CN114108875A - 一种pvc-frp管混凝土柱与混凝土剪力墙的连接结构及连接结构安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PVC‑FRP管混凝土柱与混凝土剪力墙的连接结构及连接结构安装方法，属于建筑结构工程技术领域。本发明的连接结构包括混凝土柱和连接在混凝土柱四周的剪力墙；混凝土柱外周包裹多个刚性的套环结构，该套环结构对混凝土柱进行约束和加强。本发明的方法为先预制混凝土柱和剪力墙，再进行现场安装。本发明在PVC‑FRP管混凝土柱的基础上设置钢套环和芯钢管，不仅PVC‑FRP管对核心混凝土起到约束作用，带耳板的钢套环和预埋芯钢管亦可对核心混凝土提供约束力，此连接结构不仅能可靠连接PVC‑FRP管混凝土柱与混凝土剪力墙，而且能显著提高混凝土柱的承载力以及抗震性能。本发明的方法简便，易于推广使用。
Description
技术领域
本发明专利涉及建筑结构工程技术领域，具体的说是一种PVC-FRP管混凝土柱与混凝土剪力墙的连接结构及连接结构安装方法。
背景技术
普通钢筋混凝土充分利用钢筋与混凝土各自的优点，是现今结构中使用最广泛的材料，但是其自重大，承载力低，施工过程复杂等缺点限制其在现代结构中的应用。钢管混凝土结构承载力高，抗震性能好等优点，但是钢材易发生锈蚀，在大气环境或腐蚀环境中，钢管混凝土柱存在结构耐久性问题。为解决上述问题，PVC-FRP管混凝土结构便被提出，PVC-FRP管混凝土结构因其承载力高、抗震性能优越以及耐久性能好等优点，可以在结构中得到应用，具有广阔的应用前景。为将PVC-FRP管混凝土结构从构件推广至结构中，PVC-FRP管混凝土柱与剪力墙的连接将是一个亟待解决的问题。
由于PVC较钢管相比延性较差，若在PVC管上开孔，极易造成应力集中，当作为外部约束混凝土时易发生破坏；故应在不开孔的情况下，保证PVC-FRP管与外部结构可靠连接。
整体现浇成型具有整体性好等优点，但是与此同时也存在着施工工艺复杂，施工周期长的缺点；现今对工程质量和进度的要求更高，传统现浇工艺已不能很好满足工程进度的要求。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
鉴于现有的PVC-FRP管混凝土柱与剪力墙连接时，一般采用在在PVC管上开孔的方式，极易造成应力集中，破坏PVC管的问题，本发明的一种PVC-FRP管混凝土柱与混凝土剪力墙的连接结构及连接结构安装方法，在不开孔情下，加强混凝土柱与混凝土剪力墙的连接，同时在保证柱与剪力墙整体性的基础上简化PVC-FRP管混凝土柱与混凝土剪力墙连接的施工工艺，加快施工进度。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种PVC-FRP管混凝土柱与混凝土剪力墙的连接结构，包括混凝土柱和连接在混凝土柱四周的剪力墙；所述的混凝土柱外周包裹多个刚性的套环结构，该套环结构对混凝土柱进行约束和加强。
更进一步地，所述的多个套环结构相互之间固定连接，形成一个整体，套设在混凝土柱外缘，并与混凝土柱紧密贴合。
更进一步地，所述的套环结构包括下套环和上套环，二者通过螺纹固定连接成为套环结构；所述的下套环和上套环外周设置多个耳板，耳板上开设通孔，下套环通过下空心螺栓连接，上套环耳板通过上空心螺栓连接，剪力墙通过空心螺栓与套环结构固定连接。
更进一步地，所述的混凝土柱上下端均埋设芯钢管，每个芯钢管的一端伸出混凝土柱。
更进一步地，所述的混凝土柱包括多个竖直布置的柱纵筋和多个环绕柱纵筋布置的柱箍筋，柱箍筋和柱纵筋形成框架，其内填充浇筑混凝土；框架外侧设置PVC-FRP管，且框架与PVC-FRP管之间同样填充浇筑混凝土。
更进一步地，所述的剪力墙中设置的水平分布筋伸出墙体，与空心螺栓固定连接。
更进一步地，所述的芯钢管与剪力墙通过多个连接板固定连接，加强对剪力墙的支撑。
