CN215330949U - 混凝土柱骨架 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种混凝土柱骨架，包括纵向筋、端面支架、不锈钢绞线及连接组件。所述纵向筋由钢筋内芯外覆FRP层而制成，多个所述纵向筋呈多棱柱体的形状布置。所述端面支架布置于多个所述纵向筋的两端处，所述端面支架由多个彼此连接、相交于所述多棱柱体的中心轴的支撑杆组成，每个所述支撑杆的两端分别与两个相对位置的所述纵向筋固定连接。所述不锈钢绞线沿着多个所述纵向筋的外周螺旋布置。所述连接组件设置于所述不锈钢绞线与所述纵向筋的连接处，用于将所述不锈钢绞线与所述纵向筋固定连接。本申请中的混凝土柱骨架，具有耐腐蚀、强度高、施工灵活性等优点。

Description

混凝土柱骨架

技术领域

本申请涉及建筑结构构件的技术领域，特别涉及一种混凝土柱骨架。

背景技术

混凝土柱内部的钢筋骨架锈蚀所引发的混凝土结构性能退化甚至破坏，已经成为严重威胁结构安全和社会经济发展的问题。混凝土内部的钢筋锈蚀具有普遍性、隐蔽性、渐进性和突发性等特点，不仅消耗资源、污染环境，而且容易诱发工程事故，危及人类的健康和安全。

在混凝土结构解决锈蚀、提升耐久性问题上，从材料本身的角度去解决锈蚀问题最为有效。纤维增强复合材料(英文为Fiber Reinforced Polymer，简写为FRP)具有轻质高强、耐腐蚀等优点，已被广泛用于建筑施工和结构加固领域，成为解决因钢筋锈蚀所引起的结构耐久性问题的重要材料。然而，FRP筋材作为箍筋使用时，必须在树脂固化之前进行弯折成型，大大降低了其施工灵活性，并且其弯折段的强度仅为其材料拉伸强度的40％左右，难以保障骨架的整体强度。因此，目前亟需一种混凝土柱骨架，较普通钢筋的骨架具有耐腐蚀、强度高等优势，较FRP筋材的骨架具有施工灵活性的优势。

实用新型内容

本申请提供了一种混凝土柱骨架，以解决现有技术中混凝土柱的钢筋骨架的锈蚀、耐久性、施工灵活性等问题。

为解决上述问题，本申请提供的技术方案为：一种混凝土柱骨架，包括纵向筋、端面支架、不锈钢绞线及连接组件。所述纵向筋由钢筋内芯外覆FRP层而制成，多个所述纵向筋呈多棱柱体的形状布置。所述端面支架布置于多个所述纵向筋的两端处，所述端面支架由多个彼此连接、相交于所述多棱柱体的中心轴的支撑杆组成，每个所述支撑杆的两端分别与两个相对位置的所述纵向筋固定连接。所述不锈钢绞线沿着多个所述纵向筋的外周螺旋布置。所述连接组件设置于所述不锈钢绞线与所述纵向筋的连接处，用于将所述不锈钢绞线与所述纵向筋固定连接。

本申请中的混凝土柱骨架，纵向筋由钢筋内芯外覆FRP层而制成，由于FRP材料具有很好的耐腐蚀性，还有比强度高、耐疲劳性好等优点，使得纵向筋相比较传统的普通钢筋其耐腐蚀性能得到显著提升；端面支架由多个相交于多棱柱体的中心轴的支撑杆组成，并且每个支撑杆的两端分别与两个相对位置的纵向筋固定连接，形成的骨架可高效地约束混凝土受力变形，从而大大提升柱构件的承载力；不锈钢绞线作为传统箍筋的替代材料，进一步增强了骨架的耐腐蚀性，同时相比较FRP筋材作为箍筋使用时的施工灵活性差、弯折段强度低的缺陷，不锈钢绞线无需弯折固化的步骤，配合连接组件使用时施工灵活度高，并且不锈钢绞线为柔性材料，弯曲处的拉伸强度并不随形状变化而变弱；使用连接组件固定螺旋的不锈钢绞线，可以便捷的调节固定点的位置以及螺旋不锈钢绞线的间距，由此进一步提高施工灵活性。

