CN110747993B - 钢管织物增强混凝土构件及其施工方法 - Google Patents

钢管织物增强混凝土构件及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种钢管织物增强混凝土构件及其施工方法，属于土木工程结构技术领域，包括若干基板，基板上均设有若干层钢管柱，上下钢管柱间及最上层的钢管柱上均设有与钢管柱相插嵌式套接的节点柱套，两相邻的节点柱套间设有与节点柱套相螺栓连接固定的横梁。钢管柱包括钢管，钢管内设有若干与钢管相套接的编织网格层，钢管内、编织网格层间设有混凝土填充层。具有结构材料性能好、占用空间小、施工方便和使用寿命长的特点。提高构件整体的力学性能、变形性能、耐火性和耐久性。

Description

钢管织物增强混凝土构件及其施工方法
技术领域
本发明属于土木工程结构技术领域，具体涉及一种钢管织物增强混凝土构件及其施工方法。
背景技术
随着现代土木工程结构向大跨、高耸和受力复杂的方向发展，所使用的结构构件必须具有良好的承载力、延性、耐火性和耐久性等，以满足工业化的需求。钢管混凝土构件能充分发挥钢管和混凝土两种不同材料的优势，具有承载力高、延性好和施工方便快捷等优点，是一种极为有效的结构构件形式。因此，钢管混凝土构件越来越多地用于工业和民用建筑、桥梁等土木工程结构中，成为普遍采用的结构构件形式之一。
在长期自然环境作用和使用工况下，钢管混凝土构件会受到不同程度的损伤。钢管混凝土构件本身有许多缺点，如耐火性较差，钢管与混凝土容易脱离，制作过程中混凝土易产生空洞等。钢管混凝土构件通常可以采用外包钢板加固和CFRP加固来改善力学性能，但这些方法并不能改善钢管内填充混凝土的力学性能，且增加了构件的尺寸和重量，对设计和施工造成了不便。
发明内容
本发明主要解决现有技术中存在结构材料性能差、占用空间大和施工复杂的不足，提供了一种钢管织物增强混凝土构件及其施工方法，其具有结构材料性能好、占用空间小、施工方便和使用寿命长的特点。提高构件整体的力学性能、变形性能、耐火性和耐久性。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种钢管织物增强混凝土构件，包括若干基板，所述的基板上均设有若干层钢管柱，上下钢管柱间及最上层的钢管柱上均设有与钢管柱相插嵌式套接的节点柱套，两相邻的节点柱套间设有与节点柱套相螺栓连接固定的横梁。所述的钢管柱包括钢管，所述的钢管内设有若干与钢管相套接的编织网格层，所述的钢管内、编织网格层间设有混凝土填充层。混凝土填充层可以根据编织网格层的编织结构和布置方式来调整其流动性，保证混凝土填充层的密实性。
作为优选，所述的编织网格层编织成圆柱状结构，所述的编织网格层包括纬线编织条，所述的纬线编织条上设有与纬线编织条相十字叠加交错式编织的编织条。纬线编织条和编织条由织物构成，可被编织成任意形式，如正交正放网格或正交斜放网格等，可以嵌入在填充混凝土内的任意位置，可按长度方向呈网格状布置或呈管状布置。
作为优选，所述的最上层的节点柱套上设有梁柱，所述的梁柱与节点柱套间设有屋顶钢架。
作为优选，所述的横梁采用H型钢截面。提高承重结构的稳定性。
作为优选，所述的钢管织物增强混凝土构件的施工方法按如下操作步骤：
第一步：先制备钢管柱，取钢管在灌浆架上竖直放置，底部采用木盘塞嵌套连接并与地面保持小于木盘塞嵌套凸台高度的间隙，接着将一层圆柱形编织网格层与钢管内壁贴合嵌套，再将另一层圆柱形编织网格层与钢管套接，两层编织网格层上端由灌浆架拉紧固定。
第二步：在灌浆架上完成编织网格层与钢管的装配放置后，通过灌浆机将搅拌好的混凝土，通过管路由柱塞泵灌入钢管内，直至与钢管上端齐平，同时木盘塞在混凝土的重力作用下与地面接触，让木盘塞保持与钢管的套接固定，此时灌浆架与两层编织网格层拉紧脱离。