更进一步地，所述的下套环和上套环均为两片半圆式钢板，内附有橡胶垫片。
作为本发明的另一种改进，所述的多个套环结构间隔布置在混凝土柱外缘，与混凝土柱紧密贴合。
本发明的一种PVC-FRP管混凝土柱与混凝土剪力墙的连接结构及连接结构安装方法，其步骤为：
步骤一、预制混凝土柱和剪力墙；
步骤二、在混凝土柱两端埋设芯钢管，并在剪力墙上下端预埋连接板；
步骤三、将下套环和上套环套设在混凝土柱上，分别用下空心螺栓和上空心螺栓固定，再将下套环和上套环通过螺纹连接；
步骤四、使剪力墙内铺设的水平分布筋穿过空心螺栓牢固锚固，将剪力墙与混凝土柱固定；
步骤五、将连接板与芯钢管固定连接；
步骤六、在混凝土柱和剪力墙之间填充混凝土。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种PVC-FRP管混凝土柱与混凝土剪力墙的连接结构，可显著提高PVC-FRP管混凝土柱的承载力。PVC-FRP管混凝土柱因较普通的混凝土柱多了一重PVC-FRP管的约束，故其承载力有显著提高，延性和耐久性也有所改善；而本发明的连接结构中，是在PVC-FRP管混凝土柱的基础上设置带耳板的钢套环和预埋芯钢管，故其不仅PVC-FRP管对核心混凝土起到约束作用，与此同时带耳板的钢套环和预埋芯钢管亦可对核心混凝土提供约束力，故该种连接结构不仅可以能可靠连接PVC-FRP管混凝土柱与混凝土剪力墙，而且能显著提高PVC-FRP管混凝土柱的承载力以及抗震性能。
(2)本发明的一种PVC-FRP管混凝土柱与混凝土剪力墙的连接结构，其整体性好。本发明不仅通过带耳板的钢套环在PVC-FRP管不开洞的情况下将PVC-FRP管混凝土柱与剪力墙结构牢靠连接为整体，传力合理；还预埋芯钢管和加强连接板作为PVC-FRP管混凝土柱与混凝土剪力墙的连接加强结构，能够弥补PVC-FRP管混凝土柱-剪力墙结构的连接不牢靠的缺陷，使柱与剪力墙有良好的整体性。
(3)本发明的一种PVC-FRP管混凝土柱与混凝土剪力墙的连接结构的安装方法，通过带耳板的钢套环在PVC-FRP管不开洞的情况下将PVC-FRP管混凝土柱牢靠连接为整体，PVC-FRP管无需开洞，大大减少了工作；且在浇筑成型过程中PVC-FRP管可作为核心混凝土柱的模板，免去曲面支模的复杂工作。
附图说明
图1为本发明连接结构整体结构及放大图；
图2为本发明图1中A-A截面图；
图3为本发明图1中B-B截面图；
图4为本发明中混凝土柱的截面示意图；
图5为本发明中下套环的结构示意图；
图6为本发明中上套环的结构示意图；
图7为本发明中上、下套环组合示意图。
图中标号说明：
1、芯钢管；2、混凝土柱；21、PVC-FRP管；22、浇筑混凝土；23、柱箍筋；24、柱纵筋；
3、套环结构；31、下套环；32、下空心螺栓；33、下螺纹；34、上套环；35、上空心螺栓；36、上螺纹；
4、剪力墙；5、水平分布筋；6、连接板。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
实施例1
结合图1-图3，本实施例的一种PVC-FRP管钢筋混凝土柱与钢筋混凝土剪力墙的连接结构，包括混凝土柱2和连接在混凝土柱2四周的剪力墙4；所述的混凝土柱2外周包裹多个刚性的套环结构3，该套环结构3对混凝土柱2进行约束和加强。所述的多个套环结构3间隔布置在混凝土柱2外缘，与混凝土柱2紧密贴合。本实施例中，共设置了6个套环结构3。混凝土柱2上下端均埋设芯钢管1，每个芯钢管1的一端伸出混凝土柱2。
