CN213653996U

CN213653996U - 一种多腔复合材料混凝土异形柱

Info

Publication number: CN213653996U
Application number: CN202021982858.XU
Authority: CN
Inventors: 曾俊杰; 肖淑华; 郭永昌
Original assignee: Guangdong University of Technology
Current assignee: Guangdong University of Technology
Priority date: 2020-09-11
Filing date: 2020-09-11
Publication date: 2021-07-09
Anticipated expiration: 2030-09-11

Abstract

本实用新型实施例公开了一种多腔复合材料混凝土异形柱，包括多腔复合材料管，所述多腔复合材料管包括若干个复合材料管，所述多腔复合材料管用作浇筑模板；所述多腔复合材料管中设有混凝土，所述多腔复合材料管的管壁内侧设有若干筋材。本实用新型可克服锈蚀的影响并代替普通钢筋混凝土柱，通过采用多腔复合材料和内筋材对混凝土进行共同约束下，不规则多腔复合材料混凝土柱的承载能力得到提高、稳定性和抗震能力得到提高，抗弯性能好，防腐蚀性突出。

Description

一种多腔复合材料混凝土异形柱

技术领域

本实用新型涉及混凝土技术领域，尤其涉及一种多腔复合材料混凝土异形柱。

背景技术

我国已经成为世界上高层和超高层建筑发展最快的国家，2016年全球建成12座200米以上的高层建筑，其中84座在中国，2017年全球147座200米以上高层建筑完工，中国占80座，2018年，全球144座200米以上高层建筑完工，中国占88座。随着高层建筑的迅速发展，建筑高层屡创新高，抗侧力体系成为设计关键问题。为了适应建筑构造设计的要求，多腔混凝土异形柱越来越受到大家的关注。

建设海岛国防和军用基础设施、发展海洋经济势必要兴建许多海洋和港口建筑物和构筑物，大量的土建工程，基础材料混凝土必然用量可观，建筑砂作为混凝土中的细骨料也必然需求大量增加。目前，混凝土中用的砂和水主要是淡水河淡砂，对于一些距离比较远的岛屿建设，如果采用传统的混凝土，需要从内陆运输大量的河砂和淡水，一方面影响建设工期，同时增加建设成本，为此如果能找到一种方法，能用海水和原状的海砂配置混凝土，不仅可以减轻淡水淡砂资源短缺的问题，还可以在一定程度上降低混凝土的拌制成本，对满足海洋经济发展和海岛国防建设具有非比寻常的意义。

为了海砂能在钢筋混凝土结构中推广和应用，近年来耐腐蚀的纤维增强复合材料(Fibre Reinforced Polymer，简称FRP)发展迅速，FRP管材和FRP制备成的筋材越来越受到学者们的关注，FRP种类有碳纤维增强复合材料(CFRP)、玻璃纤维增强复合材料(GFRP)、芳纶纤维增强复合材料(AFRP)、玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)。由于FRP筋具有比钢筋更高的抗拉强度，而且具备良好的耐腐蚀性能，作为替代钢筋的新型材料在海砂混凝土结构中应用具有广阔的发展前景。然而FRP的弹性模量较低，并且呈脆性破坏，单一使用FRP筋的混凝土梁刚度小，延性差，严重影响着结构的使用性能与安全性能。基于此种状况，许多学者通过在FRP筋混凝土梁中添加钢筋形成FRP筋与钢筋混合配筋的形式，为保结构的高承载能力不过多减少的同时，提高结构整体的延性。这种方式结合了钢筋和FRP筋两种材料的综合优势，可事实上，最终形成的结构体系并不具备防腐蚀的功能，而对于结构耐久性的问题依旧未得到解决，也不能直接利用海水海砂等天然资源，无法缓解河砂资源短缺的现象。

实用新型内容

本实用新型目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种多腔复合材料混凝土异形柱，可克服锈蚀的影响并代替普通钢筋混凝土，适用于潮湿和盐碱地等恶劣环境下的高层和超高层建筑、桥梁、水工建筑物、海港码头等特殊结构。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：一种多腔复合材料混凝土异形柱，包括多腔复合材料管，所述多腔复合材料管包括若干个复合材料管，所述多腔复合材料管用作浇筑模板；所述多腔复合材料管中设有混凝土，所述多腔复合材料管的管壁内侧设有若干筋材。