在一种可能的设计方式中，所述端面支架还布置于多个所述纵向筋的中部。

在一种可能的设计方式中，所述支撑杆包括第一杆及第二杆；所述第一杆的两端处分别螺纹连接有所述第二杆，通过旋拧所述第二杆以调节所述支撑杆的长度。

在一种可能的设计方式中，所述第一杆和/或所述第二杆设置有刻度。

在一种可能的设计方式中，所述第二杆的端部转动连接紧固件，所述紧固件内穿设并固定所述纵向筋。

在一种可能的设计方式中，所述第二杆的端部与所述紧固件通过旋转结构转动连接；所述旋转结构包括容置槽以及与所述容置槽的槽壁滑动连接的圆饼，所述第二杆的端部和所述紧固件中的两者之一上设置所述圆饼，两者之另一开设所述容置槽。

在一种可能的设计方式中，所述紧固件为抱箍组件。

在一种可能的设计方式中，所述支撑杆的中部开设串联孔，通过螺栓组件及所述串联孔可将多个所述支撑杆固定连接。

在一种可能的设计方式中，所述连接组件包括固定连接的扎带及抱箍组件；所述扎带与所述纵向筋连接，所述抱箍组件与所述不锈钢绞线连接。

在一种可能的设计方式中，所述抱箍组件为铰链式抱箍。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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他的附图。

图1是本实用新型中，一种实施例提供的混凝土柱骨架的示意图；

图2是本实用新型中，一种实施例提供的端面支架的示意图；

图3是本实用新型中，一种实施例提供的第二杆与紧固件的剖面图；

图4是本实用新型中，一种实施例提供的连接组件的示意图；

图5是图1中A处的放大图；

图6是本实用新型中，一种实施例提供的不锈钢绞线的螺旋布置起始端的示意图。

附图标记：10、纵向筋；20、端面支架；21、支撑杆；211、第一杆；212、第二杆；2121、容置槽；30、不锈钢绞线；40、连接组件；41、扎带；42、抱箍组件；50、紧固件；51、圆饼；60、铝夹头。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“上”、“底”、“前”、“后”等指示的方位或者位置关系(若有的话)为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者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申请的限制。

还需说明的是，本申请实施例中以同一附图标记表示同一组成部分或同一零部件，对于本申请实施例中相同的零部件，图中可能仅以其中一个零件或部件为例标注了附图标记，应理解的是，对于其他相同的零件或部件，附图标记同样适用。

钢筋锈蚀引发的混凝土结构性能退化甚至破坏已经成为严重威胁结构安全和社会经济发展的全球共同面对的严峻问题。混凝土内部的钢筋骨架锈蚀具有普遍性、隐蔽性、渐进性和突发性等特点，不仅消耗资源、污染环境，而且容易诱发工程事故，危及人类的健康和安全。正如美国在经历大规模的基础设施建设期后，仅因锈蚀引起的经济损失就占到了GDP总量的4-5％。随着我国“海洋战略”目标的稳步落实以及海砂资源化利用的逐步推进，如何有效解决混凝土结构中的钢筋锈蚀问题变得越来越迫切。钢筋锈蚀问题已成为结构安全和社会经济可持续发展中不可忽视的潜在威胁，已然成为各国土木工程领域急需共同面对的严峻问题。

目前，在混凝土结构解决锈蚀、提升耐久性问题上，国内外学者主要从“防”、“抗”、“治”三个角度开展研究。涂层-阻锈法是从“防”的角度对新建结构进行防护或是对已有结构进行维护，特种钢筋是从“抗”的角度提高结构材料本身抵抗介质侵蚀的能力，电化学修复法则是从“治”的角度对已腐蚀的混凝土结构进行修复治理。其中，从材料本身的角度去解决锈蚀问题最为有效。FRP材料具有轻质高强、耐腐蚀等优点，已被广泛用于建筑施工和结构加固领域，成为解决因钢筋锈蚀所引起的结构耐久性问题的重要材料。然而，FRP筋材必须在树脂固化之前对箍筋进行弯折成型，大大降低了施工灵活性，且其弯折段的强度仅为其材料拉伸强度的40％左右，因此不适合用作箍筋。在如此背景需求之下，高强不锈钢绞线30不失为一种很好的选择，其较普通钢筋更具耐腐蚀、强度高等优势、较FRP筋材更具加工灵活性等，因此高强不锈钢绞线30在用于现场施工新建耐久性较高的混凝土结构的箍筋方面具有显著优势，更可用于海水海砂混凝土结构等。然而，高强不锈钢绞线30需要缠绕在具有一定刚度的纵筋骨架上、达到一定的拉紧状态下才能充分发挥其强度，给现场施工带来了挑战。

