一种防屈曲薄壁钢管钢纤维混凝土组合柱及其施工方法 |
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| 申请号 | CN201710770193.2 | 申请日 | 2017-08-31 | 公开(公告)号 | CN107460995A | 公开(公告)日 | 2017-12-12 |
| 申请人 | 华侨大学; | 发明人 | 胡红松; 郭子雄; 王浩祚; 高毅超; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种防屈曲薄壁 钢 管钢 纤维 混凝土 组合柱及其施工方法，所述组合柱包括高强薄壁钢管、粘结剂涂层和钢纤维混凝土，所述粘结剂涂层涂覆于钢管内表面，所述钢纤维混凝土填充于钢管之内，且所述高强薄壁钢管和钢纤维混凝土通过粘结剂涂层粘合；其中所述钢纤维混凝土的钢纤维掺入量为体积百分比1.0％～2.0％，纤维长度为20～40mm，长径比为40～70。本发明通过粘结剂和钢纤维混凝土的协同作用，能有效避免高强薄壁钢管发生向外的局部屈曲，防止组合柱因钢管局部屈曲发生承载 力 退化，同时防止混凝土因与外包钢管协同 变形 导致的环向拉裂，并使混凝土具有良好的塑性，避免组合柱中的混凝土呈现脆性破坏，保证组合柱具有很好的变形能力。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种防屈曲薄壁钢管钢纤维混凝土组合柱，其特征在于：所述组合柱包括高强薄壁钢管、粘结剂涂层和钢纤维混凝土，所述粘结剂涂层涂覆于钢管内表面，所述钢纤维混凝土填充于钢管之内，且所述高强薄壁钢管和钢纤维混凝土通过粘结剂涂层粘合；其中所述钢纤维混凝土的钢纤维掺入量为体积百分比1.0％～2.0％，纤维长度为20～40mm，长径比为 |
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| 说明书全文 | 一种防屈曲薄壁钢管钢纤维混凝土组合柱及其施工方法技术领域[0001] 本发明属于建筑结构技术领域，具体涉及一种防屈曲薄壁钢管钢纤维混凝土组合柱及其施工方法。 背景技术[0002] 钢管混凝土柱是近年来发展起来的一种新型高效的组合构件，它由钢管和钢管内的混凝土组成。通过组合作用的发挥，钢管混凝土能够充分发挥钢材和混凝土两者的材料性能。此外，钢管还可以作为混凝土浇筑的模板，从而大大缩短工期。对于钢管混凝土柱，在其他条件相同的情况下，钢材的屈服强度越高，柱的承载力越高。因此在承载力相同的情况下，采用高强钢管可以减小钢管壁厚，节约钢材。然而在高强钢管混凝土柱减小钢管壁厚的同时，钢管的局部稳定承载力也会相应减小，使组合柱的钢管在达到屈服强度前就发生向外的局部屈曲。此外,薄壁高强钢管无法有效约束钢管内的混凝土，使混凝土呈现脆性破坏，导致组合柱的变形能力不足。 发明内容[0003] 本发明的目的在于克服现有技术所存在的不足，提供一种防屈曲薄壁钢管钢纤维混凝土组合柱及其施工方法。 [0004] 本发明的技术方案为： [0005] 一种防屈曲薄壁钢管钢纤维混凝土组合柱，所述组合柱包括高强薄壁钢管、粘结剂涂层和钢纤维混凝土，所述粘结剂涂层涂覆于钢管内表面，所述钢纤维混凝土填充于钢管之内，且所述高强薄壁钢管和钢纤维混凝土通过粘结剂涂层粘合；其中所述钢纤维混凝土的钢纤维掺入量为体积百分比1.0％～2.0％，纤维长度为20～40mm，长径比为40～70。 [0007] 优选的，所述粘结剂涂层的厚度为5mm～10mm。 [0008] 优选的，所述高强薄壁钢管为冷弯、焊接或无缝结构用钢管。 [0009] 优选的，所述高强薄壁钢管为矩形截面，宽厚比为40～100。 [0010] 优选的，所述高强薄壁钢管为圆形截面，径厚比为50～150。 [0011] 上述防屈曲薄壁钢管钢纤维混凝土组合柱的施工方法，包括以下步骤：于高强薄壁钢管的内表面涂覆粘结剂，粘结剂分至少两次涂覆以保证涂层厚度均匀，然后将配置好的钢纤维混凝土浇筑于钢管内部，待钢纤维混凝土强度达到要求时，即完成防屈曲薄壁钢管钢纤维混凝土组合柱的施工。 [0012] 本发明相对于现有技术具有以下优点及突出效果： [0013] 本发明提出的防屈曲薄壁钢管钢纤维混凝土组合柱的突出特点是在薄壁高强钢管和钢纤维混凝土之间涂覆一层粘结剂以及浇筑于钢管内的钢纤维混凝土。粘结剂具有良好的物理、化学性能，对钢材和混凝土的表面具有优异的粘接强度，变形收缩率小。通过粘结剂将薄壁高强钢管和钢纤维混凝土粘合成一个整体，能有效避免高强薄壁钢管发生向外的局部屈曲，防止组合柱因钢管局部屈曲发生承载力退化。另一方面，钢纤维混凝土中的钢纤维能有效阻滞基体混凝上裂缝的开展,使其抗拉、抗弯、抗剪强度等较普通混凝土显著提高，可防止混凝土因与外包钢管协同变形导致的环向拉裂，并使混凝土具有良好的塑性，避免组合柱中的混凝土呈现脆性破坏，保证组合柱具有很好的变形能力。本发明通过粘结剂和钢纤维混凝土的协同作用，弥补了普通高强钢管混凝土柱的不足，在高层建筑中具有广阔的应用前景。附图说明 [0014] 图1为实施例1的防屈曲薄壁钢管钢纤维混凝土组合柱的横截面图； [0015] 图2为实施例1的防屈曲薄壁钢管钢纤维混凝土组合柱的立体图； [0016] 图3为实施例2的防屈曲薄壁钢管钢纤维混凝土组合柱的横截面图； [0017] 图4为实施例2的防屈曲薄壁钢管钢纤维混凝土组合柱的立体图。 具体实施方式[0018] 以下结合附图，对本发明的具体实施方法作进一步描述。 [0019] 实施例1 [0020] 参考图1至图2，一种防屈曲薄壁钢管钢纤维混凝土组合柱，该组合柱由高强薄壁钢管1、粘结剂涂层2和钢纤维混凝土(混凝土3、钢纤维4)组成。所述的高强薄壁钢管1采用矩形截面，可以采用冷弯、焊接或无缝结构用钢管，其宽厚比为40～100。所述粘结剂涂层2可采用环氧树脂或其它高效粘结剂，粘结剂均匀涂覆于钢管的内表面，保证高强薄壁钢管和钢管内的钢纤维混凝土能通过粘结剂有效粘合，粘结剂涂层的厚度为5mm～10mm。所述钢纤维混凝土是在混凝土3中掺配一定数量的短而细的钢纤维4所组成的一种高强复合材料。钢纤维在混凝土中的掺入量为1.0％～2％(体积比)，纤维长度为20～40mm，钢纤维的长径比为40～70。 [0021] 其施工方法为：先在高强薄壁钢管1的内表面涂覆粘结剂形成粘结剂涂层2，粘结剂分两次涂覆以保证涂层厚度均匀，然后将配置好的钢纤维混凝土(混凝土3、钢纤维4)浇筑于钢管内部，待钢纤维混凝土强度达到要求时，即完成防屈曲薄壁钢管钢纤维混凝土组合柱的施工。 [0022] 实施例2 [0023] 参考图3至图4，与实施例1的差别在于，本实施例的高强薄壁钢管1’采用圆形截面，径厚比为50～150。 [0024] 本发明中，通过粘结剂将薄壁高强钢管和钢纤维混凝土粘合成一个整体，能有效避免高强薄壁钢管发生向外的局部屈曲，防止组合柱因钢管局部屈曲发生承载力退化。粘结剂的粘结强度本身大于混凝土抗拉强度，在此情况下，受力时混凝土可能环向拉裂，通过钢纤维的加入可防止混凝土因与外包钢管协同变形导致的环向拉裂，提高了组合柱的适用性。 [0025] 上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种防屈曲薄壁钢管钢纤维混凝土组合柱及其施工方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。 |
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