进一步的，所述多腔复合材料管的形状为L字型、长方形、T字形或者十字形。

进一步的，所述多腔复合材料管为碳纤维增强复合材料CFRP管、玻璃纤维增强复合材料GFRP管、芳纶纤维增强复合材料AFRP管、玄武岩纤维增强复合材料BFRP管、亚麻纤维管中的任意一种。

进一步的，所述复合材料管的截面为多边形，所述多边形为方形、棱形、梯形或者不等边形状。

进一步的，所述筋材为刚筋或者复合筋。

进一步的，所述复合筋为纤维增强复合材料FRP钢复合筋、FRP钢丝束复合筋或者钢亚麻纤维复合筋，所述FRP为CFRP、GFRP、AFRP或者BFRP。

进一步的，所述筋材的截面为方形或者圆形。

进一步的，所述混凝土为普通混凝土或者海水海砂混凝土。

进一步的，所述海水海砂混凝土包括海砂、海水、水泥和粗骨料。

进一步的，所述粗骨料为天然碎石、卵石或者珊瑚中的一种或多种。

本实用新型的有益效果：本实用新型实施例提供一种多腔复合材料混凝土异形柱，包括多腔复合材料管，所述多腔复合材料管包括若干个复合材料管，所述多腔复合材料管用作浇筑模板；所述多腔复合材料管中设有混凝土，所述多腔复合材料管的管壁内侧设有若干筋材。通过采用多腔复合材料和内筋材对混凝土进行共同约束下，不规则多腔复合材料混凝土柱的承载能力得到提高、稳定性和抗震能力得到提高，防腐蚀性突出，抗弯性能好。

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为本实用新型方形多腔复合材料混凝土异形柱的截面图；

图2为本实用新型L字形多腔复合材料混凝土异形柱的截面图；

图3为本实用新型长方形多腔复合材料混凝土异形柱的截面图；

图4为本实用新型T字形多腔复合材料混凝土异形柱的截面图；

图5为本实用新型十字形多腔复合材料混凝土异形柱的截面图。

图中：1、多腔复合材料管；2、混凝土；3、筋材。

具体实施方式

本实用新型实施例提供了一种多腔复合材料混凝土异形柱，可克服锈蚀的影响，特别适用于潮湿和盐碱地等恶劣环境下的高层和超高层建筑、桥梁、水工建筑物、海港码头等特殊结构。

为使得本实用新型的实用新型目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

请参考图1，图1为方型多腔复合材料混凝土异形柱的截面图，如图1所示，一种多腔复合材料混凝土异形柱，包括多腔复合材料管1，所述多腔复合材料管1包括若干个复合材料管，所述多腔复合材料管1用作浇筑模板；所述多腔复合材料管1中设有混凝土2，所述多腔复合材料管1的管壁内侧设有若干筋材3。

具体的，采用多腔复合材料管1和筋材3对混凝土2进行共同约束下，不规则多腔复合材料混凝土柱的承载能力得到提高、稳定性和抗震能力得到提高，防腐蚀性突出，抗弯性能好。

进一步的，所述多腔复合材料管1的形状为L字型、长方形、T字形或者十字形。

具体的，多腔复合材料管1可以两两拼接成任何形状，比如L字型、长方形、T字形、十字形。

进一步的，所述多腔复合材料管1为碳纤维增强复合材料CFRP管、玻璃纤维增强复合材料GFRP管、芳纶纤维增强复合材料AFRP管、玄武岩纤维增强复合材料BFRP管、亚麻纤维管中的任意一种。

具体的，为了海砂能在钢筋混凝土结构中推广和应用，近年来耐腐蚀的纤维增强复合材料(Fibre Reinforced Polymer，FRP)发展迅速，FRP管材和FRP制备成得筋材越来越受到关注，FRP种类有碳纤维增强复合材料CFRP、玻璃纤维增强复合材料GFRP、芳纶纤维增强复合材料AFRP、玄武岩纤维增强复合材料BFRP。FRP筋具有比钢筋更高的抗拉强度，而且具备良好的耐腐蚀性能。