为了克服上述技术瓶颈，使海砂能够尽快安全地资源化利用，同时提高混凝土结构中柱构件的骨架施工速度等，本申请提供的技术方案为：如图1所示，一种混凝土柱骨架，包括纵向筋10、端面支架20、不锈钢绞线30及连接组件40。纵向筋10由钢筋内芯外覆FRP层而制成，多个纵向筋10呈多棱柱体的形状布置。端面支架20布置于多个纵向筋10的两端处，端面支架20由多个彼此连接、相交于多棱柱体的中心轴的支撑杆21组成，每个支撑杆21的两端分别与两个相对位置的纵向筋10固定连接。不锈钢绞线30沿着多个纵向筋10的外周螺旋布置。连接组件40设置于不锈钢绞线30与纵向筋10的连接处，用于将不锈钢绞线30与纵向筋10固定连接。

本申请所设计的新型高强混凝土柱骨架，其施工步骤如下：

一、根据设计需求配置若干纵向筋10，并根据纵向筋10数目确定端面支架20的支撑杆21数目，如图2-3所示，将支撑杆21的端部焊接或者通过紧固件50固定在纵向筋10上，使纵向筋10之间通过端面支架20相互连接。

二、依据设计要求，在纵向筋10的中部位置也可添加若干个端面支架20，安装过程类似步骤一。

三、根据不锈钢绞线30的设计间距，在纵向筋10上安装布置连接组件40。

四、根据实际工况，如图6所示，将不锈钢绞线30的一端通过焊接、抱箍组件42、铝夹头60等方式固定连接在骨架的底部其中一根纵向筋10端部，然后将不锈钢绞线30由下而上螺旋式布置，如图5所示，不锈钢绞线30与连接组件40预连接。

五、将不锈钢绞线30的另一端连接在拉力器或者加载泵上，根据设计施加预应力，使不锈钢绞线30紧绷在骨架的外表面，然后紧固连接组件40，使纵向筋10与不锈钢绞线30在其各接触点固定，从而使螺旋不锈钢绞线30在纵向筋10的外表面始终处于拉紧状态，最终完整骨架形成。

本申请中的混凝土柱骨架，纵向筋10由钢筋内芯外覆FRP层而制成，由于FRP材料具有很好的耐腐蚀性，还有比强度高、耐疲劳性好等优点，使得纵向筋10相比较传统的普通钢筋其耐腐蚀性能得到显著提升；端面支架20由多个相交于多棱柱体的中心轴的支撑杆21组成，并且每个支撑杆21的两端分别与两个相对位置的纵向筋10固定连接，由此形成的骨架可高效地约束混凝土受力变形，从而大大提升柱构件的承载力；不锈钢绞线30作为传统箍筋的替代材料，进一步增强了骨架的耐腐蚀性，同时相比较FRP筋材作为箍筋使用时的施工灵活性差、弯折段强度低的缺陷，不锈钢绞线30无需弯折固化的步骤，配合连接组件40使用时施工灵活度高，并且不锈钢绞线30为柔性材料，弯曲处的拉伸强度并不随形状变化而变弱；使用连接组件40固定螺旋的不锈钢绞线30，可以便捷的调节固定点的位置以及螺旋不锈钢绞线30的间距，由此进一步提高施工灵活性。

本申请中的混凝土柱骨架，具有施工快速方便、适配性高、较为经济等诸多显著实用优势，可以广泛应用于土木工程行业，对目前土木工程施工工艺和效率将会有较高的提升。

可选的，连接组件40可以是单独的抱箍组件42、扎带41组件，或者是抱箍与扎带41的组合件。上述步骤四中，不锈钢绞线30在施加预应力之前，与连接组件40预连接，预连接的方式可以是抱箍组件42、扎带41组件轻度锁紧的状态，以能够保证不锈钢绞线30在连接组件40上滑动。

可选的，也可根据实际工程的使用环境、生产成本等要求，灵活改变材料组成，比如将纵向筋10换成普通钢筋，或者将不锈钢绞线30换成普通钢绞线等。

可选的，构成上述端面支架20的多个支撑杆21，支撑杆21与支撑杆21之间的夹角可调，支撑杆21的长度也可调。可以在工厂预制阶段，根据设计情况选用不同长度的支撑杆21，以及布局出不同的夹角，然后进行焊接固定构成整体的端面支架20。

可选的，构成端面支架20的多个支撑杆21均为相同长度，支撑杆21间的夹角相同，由此骨架的截面形状为正对边形，相应的，采用该骨架的混凝土柱构件的截面形状为圆形(支撑杆21位于圆直径上)；还可以，构成端面支架20的支撑杆21为两个，长度相同，支撑杆21间的夹角不同，由此骨架的截面形状为矩形，相应的，采用该骨架的混凝土柱构件的截面形状也为矩形(支撑杆21位于矩形对角线上)；还可以，构成端面支架20的支撑杆21为多个，长度不相同，支撑杆21间的夹角不相同，由此骨架的截面形状为非正多边形，相应的，采用该骨架的混凝土柱构件的截面形状为椭圆形(支撑杆21位于经过椭圆圆心的弦上)。

