[发明专利]底部带软钢套管内嵌高韧性材料的钢管混凝土柱及作法

说明书

技术领域

本发明涉及一种根底部带软钢套管内嵌高韧性材料的钢管混凝土柱及作法，属于建筑结构中的耗能减震控制领域。

背景技术

社会在发展进步，人们生活水平也在不断提高，各种形式的建筑层出不穷，满足不同使用功能的建筑也应运而生。无论是高度还是外形，都有很大的发展，这就需要有新的理论和新的技术来支撑这类建筑的建设。在社会发展的需求下，钢管混凝土结构也就随之而产生。

钢管混凝土由钢管和混凝土两种材料组成，由于管内混凝土的作用，钢管壁板的稳定性有很大的提高，避免或者延缓了钢管壁板过早的发生局部屈曲；同时钢管对其核心混凝土的约束作用，使混凝土处于高度复杂的应力状态，从而使混凝土的强度得以提高，塑性和韧性性能得到改善，两种材料的组合弥补了各自的缺点，使其材料性能得到了充分发挥。

国内外学者通过大量的试验发现钢管混凝土结构优良性能的同时也发现其存在着一些不足之处。钢管混凝土结构在强震作用下，破坏部位一般都发生在其底部，钢管壁板容易发生局部鼓曲，之后由于钢管壁板承载力下降，对内部混凝土约束作用减弱，导致钢管角部焊缝撕裂，钢管向外鼓出部分相应部位的核心混凝土严重酥碎，而此时其上部结构可能还没有达到屈服，材料的性能没有得到充分发挥，造成了材料的严重浪费，大量震害现象也证明了这一点。

软钢耗能减震技术和高韧性材料的应用为建筑的抗震设计和抗震加固提供了一个崭新的思路，为高层和超高层建筑实现减震控制和抗震性能提供了一个切实有效的途径。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提高钢管混凝土结构的抗震性能，延缓或避免由于钢管混凝土结构底部钢管鼓曲导致结构或构件的破坏，充分发挥材料的潜在性能。本发明为了解决这一问题，提出了一种底部带软钢套管内嵌高韧性材料的钢管混凝土柱及作法。

本发明采用的技术方案是：

底部带软钢套管内嵌高韧性材料的钢管混凝土柱，其特征在于：所述钢管混凝土柱包括内管、核心混凝土、软钢套管、螺栓和高韧性复合材料；内管内部灌注有核心混凝土，内管的底部管壁内侧或外侧套接有软钢套管，内管与软钢套管通过螺栓连接固定；内管与软钢套管之间内嵌有高韧性复合材料；软钢套管伸进下部的地面或基础顶面并与其锚固，锚固长度应符合设计的要求。

所述钢管混凝土柱钢管混凝土为圆形或矩形截面。

所述内管为矩形钢管或者圆形钢管。

所述软钢套管高出地面或基础顶面的高度为1.0h，其中h为矩形钢管截面长边尺寸或者圆形钢管截面的直径。也就是加强钢管混凝土柱的塑性铰域，延缓或避免钢管混凝土柱底部的破坏，提高其抗震承载能力和耗能能力。

所述高韧性复合材料包括聚合物改性水泥混凝土、橡胶细集料水泥混凝土、普通纤维混凝土和高韧性水泥基纤维混凝土。

在软钢套管和内管相对应的位置设有螺栓孔，软钢套管上螺栓孔的直径稍大于螺栓的直径，螺栓的直径不小于软钢套管和内管的厚度。

螺栓孔的数量应根据实际工程需要设置，而且不应少于两排，每排螺栓孔的水平和竖向间距不大于200mm，以保证软钢套管以及内管和嵌入的高韧性复合材料接触紧密，且同一排不同方向的孔静距不小于20mm，使螺栓能够顺利穿过内管和软钢套管且减小对同一水平截面的削弱。

软钢套管的厚度不小于内管的壁厚。

高韧性复合材料的厚度不小于软钢套管的厚度，且不小于20mm。

上述底部带软钢套管内嵌高韧性材料的钢管混凝土柱的作法，制作顺序如下：

对于软钢套管套在内管外侧面的情况：

1)在内管和其底部的软钢套管相对应的位置双向预留螺栓孔；

2)在内管预留的螺栓孔处的外侧面对应位置焊接上相应的螺母，使螺母置于内管与软钢套管之间；

3)将软钢套管套在内管底部管壁外侧，并对内管和底部的软钢套管进行正确的定位，使内管和软钢套管的同一排上的螺栓孔在同一水平高度上；

4)在预留的螺栓孔处穿入螺栓，通过内管与软钢套管之间的螺母拧紧螺栓，然后在内管中灌注核心混凝土；

5)在外侧露出的螺栓上也拧紧螺母，形成一定的预压力，在软钢套管和内管之间嵌入高韧性复合材料，成型后即为底部带软钢套管内嵌高韧性材料的钢管混凝土柱；

对于软钢套管套在内管内侧面的情况：

1)在内管和其底部的软钢套管相对应的位置双向预留螺栓孔；

2)在内管预留的螺栓孔处的内侧面对应位置焊接上相应的螺母，使螺母置于内管与软钢套管之间；