CN209742222U - 一种可提高防火效果的波纹钢管混凝土柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可提高防火效果的波纹钢管混凝土柱，包括波纹钢管体，所述波纹钢管体内设置有含内钢筋笼的填充混凝土，所述波纹钢管外表面设置有混凝土层；所述混凝土层的厚度≥5cm时，混凝土层内设置有外钢筋笼；所述混凝土层外表面涂覆有膨胀型防火涂料层。本实用新型旨在提供具有防火涂料保护效果，并兼具防火板材的包覆保护效果，易于施工，保护层耐久性好的波纹钢管混凝土柱。

Description

一种可提高防火效果的波纹钢管混凝土柱

技术领域

本实用新型涉及工程建筑领域，尤其涉及一种可提高防火效果的波纹钢管混凝土柱。

背景技术

波纹钢管混凝土柱是在波纹钢管中填充混凝土制成的结构构件。与传统的普通钢管混凝土柱相比，在竖直方向，每个波纹都像一个加劲肋一样支撑着邻边，由于两相邻侧边的支撑作用，可以防止单个波纹屈曲失稳的传播。而且，波纹钢管抗屈曲破坏的承载力更高，这意味着在相同的临界屈曲应力条件下，波纹钢管可以更薄、更经济。此外，实际工程设计中，设计者可以根据需要选择波纹的个数，从而可以控制临界屈曲应力。由于波纹钢管对混凝土具有很好套箍约束作用，在波纹钢管混凝土柱受压承载时，波纹钢管内的填充混凝土不但承受纵向压力，还受到波纹钢管的侧向约束，处于三向受压的应力状态，提高了波纹钢管内填充混凝土的承载力和抵抗纵向变形的能力。波纹钢管内填充混凝土在波纹钢管的约束下，不但在使用阶段改善了混凝土的弹性性质，而且在破坏时具有较大的塑性变形。此外波纹钢管混凝土柱在承受冲击荷载和振动荷载时，韧性良好。由于波纹钢管混凝土柱具有良好的塑性和韧性，因而抗震性能好。

波纹钢管混凝土结构能够共同工作的前提条件，是波纹钢管和混凝土良好的粘结性能。以波纹钢管混凝土柱承受轴向压力荷载为例，火灾情况下，波纹钢管位于试件的最外侧，由于高温下钢材的热膨胀系数高于混凝土的热膨胀系数，如果波纹钢管外部没有设置有效的防火保护措施，在波纹钢管与混凝土的界面处会产生缝隙，使得波纹钢管与混凝土不能有效的共同工作，波纹钢管和混凝土各自承受压力荷载，而原本处于三项受力状态的波纹钢管内的填充混凝土受到外部钢管的约束作用减弱，波纹钢管内部填充混凝土可以承受的极限受压承载力降低，造成波纹钢管混凝土柱的极限受压承载力降低。在火灾下，没有防火保护的波纹钢管混凝土柱，其耐火极限一般不能达到规范规定的耐火极限要求，需要采用防火保护措施提高其耐火极限。与普通钢管混凝土柱相比，截面尺寸相同时，波纹钢管混凝土柱的钢管表面积更大，也就是说火灾下波纹钢管混凝土柱的受火面积更大，在同等条件下波纹钢管混凝土柱的受火损伤可能更为严重。

对于普通钢管混凝土柱，目前常用的防火保护方法包括：喷涂非膨胀型防火涂料保护法，其优点是保护效果较好，缺点是耐久性差、易破损；喷涂膨胀型防火涂料保护法，其优点是施工方便、美观、适用范围广，缺点是耐久性差、易破损；防火板材包覆保护法，其优点是保护效果较好，缺点是防火板材易破损、施工相对复杂。对于波纹钢管混凝土柱，采用单一的防火保护方式难以取得令人满意的防火保护效果。因此，现急需一种施工方便，具有防火涂料保护效果，并兼具防火板材包覆保护效果的波纹钢管混凝土柱。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足，旨在提供具有防火涂料保护效果，并兼具防火板材的包覆保护效果，易于施工，保护层耐久性好的波纹钢管混凝土柱。

为达到上述目的，本实用新型是通过下述技术方案予以实现的：

一种可提高防火效果的波纹钢管混凝土柱，包括波纹钢管体，所述波纹钢管体内设置有含内钢筋笼的填充混凝土，所述波纹钢管外表面设置有混凝土层；所述混凝土层的厚度≥5cm时，混凝土层内设置有外钢筋笼；所述混凝土层外表面涂覆有膨胀型防火涂料层。

进一步的，所述内钢筋笼和所述外钢筋笼，均由纵向钢筋和箍筋构成，所述纵向钢筋在钢筋笼中至少为四根。

进一步的，所述波纹钢管、所述内钢筋笼和所述外钢筋笼，截面均为圆形、方形、矩形、椭圆形、五边形或六边形其中的一种构成。

进一步的，所述混凝土为普通混凝土、高强混凝土或纤维混凝土。

进一步的，所述纤维混凝土包括钢纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土、碳纤维混凝土、玻璃纤维混凝土或玄武岩纤维混凝土。