上述便捷地选型，可更好地适用于数量庞大的民居民建及基础设施等常见工程，并同样具有施工快速方便、适配性高、较为经济等诸多显著实用优势。

在一种实施例中，端面支架20还布置于多个纵向筋10的中部。

如前所述，在实际施工过程中，还需要对不锈钢绞线30施加预应力，使不锈钢绞线30紧绷在骨架的外表面，也就是说，不锈钢绞线30在纵向筋10的外表面始终处于拉紧状态，因此，如果纵向筋10的长度过大，其中部的支撑强度必然下降，由此在对不锈钢绞线30施加预应力时，容易造成纵向筋10的中部内凹变形。为了解决该问题，多个纵向筋10的中部也通过端面支架20进行连接，加以支撑。

在一种实施例中，支撑杆21为可伸缩支撑杆21。

如前所述，可以在工厂预制阶段，选用不同长度的支撑杆21进行焊接固定以构成端面支架20。在本实施例中，为了进一步提高施工灵活性，可以将支撑杆21设计为可伸缩的支撑杆21，可在施工现场随时进行支撑杆21长度调节。

可选的，可伸缩支撑杆21可以是螺纹伸缩杆或者插销伸缩杆。

如图2所示，在一种实施例中，支撑杆21包括第一杆211及第二杆212；第一杆211的两端处分别螺纹连接有第二杆212，通过旋拧第二杆212以调节支撑杆21的长度。

本实施例中，支撑杆21为螺纹伸缩杆，包括第一杆211及第二杆212。第一杆211可以是套筒，对应的第二杆212就是插入套筒的内杆，此外，第一杆211还可以是内杆，对应的第二杆212就是套在内杆外部的套筒。另外，还可以将第一杆211的两端分别设置成套筒和内杆，对应的两个第二杆212分别为内杆和套筒。

在一种实施例中，第一杆211和/或第二杆212设置有刻度。

为方便调节支撑杆21的长度，在第一杆211和/或第二杆212上设置刻度。具有调节灵活、适配性强、操作简便等优点。

在一种实施例中，第二杆212的端部转动连接紧固件50，紧固件50内穿设并固定纵向筋10。

如前所述，每个支撑杆21的两端分别与两个相对位置的纵向筋10固定连接。在本实施例中，支撑杆21的两端即为两个第二杆212的端部。在第二杆212的端部转动连接环状的紧固件50，紧固件50套接在纵向筋10的外部，然后通过焊接将二者固定。本实施例中的紧固件50是为了方便定位纵向筋10，进而提高施工效率，同时紧固件50与第二杆212的端部转动连接，是为了满足对支撑杆21进行旋拧调节长度。

可选的，第二杆212的端部转动连接紧固件50，可以通过轴承进行连接。具体为，轴承的外圈与第二杆212的端部固定，内圈与紧固件50固定。

如图3所示，在一种实施例中，第二杆212的端部与紧固件50通过旋转结构转动连接；旋转结构包括容置槽2121以及与容置槽2121的槽壁滑动连接的圆饼51，第二杆212的端部和紧固件50中的两者之一上设置圆饼51，两者之另一开设容置槽2121。

除了上述的轴承连接方式，还可以通过旋转结构进行二者的转动连接。具体为，第二杆212的端部开设容置槽2121，紧固件50上设置圆饼51，圆饼51可在容置槽2121内滑动旋转。

可选的，上述的容置槽2121与圆饼51还可以互换设置基体，也就是说，第二杆212的端部设置圆饼51，紧固件50上开设容置槽2121。

本实施例中，容置槽2121以及圆饼51可以在工厂预制，然后将第二杆212的端部与紧固件50二者连接，能够提高现场施工的效率。

在一种实施例中，紧固件50为抱箍组件42。

除了上述的紧固件50套设并焊接在纵向筋10的外部，紧固件50与纵向筋10的固定连接方式还可以通过抱箍组件42进行实现。

在一种实施例中，支撑杆21的中部开设串联孔，通过螺栓组件及串联孔可将多个支撑杆21固定连接。

如前所述，可以在工厂预制阶段，根据设计情况选用不同长度的支撑杆21，以及布局出不同的夹角，然后进行焊接固定构成整体的端面支架20。在前实施例中已经说明可以对支撑杆21的长度进行调节，相应的，支撑杆21的夹角也可以在施工现场进行调节。