具体的，复合材料管的截面形状可按情况选择方形、棱形、梯形或者不等边形状，便于两两组合。

进一步的，所述筋材3为刚筋或者复合筋。

具体的，筋材3可以是刚筋或者复合筋。

具体的，纤维增强复合材料FRP钢复合筋通过钢筋外层的FRP材料将内部的钢筋与外部的侵蚀性环境隔开，从而提高筋材的耐腐蚀性能，FRP材料和钢筋共同受力，优势互补，既改善了钢筋的屈服后性能，同时也弥补了FRP筋的延性不足：复合筋的成本远低于纯FRP筋，与钢筋相比，仅增加较少的成本就能显著提高筋材的力学和耐腐蚀性能，性价比高。

进一步的，所述筋材3的截面为方形或者圆形。

具体的，筋材3的截面可选择为方形或者圆形，或者其他形状。

进一步的，所述混凝土2为普通混凝土或者海水海砂混凝土。

具体的，混凝土2的种类可以选择普通混凝土或者海水海砂混凝土。

具体的，当使用复合筋时可直接使用原始海砂，无需对原始海砂进行淡化处理，可直接被用于制成海砂混凝土而进行桥面板构件浇筑，节约了淡水资源，省略和淡化海砂的处理工序，极大地提高了海砂的利用率，可以有效解决沿海地区或周围岛礁地区河砂建筑材料缺乏的问题，也避免了过度开采河砂带来的生态环境问题；适用于高层或者超高层建筑、不规则建筑的使用。

具体的，所述粗骨料可以采用天然碎石或卵石或珊瑚，可以根据实际施工现场的实际情况，按照经济效益选取粗骨料的种类，而天然碎石、卵石和珊瑚均能满足实际工程强度的要求。

本实用新型的原理是：本实用新型实施例中的FRP钢复合筋通过钢筋外层的FRP材料将内部的钢筋与外部的侵蚀性环境隔开，从而提高筋材3的耐腐蚀性能，FRP材料和钢筋共同受力，优势互补，既改善了钢筋的屈服后性能，同时也弥补了FRP筋的延性不足：复合筋的成本远低于纯FRP筋，与钢筋相比，仅增加较少的成本就能显著提高筋材的力学和耐腐蚀性能，性价比高。当复合筋受到偏压作用力时，复合筋在拉伸受力，其应力应变曲线在纤维断裂前呈现出明显的双折线，钢筋屈服后复合筋具有稳定的二次刚度，其应力应变曲线可分为三区段：第一区段为FRP纤维布与钢筋的共同工作变形阶段；第二区段为钢筋屈服后，FRP纤维布提供应力增量的阶段，此区段刚度较第一区段变小；第三区段为FRP纤维布破坏后，钢筋独自承受荷载的阶段。

下面结合附图1-5列举几个具体的实施例：

实施例1：

如图1所示的方型多腔复合材料混凝土异形柱的截面图；一种多腔复合材料混凝土异形柱，包括多腔复合材料管1，和混凝土2和若干筋材3。所述多腔复合材料管1由两两拼接的复合材料管组成，成为方形，可做浇筑模板使用，几个小的倒角方型复合材料管并再一起后外部一个大的管包裹。所述若干筋材3设于管壁，混凝土2设于管中，由砂、粗骨料、水、水泥组成。

由上可知，本实用新型实施例采用多腔复合材料和内筋材对混凝土进行共同约束下，不规则多腔复合材料混凝土柱的承载能力得到提高、稳定性和抗震能力得到提高，防腐蚀性突出，抗弯性能好。

实施例2：

如图2所示的L字形多腔复合材料混凝土异形柱的截面图；一种多腔复合材料混凝土异形柱，包括多腔复合材料管1，和混凝土2和若干筋材3。所述多腔复合材料管1由两两拼接的复合材料管组成，成为L字形，可做浇筑模板使用，几个小的倒角方型复合材料管并再一起后外部一个大的管包裹。所述若干筋材3设于管壁，混凝土2设于管中，由砂、粗骨料、水、水泥组成。

