CN208650395U - 一种结构柱 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种结构柱，包括：钢管、FRP管、海砂混凝土和第一混凝土，FRP管设置在钢管内侧且与钢管同向；第一混凝土填充于钢管和FRP管之间，海砂混凝土填充于FRP管内，本实用新型结合了各材料的优势，研发出了一种强度高、承载力高、抗震性能好、环境友好的结构柱。
Description
技术领域
本实用新型涉及建筑工程结构技术领域，尤其涉及一种结构柱。
背景技术
混凝土是世界上用量最大，最主要的建筑施工材料之一，河砂作为制备混凝土的骨料成分之一，其主要来源于陆地的河床和山体的开挖。近年来，大量的开采河砂，已给河床及其周边的生态环境造成了严重的破坏。而海砂有着储量大，含泥量低、细度模数均匀、分布广等优点，是替代河砂作为建筑材料的绿色环保的选择，但也因其自身含有氯离子等可腐蚀钢筋钝化薄膜的有害杂质，严重影响了结构的使用寿命。因此，海砂的使用非常严格，常需淡水进行淡化处理，待其达到建筑用砂的标准，方可使用。但传统对海砂淡化去盐的处理方法浪费了大量的淡水资源及人力和财力，这使得其在淡水缺乏地区的推广产生极大的障碍。
钢管混凝土柱因为延性好承载力高、塑性和韧性好、施工方便、耐火性好、经济效益好等优点，被广泛应用于现代结构工程中。但钢管屈服应变小，容易发生屈曲破坏，钢管混凝土柱中间的混凝土能延缓钢管的内屈曲，但仍然避免不了钢管向外的屈曲破坏。
FRP(Fiber Reinforced Polymer，即纤维增强聚合物)管混凝土因具有三向约束，混凝土强度、变形较高、耐腐蚀性等优点，可用于承载力要求高、抗震等级高以及腐蚀环境的建筑中。但传统FRP管约束混凝土仍存在不少缺点阻碍其建造工程中的推广。首先，FRP材料本身存在脆性的特点，使得FRP管混凝土在达到极限承载力状态下会突然破坏。其次，在FRP管混凝土浇筑初期，其刚度及承载力均较低，在混凝土自重下可能发生失稳或产生过大变形。
因此，结合上述各种材料的优势，克服上述各材料的缺点，研发出一种高强度、延性好、抗震能力强、环境友好的结构柱是目前亟待解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型结合多种材料的优势，其目的在于提供一种高强度、延性好、抗震能力强、环境友好的结构柱。
本实用新型提供了一种，包括：结构柱，包括：钢管、FRP管、海砂混凝土和第一混凝土；
所述FRP管设置在所述钢管内侧且与所述钢管同向；
所述第一混凝土填充于所述钢管和所述FRP管之间；
所述海砂混凝土填充于所述FRP管内。
优选地，还包括连接所述钢管内壁与所述FRP管外壁的钢肋。
优选地，所述钢肋的数量为至少2个。
优选地，还包括设置在所述FRP管外表面的箍筋，用于加固所述FRP管。
优选地，所述FRP管与所述钢管同轴设置。
优选地，所述FRP管与所述钢管偏心设置。
优选地，所述FRP管由纤维材料制成；
所述纤维材料选自碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维；
所述FRP管内部纤维的分布方向包括非轴向。
优选地，所述钢管的截面为圆形、矩形或椭圆形。
优选地，所述FRP管的截面形状为圆形、矩形或椭圆形。
优选地，所述钢管为带肋钢管。
从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：
海砂的利用节约了淡水资源，有效缓解了河砂资源日益枯竭的问题；FRP管具有抗腐蚀性，将海砂混凝土填充于FRP管内，FRP管能有效防止海砂对设置在FRP管外侧的钢管的腐蚀；将第一混凝土填充于钢管和FRP管之间，能有效抵抗钢管向内屈曲变形，同时，钢管延性大，FRP管强度高和抗震性好，因此本实用新型结合了各材料的优势，研发出了一种强度高、承载力高、抗震性能好、环境友好的结构柱。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本实用新型提供的一种结构柱的第一实施例的截面示意图；
图2为本实用新型提供的一种结构柱的第二实施例的截面示意图；
图3为本实用新型提供的一种结构柱的第三实施例的截面示意图；
图4为本实用新型提供的一种结构柱的第四实施例的截面示意图；
图5为本实用新型提供的一种结构柱的第五实施例的截面示意图；
其中，附图标记如下：
1、钢管；2、第一混凝土；3、FRP管；4、海砂混凝土；5、钢肋。
具体实施方式
本实用新型实施例结合多种材料的优势，其目的在于提供一种高强度、延性好、抗震能力强、环境友好的结构柱。
请参阅图1，本实用新型提供的一种结构柱的第一实施例的截面示意图。
本实用新型提供了一种结构柱的一个实施例，包括：钢管1、FRP管3、海砂混凝土4和第一混凝土2。
FRP管3设置在钢管1内侧且与钢管1同向，钢管1能够提高结合柱的延性。
