[实用新型]钢-FRP-环境友好型混凝土组合柱

说明书

技术领域

本实用新型涉及建筑结构技术领域，尤其是涉及一种钢-FRP-环境友好型混凝土组合柱。

背景技术

随着建筑高度和桥梁跨度的不断增加，组合柱受到了工程领域的广泛关注。目前，框架结构、超高层建筑和大跨桥梁的主要构件有钢筋混凝土柱、钢管混凝土柱、复合钢管混凝凝土柱等柱截面形式，这些组合柱均在结构中发挥着各自的优势，但不乏存在改进的地方。

例如钢筋混凝土柱存在工期长、难度大、效率低的缺点，而且普通钢筋混凝土柱也难以满足高轴压比情况下的承载力要求。为此，工程上出现了钢管混凝土柱，且钢管混凝土柱逐步成为超高层、大跨结构体的重要组成构件，它充分利用了其高承载力和良好延性等特点。但在较大轴向位移情况下，钢管混凝土柱的钢管易屈服，随后整个柱截面进入软化阶段，承载力逐渐下降。

针对钢管混凝土柱的上述缺点，FRP约束混凝土柱得到了广泛研究。FRP约束混凝土柱的特点在于其力-位移曲线呈双线性，即截面屈服之后承载力继续上升，因此这种柱截面具有了更为优越的承载能力。

然而，FRP约束混凝土柱最终破坏模式为脆性，不利于抗震需求。因此，有人提出了将FRP、钢管、混凝土三种材料组合的新型柱截面，其截面形式为内部圆钢管、外部缠绕FRP、FRP与圆钢管之间的夹层灌入混凝土。这种柱截面尽管在承载力和延性方面都得到了很大的改善，但是在实际工程施工中，不利于梁柱节点连接，施工困难较大。

如何改善FRP、钢管、混凝土组合的新型柱的结构，成为未来建筑领域亟待解决的一个重要课题。

另外，随着大量新型结构的建设以及传统结构的拆除，衍生出大批建筑垃圾，因此如何以降低成本获得高性能构件也逐步成为了未来可持续发展的关键。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题。为此，本实用新型旨在提供一种钢-FRP-环境友好型混凝土组合柱，该钢-FRP-环境友好型混凝土组合柱节点连接容易，降低了工程施工难度，且利用了储量丰富的环境友好型混凝土，可缓解传统资源衰竭危机，经济效益良好。

根据本实用新型的钢-FRP-环境友好型混凝土组合柱，包括至少一个竖直段，所述竖直段包括：方钢管，所述方钢管的横截面形成为方形；圆FRP管，所述圆FRP管的横截面形成为圆形，所述圆FRP管设在所述方钢管内，所述方钢管和所述圆FRP管之间填充有普通混凝土，所述圆FRP管内填充有环境友好型混凝土。

根据本实用新型的钢-FRP-环境友好型混凝土组合柱，该组合柱利用了FRP材料轻质高强、防腐性好的优势，采用了环境友好型混凝土作为圆FRP管的内填充物，不仅可采用新型可持续发展材料来节约成本，而且保证了组合柱具有高承载力、高延性、重量轻等特点。同时，外部设置的方钢管增加了组合柱的刚度和延性，提高抗震、抗冲击能力，利于节点连接，降低施工难度，从而使钢-FRP-环境友好型混凝土组合柱成为低成本的高性能构件，获得了较高的技术经济效益，可用于超高层、大跨桥梁等工程结构中。

具体地，所述竖直段为多个，多个所述方钢管在竖直方向上叠加设置，多个所述圆FRP管在竖直方向上叠加设置，除去最上方的其余每个竖直段的所述圆FRP管的上端超出相应的所述方钢管的上端，除去最下方的其余每个所述竖直段的所述方钢管的下端超出相应的所述圆FRP管的下端。由此，可保证组合柱在多段连接时，每一段竖直段的方钢管接缝与圆FRP管接缝错开，为下一段竖直段的圆FRP管缠绕连接和方钢管的焊接留出一定的施工空间。

有利地，每个所述竖直段的所述方钢管和所述圆FRP管的几何中心重合。由此，可保证整体结构对称、性能稳定，且钢-FRP-环境友好型混凝土组合柱的重心位于其几何中心处，方便了钢-FRP-环境友好型混凝土组合柱应用的工程结构的设计、计算。

可选地，所述方钢管的相邻侧壁之间设有倒角。由此，便于去除毛刺，提高整体美观度，而且避免了钢-FRP-环境友好型混凝土组合柱在方钢管的拐角处应力过于集中。另外，在填充普通混凝土时，普通混凝土也较容易注满方钢管的拐角处，避免产生空隙。

更具体地，所述环境友好型混凝土为再生骨料混凝土或者建筑垃圾混凝土。由此，不仅方便了城市建设，而且有利于解决废弃物处理、石灰石资源和有效利用能源的问题，减轻了环境负荷，缓解了传统资源衰竭的危机，同时，也降低了成本，提高了经济效益。

可选地，所述方钢管为由热轧钢板弯曲、焊接而成的管件。由此，方钢管加工容易、成本不高。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。