[发明专利]一种FRP复合螺旋箍筋约束混凝土柱及其受压设计方法

权利要求书

1.一种FRP复合螺旋箍筋约束混凝土柱，其特征在于：包括FRP复合螺旋箍筋(1)、纵筋(2)以及混凝土(3)；其中纵筋(2)包括中部纵筋(2-1)和角部纵筋(2-2)；中部纵筋(2-1)与FRP复合螺旋箍筋(1)绑扎、角部纵筋(2-1)与方形箍筋绑扎形成筋材骨架，筋材骨架布置于混凝土(3)内；

所述FRP复合螺旋箍筋(1)包括内部FRP螺旋箍筋(1-1)及外部的FRP方形箍筋(1-2)，且内部FRP螺旋箍筋(1-1)直径和外部的FRP方形箍筋(1-2)边长相等，每一圈FRP螺旋箍筋均绑扎一道FRP方形箍筋；

所述FRP方形箍筋的角部还均配设有纵筋。

2.根据权利要求1所述的一种FRP复合螺旋箍筋约束混凝土柱，其特征在于：所述FRP方形箍筋和FRP螺旋箍筋采用GFRP筋、CFRP筋、BFRP筋以及AFRP筋中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种FRP复合螺旋箍筋约束混凝土柱，其特征在于：所述纵筋采用钢筋、GFRP筋、CFRP筋、BFRP筋、AFRP筋其中一种或者钢筋与FRP筋的混合筋。

4.基于权利要求1至3任一项所述的一种FRP复合螺旋箍筋约束混凝土柱的受压设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：将该柱应用于海洋环境中，故确定所在区域环境类别及其作用等级，对不同的设计使用年限及相应的极限状态下的构件进行耐久性设计；

第二步，根据设计要求，拟订整体方案和结构形式，参照已有设计和相关数据，初步确定FRP复合螺旋箍筋约束混凝土柱的截面尺寸；

第三步，根据建筑结构的拟定建筑规模、柱所在的位置、设定的荷载特征，计算设计使用年限及极限状态下柱的控制截面的最大设计承载力；

第四步，根据初步拟定的截面尺寸、极限状态下的最大设计承载力及规范中的配筋要求，初步拟定其纵筋及箍筋的配置；

第五步，确定内部FRP螺旋箍筋和外部FRP方形箍筋的有效侧向约束应力；

第六步，制定复合螺旋箍筋约束模型，计算FRP复合螺旋箍筋约束混凝土柱的极限承载力。

5.根据权利要求4所述的一种FRP复合螺旋箍筋约束混凝土柱的受压设计方法，其特征在于：第五步中，FRP螺旋箍筋的有效侧向约束应力，其计算公式如下：

式中f_fb取螺旋箍筋的弯曲强度和0.004E_ft中的较小值,E_ft为筋材的受拉弹性模量；

A_f为螺旋箍筋的截面积；

S为箍筋间距；

d_s为螺旋箍筋中线之间的直径；

k_e为有效约束系数；

而FRP螺旋箍筋的有效约束系数k_e的计算公式如下：

式中A_cc为螺旋箍筋中线所包围的混凝土面积，不包括纵筋面积；

A_e为有效约束核心混凝土面积；

S'为箍筋净距；

ρ_cc为纵筋面积与截面核心面积之比。