相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型采用混凝土与喷涂膨胀型防火涂料相结合的复合防火保护方法，即使外部的膨胀型防火涂料受到损伤，波纹钢管外部的混凝土层仍然可以起到对波纹钢管混凝土柱的防火保护作用，并且如果因为耐久性因素或者因为受到外力损伤需要对膨胀型防火涂料进行修复，喷涂膨胀型防火涂料的防火保护方法施工也较为方便。

波纹钢管外部采用混凝土材料作为防火保护，具有耐久性好，不宜破坏，增强火灾下波纹钢管柱的力学性能，具有防止受压时波纹钢管管壁过早屈曲等优点，混凝土材料不但可以起到防火保护的作用，还可以与其内部的波纹钢管混凝土柱共同受力，增强波纹钢管混凝土柱的力学性能。波纹钢管外部的混凝土表面再喷涂膨胀型防火涂料，可以保护波纹钢管外部的混凝土结构，防止波纹钢管外部的混凝土层发生火灾引起的爆裂或者剥落，且一般喷涂膨胀型防火涂料的保护方法涂层较薄，施工方便，表面美观。

2、波纹钢管外部的混凝土层，与非膨胀型防火涂料、膨胀型防火涂料、防火板材等防火保护材料相比，混凝土的耐久性更好，在外力作用下，不易发生破损。同时，混凝土层可以起到防火板材的包覆保护效果。在受载荷发生形变时，混凝土层相比防火板材不易开裂，并且混凝土层与内部的波纹钢管混凝土柱协同工作的性能更好。而且混凝土层可无缝隙的包覆在混凝土柱上，并辅助混凝土柱共同受力，强度更高。在混凝土层上喷涂膨胀型防火涂料，可以起到对混凝土层进行防火保护的作用。

3、波纹钢管混凝土柱外部的混凝土层可代替防火板材或非膨胀型防火涂料，并配合最外层的膨胀型防火涂料，可解决采用单一的防火保护方式时，难以达到最佳防火效果的问题，让混凝土柱具有防火涂料保护和防火板材包覆保护的双重保护效果，而且相比防火涂料和防火板材，混凝土层的耐腐蚀性更好。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中钢筋笼的结构示意图；

图3为本实用新型中波纹钢管截面为方形的结构示意图；

图4为本实用新型中波纹钢管截面为圆形的结构示意图。

附图标记：

1-波纹钢管，2-混凝土层，3-膨胀型防火涂料层，4-内钢筋笼，5-外钢筋笼，6-箍筋，7-纵向钢筋。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1和图2所示，一种可提高防火效果的波纹钢管混凝土柱，包括波纹钢管1体，所述波纹钢管1体内设置有含内钢筋笼4的填充混凝土，所述波纹钢管1外表面设置有混凝土层2；所述混凝土层2的厚度≥5cm时，混凝土层2内设置有外钢筋笼5；所述混凝土层2外表面涂覆有膨胀型防火涂料层3；所述内钢筋笼4和所述外钢筋笼5，均由纵向钢筋7和箍筋6构成，所述纵向钢筋7在钢筋笼中至少为四根。所述混凝土为普通混凝土、高强混凝土或纤维混凝土，本实施例优选为普通混凝土或纤维混凝土；所述纤维混凝土包括钢纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土、碳纤维混凝土、玻璃纤维混凝土和玄武岩纤维混凝土。

如图3和图4所示，所述波纹钢管1、所述内钢筋笼4和所述外钢筋笼5，截面均为圆形、方形、矩形、椭圆形、五边形或六边形其中的一种。当混凝土柱为方形时，波纹钢管1和内钢筋笼4的截面形状相同，外钢筋笼5和膨胀型防火涂料层3的截面形状相同。

本实用新型依照混凝土层2的厚度，来决定是否需要设置外钢筋笼5。当混凝土层2最厚处的混凝土厚度小于5cm时，波纹钢管1外的混凝土层2可以仅由普通混凝土或者纤维混凝土构成。当混凝土层2最薄处的混凝土厚度大于等于5cm时，波纹钢管1外的混凝土层2需要设置外钢筋笼5，来保证混凝土层2的承载稳定。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可提高防火效果的波纹钢管混凝土柱，包括波纹钢管体，所述波纹钢管体内设置有含内钢筋笼的填充混凝土，其特征在于：所述波纹钢管外表面设置有混凝土层；所述混凝土层的厚度≥5cm时，混凝土层内设置有外钢筋笼；所述混凝土层外表面涂覆有膨胀型防火涂料层。

2.根据权利要求1所述的一种可提高防火效果的波纹钢管混凝土柱，其特征在于：所述内钢筋笼和所述外钢筋笼，均由纵向钢筋和箍筋构成，所述纵向钢筋在钢筋笼中至少为四根。

3.根据权利要求1所述的一种可提高防火效果的波纹钢管混凝土柱，其特征在于：所述波纹钢管、所述内钢筋笼和所述外钢筋笼，截面均为圆形、方形、矩形、椭圆形、五边形或六边形其中的一种构成。

4.根据权利要求1所述的一种可提高防火效果的波纹钢管混凝土柱，其特征在于：所述混凝土为普通混凝土、高强混凝土或纤维混凝土。

5.根据权利要求4所述的一种可提高防火效果的波纹钢管混凝土柱，其特征在于：所述纤维混凝土包括钢纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土、碳纤维混凝土、玻璃纤维混凝土或玄武岩纤维混凝土。