CN203080800U - 一种frp-混凝土-钢管空心柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种FRP-混凝土-钢管空心柱，由外部的FRP管和内部的圆截面钢管组成，FRP管与钢管同心设置，两者中间设有混凝土层。该组合结构在FRP管、混凝土、钢管的共同作用下，能大幅提高构件的承载力，减少结构的自重，提供结构所需的耐久性，可作为承重构件广泛应用于对承载力要求比较高，耐腐蚀性要求比较高的工业和民用建筑中。

Description

一种FRP-混凝土-钢管空心柱

技术领域

本实用新型属于建筑施工领域，特别涉及一种增强型的组合承重结构——FRP-混凝土-钢管空心柱。该组合空心柱由FRP 管、混凝土和钢管的共同作用，在保证承载力满足前提下，构件内部的空隙有效减轻了结构自重，外围的FRP管增强了混凝土的耐腐蚀性，可广泛应用于工业和民用建筑。

背景技术

近几年，钢管混凝土技术在实际工程中得到了广泛应用，但由于钢管裸露在外，容易受到周围环境对钢材的侵蚀。在某些对承载力要求比较高的大型建筑中，若使用普通钢筋混凝土柱，势必需要加大柱截面尺寸以保证具有足够的的承载力，加大柱截面尺寸不仅浪费材料，而且会增加结构的自重。

由于纤维增强复合材料制成的FRP管在耐腐蚀性能方面尤为突出，为了更好的发挥出FRP管、混凝土、钢管三种材料的各自在性能方面的优势，本实用新型提供了一种FRP-混凝土-钢管空心柱，能充分发挥三者的性能优势，并扬长避短的弥补了了各自的缺陷使其具有更加优良的受力性能。FRP-混凝土-钢管空心柱不仅有效的避免了在自重方面的缺陷，而且更是在耐腐蚀方面有凸出贡献。

发明内容

为了弥补普通钢筋混凝土柱在承载力方面和自重方面的缺陷，以及钢管混凝土柱在耐腐蚀性方面存在的不足，本实用新型提供了一种增强型耐腐蚀的组合承重结构。该组合结构在FRP管、混凝土、钢管的共同作用下，能大幅提高构件的承载力，减少结构的自重，提供结构所需的耐久性，可作为承重构件广泛应用于对承载力要求比较高，耐腐蚀性要求比较高的工业和民用建筑中。

一种FRP-混凝土-钢管空心柱，其特征在于，由外部的FRP管和内部的圆截面钢管组成，FRP管与钢管同心设置，两者中间设有混凝土层。

FRP-混凝土-钢管空心柱，是由外部FRP管、中间高强度混凝土和内部的圆截面的钢管组合而成，外围的FRP管和内部的钢管同心设置，作为受压构件。外部圆截面的FRP管可以使用GFRP管（玻璃纤维管）、CFRP管（碳纤维管）、AFRP管（芳纶纤维管）或者其他纤维增强复合材料制成，高强度混凝土一般采用C50以上，该组合柱的钢管壁厚、混凝土型号、FRP管壁厚可根据实际工程具体需要确定。

作为双壁空心柱，该组合柱形式与现有双壁空心柱（双FRP管柱、双钢管柱）相比，有明显优势。外管为管为主要包含环向或接近环向纤维的FRP管，纵向刚度很小，其主要作用是约束混凝土以及提高抗剪承载力；钢管和混凝土则作为主要纵向受力材料，而钢管内部的空间在需要时也可局部填充混凝土。由于其价格较低且变形能力较好等特点，玻璃纤维增强复合材料(Glass FRP)比碳纤维增强复合材料(Carbon FRP)更适合用于制作该类构件的外管。

    从初始造价来看，该组合柱也属于一种经济型构件：FRP外管主要用作耐腐蚀保护层和混凝土的约束材料(不作为主要纵向受力材料)，故可相对较薄；而较普通钢筋混凝土空心构件而言，该种新型构件节约了浇铸混凝土所用模板的费用；相对于实心钢筋混凝土构件而言，更节约了内部空心部分的混凝土。在初始造价基本相当的情况下，该种组合柱作为受压构件的承载力在大部分受力状况下都大于空心钢筋混凝土构件，而延性和耐久性的优越性则更加突出。

该组合柱的优势体现：

（1）耐腐蚀性能好，由于外围包裹FRP管材，有效阻隔了氯离子，二氧化碳等有害因子对混凝土和钢管的侵蚀，大大延长了组合柱的使用寿命。

（2）自重相对轻，由于组合柱内部中空，既节约了内部空心部分的混凝土，又有效减轻了结构自重。

（3）施工便利，FRP管和内部钢管可以作为施工时浇筑混凝土的模板，避免了支模和拆模的工序。

（4）在外管FRP纤维的约束下，约束了混凝土，保证了其处于三向受压状态，大大提高了混凝土的受压强度，提高了柱的承载力；在条件允许下，内部钢管可作为埋设管线的通道，避免了传统施工埋设管线的工序。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

附图标记：1-FRP管；2- 钢管；3-混凝土层。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型实施方式作进一步详细描述。

一种FRP-混凝土-钢管空心柱，由外部的FRP管1和内部的圆截面钢管2组成，FRP管与钢管同心设置，两者中间设有混凝土层3。

根据实际工程需要准备施工需要的FRP管、钢管。FRP管可以是GFRP管（玻璃纤维管）、CFRP管（碳纤维管）、AFRP管（芳纶纤维管）或者其他纤维增强复合材料制管。钢管按照内部密不密封（其取决于是否利用内部钢管作为埋设管线的通道），可以分为镀锌钢管（为提高钢管的耐腐蚀性能）和普通钢管（由于内部密封，空气不流动，因而腐蚀性大大降低，可忽略不计其带来的腐蚀性）。钢管的具体厚度，由实际工程的荷载以及设定的柱截面尺寸决定。最后将FRP管和钢管定位安装在设计规定位置。

     注意要点：

     1）确保FRP管和钢管的形心位置重合。

     2）当FRP管和钢管需要接长时，接缝的位置应错开，不宜处于统一截面。

3）浇筑混凝土，所需混凝土根据实际工程需要选用型号混凝土，在浇筑混凝土时，应确保混凝土的和易性达到要求。

4）常温养护至设计所需的强度，按照实际工程需要，在FRP管外涂刷涂料，即可形成FRP管—混凝土—钢管组合柱。

Claims (3)

1.一种FRP-混凝土-钢管空心柱，其特征在于，由外部的FRP管和内部的圆截面钢管组成，FRP管与钢管同心设置，两者中间设有混凝土层。

2.根据权利要求1所述的FRP-混凝土-钢管空心柱，其特征在于，所述FRP管由纤维增强复合材料制成。

3.根据权利要求2所述的FRP-混凝土-钢管空心柱，其特征在于，所述FRP管是玻璃纤维管、碳纤维管、芳纶纤维管中的一种。

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