结合图5-图7，本实施例的套环结构3包括下套环31和上套环34，二者通过螺纹固定连接成为套环结构3；所述的下套环31和上套环34外周设置多个耳板，耳板上开设通孔，下套环31通过下空心螺栓32连接，上套环34耳板通过上空心螺栓35连接，剪力墙4通过空心螺栓与套环结构3固定连接。所述的下套环31外周设置下螺纹33，为外螺纹；上套环34内周开设上螺纹36，为内螺纹。下螺纹33与螺纹36紧密啮合，将下套环31与上套环34固定。下套环31和上套环34均为两片半圆式钢板，内附有橡胶垫片。套环安装在混凝土柱2上后，通过空心螺栓将两片半圆式钢板组合称为一个完整的套环。所述的剪力墙4中设置的水平分布筋5伸出墙体，与空心螺栓固定连接。所述的芯钢管1与剪力墙4通过多个连接板6固定连接，加强对剪力墙4的支撑。本实施例的连接结构，在PVC-FRP管混凝土柱2的基础上设置带耳板的钢套环和预埋芯钢管1，故其不仅PVC-FRP管对核心混凝土起到约束作用，与此同时带耳板的钢套环和预埋芯钢管1亦可对核心混凝土提供约束力，故该种连接结构不仅可以能可靠连接PVC-FRP管混凝土柱2与混凝土剪力墙4，而且能显著提高PVC-FRP管混凝土柱2的承载力以及抗震性能。且本实施例的连接结构在PVC-FRP管21不开洞的情况下将混凝土柱2与剪力墙4结构牢靠连接为整体，传力合理；还预埋芯钢管1和加强连接板6作为混凝土柱2与混凝土剪力墙4的连接加强结构，能够弥补混凝土柱2-剪力墙4结构的连接不牢靠的缺陷，使柱与剪力墙4有良好的整体性。
结合图4，本实施例中所述的混凝土柱2包括多个竖直布置的柱纵筋24和多个环绕柱纵筋24布置的柱箍筋23，柱箍筋23和柱纵筋24形成框架，其内填充浇筑混凝土22；框架外侧设置PVC-FRP管21，且框架与PVC-FRP管21之间同样填充浇筑混凝土22。
PVC-FRP管21的FRP种类可以为CFRP、GFRP、BFRP和AFRP等；预制混凝土柱2截面为圆形。剪力墙4可以为“一字型”、“L型”或“T型”。浇筑混凝土22可为普通混凝土、高强混凝土、纤维混凝土、再生混凝土、自应力混凝土或自密实混凝土。下套环31、上套环34、芯钢管1和连接板6可为Q235钢材、Q345钢材、Q390钢材、Q420钢材其中一种钢材。水平分布筋5间距为150mm-300mm，其直径小于等于空心螺栓的空心部分内径。所述的芯钢管1截面形式可以为方形和圆形；连接板6与芯钢管1连接方式为焊接或螺栓连接。
具体到本实施例中，PVC-FRP管21的FRP种类为CFRP；预制混凝土柱2截面为圆形。剪力墙4为“一字型”。浇筑混凝土22为普通混凝土。下套环31、上套环34、芯钢管1和连接板6为Q235钢材。水平分布筋5间距为300mm，其直径小于等于空心螺栓的空心部分内径。所述的芯钢管1截面形式为方形；连接板6与芯钢管1连接方式为焊接。
本实施例的一种PVC-FRP管钢筋混凝土柱与钢筋混凝土剪力墙连接结构的安装方法，其步骤为：
步骤一、预制混凝土柱2和剪力墙4；
步骤二、在混凝土柱2两端埋设芯钢管1，并在剪力墙4上下端预埋连接板6；
为进一步提高PVC-FRP管混凝土柱2的承载力，并保证PVC-FRP管柱与钢筋混凝土剪力墙4在端部亦存在有效连接，所述PVC-FRP管混凝土柱应预先预埋好芯钢管1，所述钢筋混凝土剪力墙4在预制过程中应根据要求预留出剪力墙水平分布筋5，并将剪力墙4上下端的加强连接板6预埋好，可直接运至现场直接进行安装。
步骤三、将下套环31和上套环34套设在混凝土柱2上，分别用下空心螺栓32和上空心螺栓35固定，再将下套环31和上套环34通过螺纹连接；套环结构3的间距根据水平分布筋5的间距进行调整。
步骤四、使剪力墙4内铺设的水平分布筋5穿过空心螺栓牢固锚固，将剪力墙4与混凝土柱2固定；
步骤五、将连接板6与芯钢管1固定连接；
待水平分布筋5穿过空心螺栓，并于相对一侧剪力墙4可靠连接后，将连接板6与芯钢管1固定连接成为一个整体。
步骤六、在混凝土柱2和剪力墙4之间填充混凝土。
本实施例的方法通过带耳板的钢套环在PVC-FRP管21不开洞的情况下将混凝土柱2牢靠连接为整体，PVC-FRP管21无需开洞，大大减少了工作；且在浇筑成型过程中PVC-FRP管21可作为核心混凝土柱2的模板，免去曲面支模的复杂工作。
实施例2
