预应力夹心管混凝土组合构件，其特征在于：所述撑杆(3)的外径小于外管(6)的外径。

6.根据权利要求4所述一种装配式撑杆预应力夹心管混凝土组合构件，其特征在于：所述索道(4)的内径与预应力索(2)的直径一致。

7.根据权利要求3所述一种装配式撑杆预应力夹心管混凝土组合构件，其特征在于：撑杆(3)与外管(6)焊接，索头(5)与外管(6)焊接，索道(4)与撑杆(3)焊接。

8.根据权利要求7所述一种装配式撑杆预应力夹心管混凝土组合构件，其特征在于：所述混凝土(8)为细石混凝土、高强灌浆料或砂浆。

9.根据权利要求8所述一种装配式撑杆预应力夹心管混凝土组合构件，其特征在于：所述预应力索(2)为纤维增强复合材料。