CN206667595U - 一种内置四肢格构式钢骨架的混凝土柱 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种内置四肢格构式钢骨架的混凝土柱，该混凝土柱由横截面为矩形的柱芯和包裹在柱芯外的加固层组成；其特征在于，所述的柱芯由混凝土浇筑而成；所述的加固层的横截面呈回形，并由四肢格构式钢骨架和钢筋笼浇注强度等级高于柱芯的混凝土形成；其中，所述的四肢格构式钢骨架包括四根分别包设在所述柱芯的一条棱边上的角钢，每一根角钢的两条边与柱芯上对应的侧面之间设有间隙，任意相邻的两根角钢之间交错倾斜45°焊接有若干根缀条，该缀条中的相邻两根，一根缀条向上倾斜，另一根缀条向下倾斜，且，二者之间的夹角为90°；所述的钢筋笼围绕在四肢格构式钢骨架的外侧。
Description
技术领域
本实用新型涉及用于承重的长条形结构构件，特别涉及混凝土制作的带内部加强件的结构柱。
背景技术
结构柱是在建筑结构中承受梁和板传来的荷载，并将荷载传给基础的构件，是主要的竖向受力构件。高层建筑中结构柱所承受轴向压力随所在层数减小而增大，不同层的结构柱的力学性能要求均不同，因此每一栋建筑设计时均需对建筑结构的力学模型进行准确的验算以确定每一层的结构柱在力学性能上的要求，从而合理配调整混凝土配合比以及钢筋的配筋密度，以达到在满足建筑结构的设计要求的前提下节约建筑成本的目的。
尽管建筑结构在设计时已经过严格的计算确定了每层结构柱的混凝土强度等级和钢筋配筋密度，但建筑完成后难免会因为种种原因导致结构柱力学性能不达标，如，施工时混凝土配合比出错从而导致结构柱强度不足，受地震灾害影响导致结构柱出现内部损伤，结构加高导致底层结构柱力学性能不足等。
加固结构柱的传统方法是为结构柱包钢，如申请公开号为CN 105735666 A的发明专利申请公开的一种快速加固混凝土柱的方法，该方法中公布的加固结构虽能一定程度上增加结构柱的竖向承载能力，但是对结构柱整体的力学性能(强度、抗侧刚度、延性等)改善幅度有限，且外包的钢材以螺栓紧固，既不美观也不牢靠。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种内置四肢格构式钢骨架的混凝土柱，该混凝土柱适用于结构柱加固，具有强度高、抗侧能力强和延性好的优点。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案是：
一种内置四肢格构式钢骨架的混凝土柱，该混凝土柱由横截面为矩形的柱芯和包裹在柱芯外的加固层组成；其特征在于，
所述的柱芯由混凝土浇筑而成；
所述的加固层的横截面呈回形，并由四肢格构式钢骨架和钢筋笼浇注强度等级高于柱芯的混凝土形成；其中，所述的四肢格构式钢骨架包括四根分别包设在所述柱芯的一条棱边上的角钢，每一根角钢的两条边与柱芯上对应的侧面之间设有间隙，任意相邻的两根角钢之间交错倾斜45°焊接有若干根缀条，该缀条中的相邻两根，一根缀条向上倾斜，另一根缀条向下倾斜，且，二者之间的夹角为90°；所述的钢筋笼围绕在四肢格构式钢骨架的外侧。
利用上述方案对已建成的结构柱进行加固时以已建成的结构柱作为柱芯，在柱芯外侧拼焊四肢格构式钢骨架，并绑扎钢筋笼，最后制作浇筑模板浇筑混凝土形成加强层。
本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型所述混凝土柱适用于对已建成的不满足设计需求的结构柱进行加固，具有强度高、抗侧能力强和延性好的优点；且用钢量明显少于利用包钢法进行加固。
附图说明
图1为本实用新型所述混凝土柱的一个具体实施例的立体结构示意图。
图2为图1所示实施例的一个横截面的结构示意图。
图3为图1所示实施例中四肢格构式钢骨架的结构示意图。
具体实施方式