其中，钢管1可以为普通钢管或高强钢管，具体为结构用钢管，钢管1的选择根据荷载大小等实际要求进行，此处不作具体限定。
海砂混凝土4填充于FRP管3内，因FRP管3具有抗腐蚀性，所以海砂混凝土4中直接使用原始海砂，无需对海砂进行淡化处理即可制成海砂混凝土4，海砂的使用不仅节约了淡水资源，资金和时间成本，而且极大提高了海砂的利用率，有效缓解了河砂资源日益枯竭的问题。
因为FRP管3能够防止海砂混凝土4中的氯离子等有害物质扩散到外侧钢管1处，所以有效地防止了海砂混凝土4中的氯离子等有害物质对钢管1的腐蚀。
FRP管3的边长以及厚度等尺寸可以按照其承载要求来设计。
第一混凝土2填充于钢管1和FRP管3之间，第一混凝土2可以为普通混凝土，也可为再生骨料混凝土或自密实混凝土，能有效抵抗钢管1向内屈曲变形。
在本实用新型实施例中，结构柱采用了钢管1内套FRP管3的双管结构，不仅发挥了FRP材料强度高、抗腐蚀性能好、抗震性能优良的特点和钢材延性大的特点，而且可以增大结构柱的承载力。
例如，结构柱承压时，随着荷载增加，横向变形也在不断增加，FRP管3对海砂混凝土4的约束也在不断增大，当达到FRP材料极限应变后FRP管3破坏；此时结构应力重新分布，由于钢管1存在，结构柱仍然能继续承载，防止其发生脆性破坏而导致建筑结构的直接倒塌。
以上是对本实用新型实施例提供的一种结构柱的一个实施例进行详细的描述，以下将对本实用新型实施例提供的一种结构柱的另一个实施例进行详细的描述。
请参阅图2，本实用新型提供的一种结构柱的第二实施例的截面示意图。
请参阅图3，本实用新型提供的一种结构柱的第三实施例的截面示意图。
请参阅图4，本实用新型提供的一种结构柱的第四实施例的截面示意图。
请参阅图5，本实用新型提供的一种结构柱的第五实施例的截面示意图。
进一步地，结构柱还包括设置在钢管1内侧与FRP管3外侧之间的钢肋5，用于固定钢管1与FRP管3。
钢肋5可以为钢条状，也可以为钢板状，此处不做具体限定。
钢肋5的数量为至少2个，例如，在本实用新型实施例中，钢板状的钢肋5数量为4个，钢管1与FRP管3之间的腔体被分为四部分。
钢肋5能够有效抵抗钢管1向外的屈曲变形，延缓了钢管1屈曲破坏的时间，使钢管1能充分发挥出自身强度，提高钢管1的利用率，钢肋5还增加了钢管1横截面积，进一步提升了结构柱的整体强度和承载性能。
钢肋5可以通过焊接固定于钢管1与FRP管3之间。
进一步地，结构柱还包括设置在FRP管3外表面的箍筋，用于加固所述FRP管3，用于加固FRP管3。
箍筋可以采用FRP管3，也可以采用钢管1。
箍筋的形状可以为螺旋箍筋，也可以为单片箍筋。
进一步地，FRP管3与钢管1同轴设置，如图1至3所示。
进一步地，FRP管3与钢管1偏心设置，如图4至5所示。
进一步地，FRP管3由纤维材料制成，纤维材料选自碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维。
FRP管3可以采用上述一种纤维材料制成，也可以采用上述两种或两种以上的纤维材料制成。
进一步地，FRP管3内部纤维主要承受受拉荷载，FRP管3内部纤维的分布方向为非轴向，使得FRP管具有一个水平方向的约束力，能够充分发挥FRP管3内部纤维强度，且不会出现纤维屈曲问题，增加FRP管3径向约束力。
进一步地，钢管1的截面为圆形、矩形或椭圆形，此处不作具体限定。
进一步地，FRP管3的截面形状为圆形、矩形或椭圆形，此处不作具体限定。
进一步地，钢管1可以为带肋钢管1，可以防止钢管1局部屈曲。
以上对本实用新型所提供的一种结构柱进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (8)
1.一种结构柱，其特征在于，包括：钢管、FRP管、海砂混凝土、钢肋和第一混凝土；
所述FRP管设置在所述钢管内侧且与所述钢管同向；
所述第一混凝土填充于所述钢管和所述FRP管之间；
所述海砂混凝土填充于所述FRP管内；
所述钢肋连接所述钢管内壁与所述FRP管外壁；
所述FRP管由纤维材料制成；
所述FRP管内部纤维的分布方向包括非轴向。
2.根据权利要求1所述的结构柱，其特征在于，所述钢肋的数量为至少2个。
3.根据权利要求1所述的结构柱，其特征在于，还包括设置在所述FRP管外表面的箍筋，用于加固所述FRP管。
4.根据权利要求1所述的结构柱，其特征在于，所述FRP管与所述钢管同轴设置。
5.根据权利要求1所述的结构柱，其特征在于，所述FRP管与所述钢管偏心设置。
6.根据权利要求1所述的结构柱，其特征在于，所述钢管的截面为圆形、矩形或椭圆形。
7.根据权利要求1所述的结构柱，其特征在于，所述FRP管的截面形状为圆形、矩形或椭圆形。
8.根据权利要求1所述的结构柱，其特征在于，所述钢管为带肋钢管。
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