实施例3

如图3所示的长方型多腔复合材料混凝土异形柱的截面图，一种多腔复合材料混凝土异形柱，包括多腔复合材料管1，和混凝土2和若干筋材3。所述多腔复合材料管1由两两拼接的复合材料管组成，成为长方形，可做浇筑模板使用，几个小的倒角方型复合材料管并再一起后外部一个大的管包裹。所述若干筋材3设于管壁，混凝土2设于管中，由砂、粗骨料、水、水泥组成。

实施例4

如图4所示的T字形多腔复合材料混凝土异形柱的截面图；一种多腔复合材料混凝土异形柱，包括多腔复合材料管1，和混凝土2和若干筋材3。所述多腔复合材料管1由两两拼接的复合材料管组成，成为T字形，可做浇筑模板使用，几个小的倒角方型复合材料管并再一起后外部一个大的管包裹。所述若干筋材3设于管壁，混凝土2设于管中，由砂、粗骨料、水、水泥组成。

实施例5

如图5所示的十字形多腔复合材料混凝土异形柱的截面图，一种多腔复合材料混凝土异形柱，包括多腔复合材料管1，和混凝土2和若干筋材3。所述多腔复合材料管1由两两拼接的复合材料管组成，成为十字形，可做浇筑模板使用，几个小的倒角方型复合材料管并再一起后外部一个大的管包裹。所述若干筋材3设于管壁，混凝土2设于管中，由砂、粗骨料、水、水泥组成。

综上所述，本实用新型实施例提供一种多腔复合材料混凝土异形柱，包括多腔复合材料管，所述多腔复合材料管包括若干个复合材料管，所述多腔复合材料管用作浇筑模板；所述多腔复合材料管中设有混凝土，所述多腔复合材料管的管壁内侧设有若干筋材。本实用新型可克服锈蚀的影响并代替普通钢筋混凝土柱，通过采用多腔复合材料和内筋材对混凝土进行共同约束下，不规则多腔复合材料混凝土柱的承载能力得到提高、稳定性和抗震能力得到提高，抗弯性能好，防腐蚀性突出。

以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种多腔复合材料混凝土异形柱，其特征在于，包括多腔复合材料管(1)；所述多腔复合材料管(1)包括若干个复合材料管，所述多腔复合材料管(1)用作浇筑模板；所述多腔复合材料管(1)中设有混凝土(2)，所述多腔复合材料管(1)的管壁内侧设有若干筋材(3)。

2.根据权利要求1所述的多腔复合材料混凝土异形柱，其特征在于，所述多腔复合材料管(1)的形状为L字型、长方形、T字形或者十字形。

3.根据权利要求1所述的多腔复合材料混凝土异形柱，其特征在于，所述多腔复合材料管(1)为碳纤维增强复合材料CFRP管、玻璃纤维增强复合材料GFRP管、芳纶纤维增强复合材料AFRP管、玄武岩纤维增强复合材料BFRP管、亚麻纤维管中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的多腔复合材料混凝土异形柱，其特征在于，所述复合材料管的截面为多边形，所述截面的形状为方形、棱形、梯形。

5.根据权利要求1所述的多腔复合材料混凝土异形柱，其特征在于，所述筋材(3)为刚筋或者复合筋。

6.根据权利要求5所述的多腔复合材料混凝土异形柱，其特征在于，所述复合筋为纤维增强复合材料FRP钢复合筋、FRP钢丝束复合筋或者钢亚麻纤维复合筋，所述FRP为CFRP、GFRP、AFRP或者BFRP。

7.根据权利要求6所述的多腔复合材料混凝土异形柱，其特征在于，所述筋材(3)的截面为方形或者圆形。

8.根据权利要求1所述的多腔复合材料混凝土异形柱，其特征在于，所述混凝土(2)为普通混凝土或者海水海砂混凝土。