现有某地新建一13层高层住宅楼，建筑高度35.4m，标准层高2.7m。结构体系为框架结构，基础采用桩基础。梁、柱混凝土结构设计强度等级为C30，现主体结构已经封顶；试块报告显示第五层(层面标高11.1m)某混凝土柱(截面尺寸600×600mm)强度不合格(实测值为11.2MPa)，经计算该混凝土柱的实际轴向承载力为4337.9kN(设计值为5300kN)，抗剪承载力为735.8kN(设计值为760kN)，究其原因是部分柱采用现场搅拌混凝土时配合比出错，现需对该混凝土柱进行加固，加固方法由如下步骤组成：
1、布置临时支撑系统
以千斤顶配合钢管对已建成混凝土柱所支撑的四根梁进行顶撑，卸除该已建成混凝土柱的部分载荷；
2、剔除部分原有混凝土
对已建成混凝土柱的四面分别凿除厚150mm的混凝土层形成一截面尺寸300×300mm的立柱作为柱芯，所述柱芯表面须作凿毛处理；凿除混凝土层时可截断原有钢筋笼的箍筋保留纵筋；
3、拼焊四肢格构式钢骨架
参见图1～3，放置四根作为肢件的角钢3，所述四根角钢3均为Q345材质的等边角钢，规格为∟75×10(截面边长75mm厚度10mm)，该四根角钢3分别包设在柱芯1的四条棱边外侧，使每一角钢3的两条边与对应的柱芯1的侧面之间的距离为20mm；此后以条形钢板(钢板材质为Q345，长850mm，宽45mm，厚4mm)作为缀条4连接角钢形成四肢格构式钢骨架，每相邻的两根角钢3之间均有若干连接该两根角钢3的缀条4，相同两根角钢3之间的缀条4交替倾斜排列，每一缀条4的两头分别与对应的角钢3焊接在一起，每一缀条4和与之连接的角钢3之间的夹角为45°，任意相邻的两根缀条4，一根缀条4向上倾斜45°，另一根缀条4向下倾斜45°，两者之间的夹角为90°；
4、重新绑扎钢筋笼
参见图1和图2，所述钢筋笼由纵筋5和箍筋6组成，其中，纵筋5为原已建成混凝土柱在凿除混凝土层时保留的材质为HRB335的螺纹钢，一共十二根，呈正方形排列在四肢格构式钢骨架周围，每边四根，其中位于角点处的纵筋直径为18mm，非角点处的纵筋直径为16mm，箍筋6是材质为HPB300，直径10mm的螺纹钢；所述箍筋6依次交替围箍住全部十二根纵筋5或除布置在四个角点的四根纵筋外的其他八根纵筋5，箍筋6间距200mm，柱两端箍筋6间距100mm做加密处理；
5、浇筑混凝土形成加强层
在钢筋笼外搭建截面尺寸为600×600mm的浇筑模板，以强度等级为C35的混凝土浇筑形成加强层2(见图1)；待加强层混凝土养护好后拆除浇筑模板和临时支撑系统即完成对结构柱的加固。
经计算
轴向承载力：
式中，
为考虑长细比影响的稳定系数，经计算并查表得
α1为旧混凝土(C30)强度折减系数，取为0.8；
αc为新混凝土(C35)强度折减系数，取为1；
fc、fc0、fa、fy′分别为新、旧混凝土强度、角钢3屈服强度、钢筋抗压强度；
Ac、Ac0、Aa、A′s分别为新、旧混凝土截面积、角钢截面积、全部纵筋的截面面积之和。
抗剪承载力：(混凝土内含角钢柱在低周反复荷载作用下的抗震性能研究_周小真)
式中：
λ为柱截面剪跨比；
h0为柱截面宽度；
fyv为箍筋抗拉强度；
Asv为配置在同一截面内全部箍筋的截面面积之和；
fsw为缀条屈服强度；
N为剪力对应的轴向压力，取N＝0.4bh0fc0＝1612.8kN。
经比较，轴向承载力和抗剪承载力较设计值都有较大提升，加固有效。
Claims (1)
1.一种内置四肢格构式钢骨架的混凝土柱，该混凝土柱由横截面为矩形的柱芯和包裹在柱芯外的加固层组成；其特征在于，
所述的柱芯由混凝土浇筑而成；
所述的加固层的横截面呈回形，并由四肢格构式钢骨架和钢筋笼浇注强度等级高于柱芯的混凝土形成；其中，所述的四肢格构式钢骨架包括四根分别包设在所述柱芯的一条棱边上的角钢，每一根角钢的两条边与柱芯上对应的侧面之间设有间隙，任意相邻的两根角钢之间交错倾斜45°焊接有若干根缀条，该缀条中的相邻两根，一根缀条向上倾斜，另一根缀条向下倾斜，且，二者之间的夹角为90°；所述的钢筋笼围绕在四肢格构式钢骨架的外侧。
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