CN214144395U - 一种外包frp的钢管约束型钢再生混凝土组合空心柱 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种外包FRP的钢管约束型钢再生混凝土组合空心柱，包括FRP筋、工字型钢、钢管、完全再生粗骨料混凝土、FRP管、钢板；由外向内依次为FRP管、完全再生粗骨料混凝土、钢管；其中FRP管的内壁沿FRP管防火层竖直延伸方向均匀贴附有至少两根FRP筋；钢管的外壁沿竖直方向均匀贴附有至少两根FRP筋；完全再生粗骨料混凝土内部沿竖直方向均匀放置至少两个工字型钢，工字型钢延伸方向与钢管延伸方向相同。本实用新型克服单独使用的再生混凝土柱与钢管混凝土柱的缺点，有效提高了再生混凝土在土木工程领域的利用率，有利于推广废弃混凝土的应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及属于土木工程结构试验与应用领域，具体涉及一种外包FRP的钢管约束型钢再生混凝土组合空心柱。
背景技术
在2018年全国累计水泥产量高达21.77亿吨，位居世界榜首。而与此同时，根据中国环联保守估计我国2018年共计产生建筑垃圾15.93亿吨，结合住建部公布的最新规划，到2020年我国建筑垃圾产生量将达到峰值，预计会突破30亿吨，其中50%—60%是废弃的混凝土。但是就现状而言，建筑垃圾资源化处理率依旧不足10 %。所以为了解决建筑垃圾问题、节约资源保护环境，必须要将废弃的混凝土进行回收利用。目前国内外对再生混凝土虽有所研究，但由于再生混凝土强度低等缺点，所以对其工程应用仍然有很大的局限性。
相对于传统建筑材料，纤维增强复合材料（FRP）凭借其耐腐蚀性较好且质轻高强，在土木工程建筑中作为约束或结构材料逐渐得到了应用。目前关于FRP材料、钢管、型钢等复合而成的新型混凝土组合结构往往可以取长补短，达到混合材料的优化效果，同时可以在很大程度上减少再生混凝土力学性能上的不足，因此近年来此类新型组合结构是一个热门的应用与研究方向。
现有技术，申请号为2017114978545.专利名称为：FRP型材-钢复合管混凝土组合柱，公开了及一种FRP型材-钢复合管混凝土组合柱，由外至内依次为缠绕FPR管-钢管-FRP拉挤型材，内部填充素混凝土或钢筋混凝土形成组合柱，力学性能好；但是该方案中采用混凝土，其不够环保。因此需要一种结构，完全再生粗骨料混凝土，应用型钢、FRP筋，综合多种材料的优点，弥补其抗弯性能，增加其抗压承载力，另外在防火、防腐蚀方面做出改进与提升。
实用新型内容
1.所要解决的技术问题：
针对上述技术问题，本实用新型提供一种外包FRP的钢管约束型钢再生混凝土组合空心柱，将FRP材料、钢管、型钢、FRP筋复合，构成一种加FRP筋、工字型钢的FRP管-再生混凝土-钢管组合空心柱构件，克服单独使用的再生混凝土柱与钢管混凝土柱的缺点，有效提高了再生混凝土在土木工程领域的利用率，有利于推广废弃混凝土的应用。
2.技术方案：
一种外包FRP的钢管约束型钢再生混凝土组合空心柱，其特征在于：包括FRP筋、工字型钢、钢管、完全再生粗骨料混凝土、FRP管、钢板；由外向内依次为FRP管、完全再生粗骨料混凝土、钢管；其中FRP管的内壁沿FRP管防火层竖直延伸方向均匀贴附有至少十二根FRP筋；钢管的外壁沿竖直方向均匀贴附有至少四根FRP筋；所述完全再生粗骨料混凝土内部沿竖直方向均匀放置至少四个工字型钢，工字型钢延伸方向与钢管延伸方向相同。
进一步地，所述工字型钢分布、FRP筋分布均以钢管中心轴线为对称轴；钢管中心对称轴与FRP管中心对称轴重合。
进一步地，所述钢管与FRP管截面均为圆形截面，空心柱上下面平行，钢管的内径为150mm，壁厚为6mm；FRP管的内径为600mm，壁厚为6mm；钢管的长度两端分别少于FRP管长度100mm。
进一步地，钢管为采用Q345B钢板冷弯焊接的方法制作；工字型钢为采用 Q235B普通热轧工字型钢；FRP管为GFRP管。
进一步地，所述的FRP管外端设置FRP管防火层；所述FRP管防火层采用建筑防火涂料作为防火保护层。
进一步地，所述的完全再生粗骨料混凝土为采用废弃的混凝土经过破碎、清洗、分级等处理作为粗骨料的混凝土。
进一步地，所述FRP管内壁设有横肋；钢管的外壁焊接有钢制加劲肋；加劲肋长度为30-50mm。
进一步地，所述工字型钢有四根，分别位于FRP管半径150—225mm处。
3.有益效果：
（1）本实用新型中，采用在钢管外面包裹了FRP管，能够有效减少钢管再生混凝土与空气的接触的面积，提高组合柱的耐腐蚀性。
（2）本实用新型中，采用在钢管外部及FRP管内部均紧密贴附若干FRP筋；FRP筋具有质轻高强、耐腐蚀及抗疲劳性能强等特点，同时组合柱内置工字型钢，工字型钢刚度大、抗弯能力强，能够有效提高该组合空心柱的抗折性能。
