[发明专利]钢骨-钢管纤维混凝土组合柱

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土构件，特别是涉及一种用于土木工程中的钢骨-钢管纤维混凝土组合柱，是一种新型的钢管混凝土组合柱。

背景技术

在“钢管混凝土结构”中，钢管混凝土柱，可以分为钢管在柱外侧的钢管混凝土柱和钢管在柱内的钢管混凝土柱，前者通常称为钢管混凝土柱，后者通常称为钢管混凝土组合柱。由于钢管混凝土柱施工复杂、钢管需要防火、防锈处理等问题，所以在建造高层建筑及桥梁结构时，目前大多采用钢管混凝土组合柱的形式。在钢管混凝土组合柱中，钢管内的混凝土强度等级通常等于或高于钢管外的混凝土强度等级。由于钢管对核心区的混凝土提供了约束作用，产生了套筒效应，所以钢管混凝土组合柱可减少结构的塑性位移、增加结构的耗能能力、提高建筑物的整体抗震性能。其研究成果已应用于许多工程之中，仅沈阳就有辽宁邮政枢纽大厦、沈阳和平地税局大楼、沈阳和泰大厦等。但是钢管混凝土组合柱也存在许多缺点，如：1）当建造的房屋层数越多时，柱承担的荷载将加大，需要的柱的截面尺寸就越大，为了减小柱的截面尺寸，这就需要壁厚较厚的钢管以提供给混凝土足够的“套筒”效应，所以需要工厂特殊加工，必然提高工程造价，同时在工程不可能实现；2）对于截面尺寸比较大的柱，选用大直径的钢管，固然能够提高钢管含率。但是，这样可能造成钢管用量的增加，提高工程造价，增加施工，尤其是节点的施工难度。如辽宁邮政枢纽大厦的组合柱截面尺寸达到950×950 mm，钢管直径达到558.8mm,管壁厚度达到12mm。3）由于钢管混凝土组合柱主要是通过纵向钢筋来提供延性的，所以往往需要较多的纵向钢筋，造成施工的困难。4）研究表明该种柱的内外混凝土不能很好的共同工作直至破坏。

基于以上原因，课题组曾发明过专利：钢骨－钢管混凝土柱、碳纤维增强塑料钢骨－钢管混凝土组合柱等，以解决这个问题。

多年来，人们对钢纤维约束混凝土裂缝开展的研究，已经取得了重大的进展。提出了钢纤维混凝土开裂强度是由对拉伸应力起有效作用的钢纤维平均间距所决定的结论(纤维间距理论)，从而开始了这种新型复合材料的实用开发阶段。近年来，钢纤维在国内外得到迅速发展。它克服了混凝土抗拉强度低、极限延伸率小、性脆等缺点，具有优良的抗拉、抗弯、抗剪、阻裂、耐疲劳、高韧性等性能，己在建筑、路桥、水工等工程领域得到广泛应用。

钢纤维按材质分，有普通碳钢钢纤维和不锈钢钢纤维，其中以普通钢钢纤维用量居多;按外形分有长直形、压痕形、波浪形、弯钩形、大头形、扭曲形；按截面形状分有圆形、矩形、月牙形及不规则形;按生产工艺分有切断型、剪切型、铣削型及熔抽型；按施工用途分有浇筑用钢纤维和喷射用钢纤维。为满足钢纤维的增强效果与施工性能，通常采用钢纤维长度为15～60mm，直径或等效直径为0.3～1.2mm，长径比为30～100，纤维的体积掺量为0.5%～2%，一般不超过3%。

本发明拟利用纤维的特性，掺入混凝土中，从而改善混凝土材料自身的脆性、抗拉、抗剪和抗弯强度较低，以及与钢管之间的粘结性能差的不足。

因此，课题组设想，将纤维作为混凝土中的添加剂，用于建筑中，并形成钢骨-钢管纤维混凝土组合柱，不失为一个好办法。

发明内容

本发明的目的是提供一种钢骨-钢管纤维混凝土组合柱，充分利用纤维材料的特性，提高混凝土的抗裂性和强度。通过以下技术方案实现的：由钢骨、钢管、纤维混凝土组成，并形成一个整体，钢骨-钢管纤维混凝土组合柱的钢骨由钢板焊接而成，其特征在于：钢管位于柱的中心，钢骨位于柱的角部。纤维的体积掺量为0.5%～2%，一般不超过3%。所述的钢纤维长度为15～60mm，直径或等效直径为0.3～1.2mm。钢骨-钢管纤维混凝土组合柱的钢管由纤维混凝土包裹，钢管内可以填充混凝土。

本发明的优点与效果是：

1.充分利用纤维材料的特性，改善高强混凝土的脆性、抗拉、抗剪和抗弯强度较低等弊端；

2.钢管位于纵横方向混凝土交叉部位的内部，可以耐火、耐腐蚀；

3.位于角部的钢骨对纤维混凝土的变形起到约束作用，从而提高延性和承载力。

附图说明

     图1是截面为钢骨-钢管纤维混凝土组合柱示意图。由钢骨、钢管、纤维混凝土组成，其中纤维混凝土位于钢管内、外，钢骨位于柱的角部。图中1为混凝土，2为玻璃混凝土，3为缀板，4为钢管，5为钢骨。

具体实施方式