第三步：制备完钢管柱后，等混凝土填充层凝固后，将底端的钢管柱与基板凸台式定位剖口焊接固定，采用基板与地面螺栓固定，接着上下两钢管柱间插嵌节点柱套，节点柱套与钢管柱采用卡槽式抱箍结构螺栓紧固。
第四步：两节点柱套间插嵌横梁并采用螺栓紧固，与钢管组成钢结构框架，同时将屋顶钢架与梁柱相等间距焊接。
第五步：将焊接完成的屋顶钢架与梁柱吊装至最顶端的节点柱套和横梁上，采用插嵌折板并螺栓紧固连接。
作为优选，编织网格层在编织机上进行十字叠加交错式编织，编织完成的编织网格层外围采用热熔式封口的方法。
作为优选，混凝土填充层以每立方米使用水：175千克；水泥：463千克； 砂：511千克； 石子：1251千克；同时添加萘系高效减水剂在混凝土搅拌机内进行15分钟～20分钟的搅拌过程。
作为优选，混凝土填充层灌入钢管后在灌浆架上放置2～3小时进行初凝固型，使得灌入钢管内的混凝土填充层不再流动，接着将钢管平放至地面并取下木盘塞，放置24小时以上完成终凝固型后取用。
本发明能够达到如下效果：
本发明提供了一种钢管织物增强混凝土构件及其施工方法，与现有技术相比较，具有结构材料性能好、占用空间小、施工方便和使用寿命长的特点。提高构件整体的力学性能、变形性能、耐火性和耐久性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中的钢管柱的横截面示意图。
图3是本发明中的钢管柱的剖视图。
图4是本发明中的编织网格层的结构示意图。
图中：屋顶钢架1，梁柱2，横梁3，节点柱套4，钢管柱5，基板6，钢管7，编织网格层8，混凝土填充层9，纬线编织条10，编织条11。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：如图1-4所示，一种钢管织物增强混凝土构件，包括4块呈正方形结构分布的基板6，基板6上均设有2层钢管柱5，上下钢管柱5间及最上层的钢管柱5上均设有与钢管柱5相插嵌式套接的节点柱套4，最上层的节点柱套4上设有梁柱2，梁柱2与节点柱套4间设有屋顶钢架1。两相邻的节点柱套4间设有与节点柱套4相螺栓连接固定的横梁3。横梁3采用H型钢截面。钢管柱5包括钢管7，钢管7内设有2个与钢管7相套接的编织网格层8，钢管7内、编织网格层8间设有混凝土填充层9。编织网格层8编织成圆柱状结构，编织网格层8包括纬线编织条10，纬线编织条10上设有与纬线编织条10相十字叠加交错式编织的编织条11。
所述的钢管织物增强混凝土构件的施工方法按如下操作步骤：
第一步：先制备钢管柱5，取钢管7在灌浆架上竖直放置，底部采用木盘塞嵌套连接并与地面保持小于木盘塞嵌套凸台高度的间隙，接着将一层圆柱形编织网格层8与钢管7内壁贴合嵌套，再将另一层圆柱形编织网格层8与钢管7套接，两层编织网格层8上端由灌浆架拉紧固定。
编织网格层8在编织机上将织物进行十字叠加交错式编织，编织完成的编织网格层8外围采用热熔式封口的方法。
第二步：在灌浆架上完成编织网格层8与钢管7的装配放置后，通过灌浆机将搅拌好的混凝土，通过管路由柱塞泵灌入钢管7内，直至与钢管7上端齐平，同时木盘塞在混凝土的重力作用下与地面接触，让木盘塞保持与钢管7的套接固定，此时灌浆架与两层编织网格层8拉紧脱离。
混凝土填充层9以每立方米使用水：175千克；水泥：463千克；砂：511千克；石子：1251千克。同时添加萘系高效减水剂在混凝土搅拌机内进行18分钟的搅拌过程。混凝土填充层9灌入钢管7后在灌浆架上放置3小时进行初凝固型，使得灌入钢管7内的混凝土填充层9不再流动，接着将钢管7平放至地面并取下木盘塞，放置24小时以上完成终凝固型后取用。
第三步：制备完钢管柱5后，等混凝土填充层9凝固后，将底端的钢管柱5与基板6凸台式定位剖口焊接固定，采用基板6与地面螺栓固定，接着上下两钢管柱5间插嵌节点柱套4，节点柱套4与钢管柱5采用卡槽式抱箍结构螺栓紧固。
第四步：两节点柱套4间插嵌横梁3并采用螺栓紧固，与钢管7组成钢结构框架，同时将屋顶钢架1与梁柱2相等间距焊接。