本实施例结构与实施例结构基本相同，不同之处在于，所述的多个套环结构3相互之间固定连接，形成一个整体，套设在混凝土柱2外缘，并与混凝土柱2紧密贴合。同时具体到本实施例中，PVC-FRP管21的FRP种类为GFRP；预制混凝土柱2截面为圆形。剪力墙4为“L型”。浇筑混凝土22为高强混凝土。下套环31、上套环34、芯钢管1和连接板6为Q3455钢材。水平分布筋5间距为150mm，其直径小于等于空心螺栓的空心部分内径。所述的芯钢管1截面形式为圆形；连接板6与芯钢管1连接方式为螺栓连接。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种PVC-FRP管混凝土柱与混凝土剪力墙的连接结构，包括混凝土柱(2)和连接在混凝土柱(2)四周的剪力墙(4)；其特征在于：所述的混凝土柱(2)外周包裹多个刚性的套环结构(3)，该套环结构(3)对混凝土柱(2)进行约束和加强。
2.根据权利要求1所述的一种PVC-FRP管混凝土柱与混凝土剪力墙的连接结构，其特征在于：所述的多个套环结构(3)相互之间固定连接，形成一个整体，套设在混凝土柱(2)外缘，并与混凝土柱(2)紧密贴合。
3.根据权利要求1所述的一种PVC-FRP管混凝土柱与混凝土剪力墙的连接结构，其特征在于：所述的多个套环结构(3)间隔布置在混凝土柱(2)外缘，与混凝土柱(2)紧密贴合。
4.根据权利要求2或3所述的一种PVC-FRP管混凝土柱与混凝土剪力墙的连接结构，其特征在于：所述的套环结构(3)包括下套环(31)和上套环(34)，二者通过螺纹固定连接成为套环结构(3)；所述的下套环(31)和上套环(34)外周设置多个耳板，耳板上开设通孔，下套环(31)通过下空心螺栓(32)连接，上套环(34)耳板通过上空心螺栓(35)连接，剪力墙(4)通过空心螺栓与套环结构(3)固定连接。
5.根据权利要求4所述的一种PVC-FRP管混凝土柱与混凝土剪力墙的连接结构，其特征在于：所述的混凝土柱(2)上下端均埋设芯钢管(1)，每个芯钢管(1)的一端伸出混凝土柱(2)。
6.根据权利要求5所述的一种PVC-FRP管混凝土柱与混凝土剪力墙的连接结构，其特征在于：所述的混凝土柱(2)包括多个竖直布置的柱纵筋(24)和多个环绕柱纵筋(24)布置的柱箍筋(23)，柱箍筋(23)和柱纵筋(24)形成框架，其内填充浇筑混凝土(22)；框架外侧设置PVC-FRP管(21)，且框架与PVC-FRP管(21)之间同样填充浇筑混凝土(22)。
7.根据权利要求6所述的一种PVC-FRP管混凝土柱与混凝土剪力墙的连接结构，其特征在于：所述的剪力墙(4)中设置的水平分布筋(5)伸出墙体，与空心螺栓固定连接。
8.根据权利要求7所述的一种PVC-FRP管混凝土柱与混凝土剪力墙的连接结构，其特征在于：所述的芯钢管(1)与剪力墙(4)通过多个连接板(6)固定连接，加强对剪力墙(4)的支撑。
9.根据权利要求8所述的一种PVC-FRP管混凝土柱与混凝土剪力墙的连接结构，其特征在于：所述的下套环(31)和上套环(34)均为两片半圆式钢板，内附有橡胶垫片。
10.一种如权利要求9所述的连接结构的安装方法，其特征在于，其步骤为：
步骤一、预制混凝土柱(2)和剪力墙(4)；
步骤二、在混凝土柱(2)两端埋设芯钢管(1)，并在剪力墙(4)上下端预埋连接板(6)；
步骤三、将下套环(31)和上套环(34)套设在混凝土柱(2)上，分别用下空心螺栓(32)和上空心螺栓(35)固定，再将下套环(31)和上套环(34)通过螺纹连接；
步骤四、使剪力墙(4)内铺设的水平分布筋(5)穿过空心螺栓牢固锚固，将剪力墙(4)与混凝土柱(2)固定；
步骤五、将连接板(6)与芯钢管(1)固定连接；
步骤六、在混凝土柱(2)和剪力墙(4)之间填充混凝土。
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