（3）本实用新型将钢管、FRP管、FRP筋、工字型钢和完全再生混凝土与组合，能够增强组合结构的承载能力和抗折性能，克服单独使用的再生混凝土柱与钢管混凝土柱的缺点，有效提高了再生混凝土在土木工程领域的利用率，有利于推广废弃混凝土的再次利用，从而减少对混凝土所需原始材料，如砂石等的开采，继而保护环境。
（4）本实用新型中，在FRP管外部设置有防火层，使其具有耐高温的性能；且本实用新型的组合柱采用空心柱，减少组合柱的自重。
附图说明
图1为本实用新型整体结构示意图，
图2为本实用新型截面示意图，
图3为本实用新型透视示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行具体的说明。
如附图1至附图3所示，一种外包FRP的钢管约束型钢再生混凝土组合空心柱，其特征在于：包括FRP筋1、工字型钢2、钢管3、完全再生粗骨料混凝土4、FRP管5、钢板6；由外向内依次为FRP管、完全再生粗骨料混凝土、钢管；其中FRP管的内壁沿FRP管防火层竖直延伸方向均匀贴附有至少十二根FRP筋；钢管的外壁沿竖直方向均匀贴附有至少四根FRP筋；所述完全再生粗骨料混凝土内部沿竖直方向均匀放置至少四个工字型钢，工字型钢延伸方向与钢管延伸方向相同。
进一步地，所述工字型钢分布、FRP筋分布均以钢管中心轴线为对称轴；钢管中心对称轴与FRP管中心对称轴重合。
进一步地，所述钢管与FRP管截面均为圆形截面，空心柱上下面平行，钢管的内径为150mm，壁厚为6mm；FRP管的内径为600mm，壁厚为6mm；钢管的长度两端分别少于FRP管长度100mm。
进一步地，钢管为采用Q345B钢板冷弯焊接的方法制作；工字型钢为采用 Q235B普通热轧工字型钢；FRP管为GFRP管。
进一步地，如附图3，所述的FRP管外端设置FRP管防火层7；所述FRP管防火层采用建筑防火涂料作为防火保护层。
进一步地，所述的完全再生粗骨料混凝土为采用废弃的混凝土经过破碎、清洗、分级等处理作为粗骨料的混凝土。
进一步地，所述FRP管内壁设有横肋；钢管的外壁焊接有钢制加劲肋；加劲肋长度为30-50mm。
设置横肋与加劲肋用于增强FRP管、钢管与完全再生粗骨料混凝土之间的粘结性能。
进一步地，所述工字型钢有四根，分别位于FRP管半径150—225mm处。
本实用新型中，将FRP材料、钢管、型钢、FRP筋复合，构成一种加FRP筋、工字型钢的FRP管-再生混凝土-钢管组合空心柱构件，克服单独使用的再生混凝土柱与钢管混凝土柱的缺点，有效提高了再生混凝土在土木工程领域的利用率，有利于推广废弃混凝土的应用。
虽然本实用新型已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本实用新型的，任何熟习此技艺者，在不脱离本实用新型之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本实用新型的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。
Claims (7)
1.一种外包FRP的钢管约束型钢再生混凝土组合空心柱，其特征在于：包括FRP筋、工字型钢、钢管、完全再生粗骨料混凝土、FRP管、钢板；由外向内依次为FRP管、完全再生粗骨料混凝土、钢管；其中FRP管的内壁沿FRP管防火层竖直延伸方向均匀贴附有至少十二根FRP筋；钢管的外壁沿竖直方向均匀贴附有至少四根FRP筋；所述完全再生粗骨料混凝土内部沿竖直方向均匀放置至少四个工字型钢，工字型钢延伸方向与钢管延伸方向相同。
2.根据权利要求1所述的一种外包FRP的钢管约束型钢再生混凝土组合空心柱，其特征在于：所述工字型钢分布、FRP筋分布均以钢管中心轴线为对称轴；钢管中心对称轴与FRP管中心对称轴重合。
3.根据权利要求1所述的一种外包FRP的钢管约束型钢再生混凝土组合空心柱，其特征在于：所述钢管与FRP管截面均为圆形截面，空心柱上下面平行，钢管的内径为150mm，壁厚为6mm；FRP管的内径为600mm，壁厚为6mm；钢管的长度两端分别少于FRP管长度100mm。
4.根据权利要求1所述的一种外包FRP的钢管约束型钢再生混凝土组合空心柱，其特征在于：钢管为采用Q345B钢板冷弯焊接的方法制作；工字型钢为采用 Q235B 普通热轧工字型钢；FRP管为GFRP管。
5.根据权利要求1所述的一种外包FRP的钢管约束型钢再生混凝土组合空心柱，其特征在于：所述的FRP管外端设置FRP管防火层；所述FRP管防火层采用建筑防火涂料作为防火保护层。
6.根据权利要求3所述的一种外包FRP的钢管约束型钢再生混凝土组合空心柱，其特征在于：所述FRP管内壁设有横肋；钢管的外壁焊接有钢制加劲肋；加劲肋长度为30-50mm。
7.根据权利要求3所述的一种外包FRP的钢管约束型钢再生混凝土组合空心柱，其特征在于：所述工字型钢有四根，分别位于FRP管半径150—225mm处。
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