具体为，在每个支撑杆21的中部开设串联孔，将螺栓的头部通过夹具固定，杆部垂直向上，接着将支撑杆21的串联孔逐个套向支撑杆21，根据设计情况调节好支撑杆21间的夹角，最后旋拧上螺母以将多个支撑杆21固定组成端面支架20。

如图4-5所示，在一种实施例中，连接组件40包括固定连接的扎带41及抱箍组件42；扎带41与纵向筋10连接，抱箍组件42与不锈钢绞线30连接。

本实施例中，连接组件40为扎带41及抱箍组件42的组合，其中，扎带41与纵向筋10连接，抱箍组件42与不锈钢绞线30连接。在对不锈钢绞线30施加预应力之前，在不锈钢绞线30穿过抱箍组件42后可将抱箍组件42轻度锁紧，拧进一部分螺栓即可，以保证不锈钢绞线30在后续的牵引下不会掉落且能滑动。

优选的，扎带41与抱箍组件42为一体成型结构，二者的过渡连接处尽量设计的比较薄，由此使不锈钢绞线30与纵向筋10能够紧密贴合。

此外，连接组件40的材质为不锈钢，但是如需降低装置成本，可选取其他廉价材质以替代金属，但该材料需质地光滑以满足不锈钢绞线30的滑动要求。比如可选用聚四氟乙烯材料。

如图4所示，在一种实施例中，抱箍组件42为铰链式抱箍。

抱箍组件42可以是分体式抱箍，但是此类抱箍的零部件数量多、易丢，安装施工较繁琐。因此，本实施例优选采用铰链式抱箍，只需要一个螺栓即可完成安装。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种混凝土柱骨架，其特征在于，包括：

纵向筋(10)，所述纵向筋(10)由钢筋内芯外覆FRP层而制成，多个所述纵向筋(10)呈多棱柱体的形状布置；

端面支架(20)，所述端面支架(20)布置于多个所述纵向筋(10)的两端处，所述端面支架(20)由多个彼此连接、相交于所述多棱柱体的中心轴的支撑杆(21)组成，每个所述支撑杆(21)的两端分别与两个相对位置的所述纵向筋(10)固定连接；

不锈钢绞线(30)，所述不锈钢绞线(30)沿着多个所述纵向筋(10)的外周螺旋布置；

连接组件(40)，所述连接组件(40)设置于所述不锈钢绞线(30)与所述纵向筋(10)的连接处，用于将所述不锈钢绞线(30)与所述纵向筋(10)固定连接。

2.根据权利要求1所述的混凝土柱骨架，其特征在于，所述端面支架(20)还布置于多个所述纵向筋(10)的中部。

3.根据权利要求1所述的混凝土柱骨架，其特征在于，所述支撑杆(21)包括第一杆(211)及第二杆(212)；

所述第一杆(211)的两端处分别螺纹连接有所述第二杆(212)，通过旋拧所述第二杆(212)以调节所述支撑杆(21)的长度。

4.根据权利要求3所述的混凝土柱骨架，其特征在于，所述第一杆(211)和/或所述第二杆(212)设置有刻度。

5.根据权利要求4所述的混凝土柱骨架，其特征在于，所述第二杆(212)的端部转动连接紧固件(50)，所述紧固件(50)内穿设并固定所述纵向筋(10)。

6.根据权利要求5所述的混凝土柱骨架，其特征在于，所述第二杆(212)的端部与所述紧固件(50)通过旋转结构转动连接；

所述旋转结构包括容置槽(2121)以及与所述容置槽(2121)的槽壁滑动连接的圆饼(51)，所述第二杆(212)的端部和所述紧固件(50)中的两者之一上设置所述圆饼(51)，两者之另一开设所述容置槽(2121)。

7.根据权利要求5所述的混凝土柱骨架，其特征在于，所述紧固件(50)为抱箍组件(42)。

8.根据权利要求1所述的混凝土柱骨架，其特征在于，所述支撑杆(21)的中部开设串联孔，通过螺栓组件及所述串联孔可将多个所述支撑杆(21)固定连接。

9.根据权利要求1所述的混凝土柱骨架，其特征在于，所述连接组件(40)包括固定连接的扎带(41)及抱箍组件(42)；

所述扎带(41)与所述纵向筋(10)连接，所述抱箍组件(42)与所述不锈钢绞线(30)连接。

10.根据权利要求7或9所述的混凝土柱骨架，其特征在于，所述抱箍组件(42)为铰链式抱箍。

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