第五步：将焊接完成的屋顶钢架1与梁柱2吊装至最顶端的节点柱套4和横梁3上，采用插嵌折板并螺栓紧固连接。
综上所述，该钢管织物增强混凝土构件及其施工方法, 具有结构材料性能好、占用空间小、施工方便和使用寿命长的特点。提高构件整体的力学性能、变形性能、耐火性和耐久性。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (7)

1.一种钢管织物增强混凝土构件的施工方法，其特征在于：所述的钢管织物增强混凝土构件包括若干基板（6），所述的基板（6）上均设有若干层钢管柱（5），上下钢管柱（5）间及最上层的钢管柱（5）上均设有与钢管柱（5）相插嵌式套接的节点柱套（4），两相邻的节点柱套（4）间设有与节点柱套（4）相螺栓连接固定的横梁（3）；所述的钢管柱（5）包括钢管（7），所述的钢管（7）内设有若干与钢管（7）相套接的编织网格层（8），所述的钢管（7）内、编织网格层（8）间设有混凝土填充层（9）；
所述的钢管织物增强混凝土构件的施工方法，按如下操作步骤：
第一步：先制备钢管柱（5），取钢管（7）在灌浆架上竖直放置，底部采用木盘塞嵌套连接并与地面保持小于木盘塞嵌套凸台高度的间隙，接着将一层圆柱形编织网格层（8）与钢管（7）内壁贴合嵌套，再将另一层圆柱形编织网格层（8）与钢管（7）套接，两层编织网格层（8）上端由灌浆架拉紧固定；
第二步：在灌浆架上完成编织网格层（8）与钢管（7）的装配放置后，通过灌浆机将搅拌好的混凝土，通过管路由柱塞泵灌入钢管（7）内，直至与钢管（7）上端齐平，同时木盘塞在混凝土的重力作用下与地面接触，让木盘塞保持与钢管（7）的套接固定，此时灌浆架与两层编织网格层（8）拉紧脱离；
第三步：制备完钢管柱（5）后，等混凝土填充层（9）凝固后，将底端的钢管柱（5）与基板（6）凸台式定位剖口焊接固定，采用基板（6）与地面螺栓固定，接着上下两钢管柱（5）间插嵌节点柱套（4），节点柱套（4）与钢管柱（5）采用卡槽式抱箍结构螺栓紧固；
第四步：两节点柱套（4）间插嵌横梁（3）并采用螺栓紧固，与钢管（7）组成钢结构框架，同时将屋顶钢架（1）与梁柱（2）相等间距焊接；
第五步：将焊接完成的屋顶钢架（1）与梁柱（2）吊装至最顶端的节点柱套（4）和横梁（3）上，采用插嵌折板并螺栓紧固连接。
2.根据权利要求1所述的钢管织物增强混凝土构件的施工方法，其特征在于：所述的编织网格层（8）编织成圆柱状结构，所述的编织网格层（8）包括纬线编织条（10），所述的纬线编织条（10）上设有与纬线编织条（10）相十字叠加交错式编织的编织条（11）。
3.根据权利要求1所述的钢管织物增强混凝土构件的施工方法，其特征在于：所述的最上层的节点柱套（4）上设有梁柱（2），所述的梁柱（2）与节点柱套（4）间设有屋顶钢架（1）。
4.根据权利要求1所述的钢管织物增强混凝土构件的施工方法，其特征在于：所述的横梁（3）采用H型钢截面。
5.根据权利要求1所述的钢管织物增强混凝土构件的施工方法，其特征在于：编织网格层（8）在编织机上进行十字叠加交错式编织，编织完成的编织网格层（8）外围采用热熔式封口的方法。
6.根据权利要求1所述的钢管织物增强混凝土构件的施工方法，其特征在于：混凝土填充层（9）以每立方米使用水：175千克；水泥：463千克；砂：511千克；石子：1251千克；同时添加萘系高效减水剂在混凝土搅拌机内进行15分钟～20分钟的搅拌过程。
7.根据权利要求6所述的钢管织物增强混凝土构件的施工方法，其特征在于：混凝土填充层（9）灌入钢管（7）后在灌浆架上放置2～3小时进行初凝固型，使得灌入钢管（7）内的混凝土填充层（9）不再流动，接着将钢管（7）平放至地面并取下木盘塞，放置24小时以上完成终凝固型后取用。
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