方鋼管混凝土內(nèi)置圓鋼管再生混凝土底部強(qiáng)化型柱，屬于組合結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。其包括方鋼管（1）、普通混凝土（2）、圓鋼管（3）、再生混凝土（4）和加強(qiáng)型高性能混凝土（5）。本發(fā)明專利技術(shù)充分利用不同形狀鋼管的優(yōu)勢和三種混凝土的特點(diǎn)。方鋼管節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、施工方便，且利于建筑空間布置；圓鋼管套箍約束能力強(qiáng)，采用圓鋼管約束再生混凝土，推廣了再生混凝土的應(yīng)用，同時保證了結(jié)構(gòu)性能。在水平荷載作用下，受彎較大的遠(yuǎn)離中性軸的截面周邊部位，采用性能穩(wěn)定的普通混凝土。在易出現(xiàn)塑性鉸的柱底部位，采用加強(qiáng)型高性能混凝土，增強(qiáng)了柱底的塑性轉(zhuǎn)動能力，使得柱端在大震下能夠產(chǎn)生較大的彈塑性變形，有效耗散地震能量，提高了構(gòu)件的抗震性能。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)是一種，主要應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中的多層及高層建筑的鋼管混凝土組合柱。
技術(shù)介紹
隨著建筑工業(yè)的高速發(fā)展，村鎮(zhèn)的拆遷改造與修繕、城市新區(qū)和住宅小區(qū)的不斷開發(fā)和規(guī)模化建設(shè)以及市政公用設(shè)施的新建，都會產(chǎn)生大量的建筑垃圾。此外，我國部分建筑結(jié)構(gòu)即將到達(dá)設(shè)計(jì)使用年限。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年的拆除工程占建設(shè)工程總量的40%，而每萬平方米的拆除工程會產(chǎn)生建筑垃圾7000噸-12000噸。然而，絕大部分建筑垃圾未經(jīng)任何處理，便被施工單位運(yùn)往郊外或鄉(xiāng)村露天堆放或填埋，耗用巨額的征用土地費(fèi)、垃圾清運(yùn)費(fèi)等建設(shè)經(jīng)費(fèi)。同時，清運(yùn)和堆放過程中的遺撒和粉塵、灰砂飛揚(yáng)等問題又造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。建筑垃圾已經(jīng)加劇了我國城市土地、資源的緊張局面，嚴(yán)重影響了社會經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。與此同時，對混凝土的需求仍在不斷加大，大量的天然砂石骨料由于不斷開采而日趨枯竭，造成生態(tài)破壞。目前，我國的混凝土年產(chǎn)量約為15億噸，而每年回收的廢棄混凝土約為20億噸。由此可見，研究廢棄混凝土的再生利用迫在眉睫，而且意義重大。廢棄混凝土塊經(jīng)破碎、分級、并按一定的比例混合后形成的骨料稱為再生骨料。利用再生骨料作為部分或全部骨料配制的混凝土稱為再生骨料混凝土，簡稱再生混凝土。大量研究發(fā)現(xiàn)，與普通混凝土相比，再生混凝土具有強(qiáng)度低，彈性模量低，吸水率高，耐久性差等缺陷。鋼管混凝土是在鋼管中填充混凝土而形成的構(gòu)件，利用鋼管對混凝土的約束作用，使其中的混凝土處于三向受壓狀態(tài)，延遲了混凝土破壞的發(fā)生，從而可大大提高其抗壓強(qiáng)度和抗變形能力；借助內(nèi)填混凝土來增強(qiáng)薄壁鋼管的抗屈曲強(qiáng)度和穩(wěn)定性，不僅使混凝土的塑性和韌性大為改善，而且可以避免或延緩鋼管發(fā)生局部屈曲，兩種材料的組合彌補(bǔ)了各自的缺點(diǎn)，從而使鋼管混凝土具有承載力高、塑性和韌性好等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際工程中，常采用圓鋼管與方鋼管。其中，圓鋼管對核心混凝土約束能力強(qiáng)，承載力高。通過對比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在等截面積、等含鋼率、等材料強(qiáng)度的條件下，圓鋼管混凝土柱比方鋼管混凝土柱承載力提高35%?45%。而方鋼管混凝土則克服了圓鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、施工及使用上的不便，已成為鋼結(jié)構(gòu)建筑的主要發(fā)展方向。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于針對大量建筑垃圾亟待處理的現(xiàn)狀，利用不同截面形狀鋼管混凝土的特點(diǎn)，提供一種方鋼管混凝土內(nèi)置圓鋼管再生混凝土底部強(qiáng)化型柱及其實(shí)現(xiàn)方法，其結(jié)構(gòu)簡單、受力性能優(yōu)越、安全可靠、易于施工，且利于建筑空間布置。本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是:該方鋼管混凝土內(nèi)置圓鋼管再生混凝土底部強(qiáng)化型柱，其包括方鋼管1、普通混凝土 2、圓鋼管3、再生混凝土 4和加強(qiáng)型高性能混凝土 5 ;在所述方鋼管I的中心設(shè)置有圓鋼管3 ;在所述圓鋼管3內(nèi)填充再生混凝土 4 ;在所述圓鋼管3外側(cè)，底部填充加強(qiáng)型高性能混凝土 5，上部填充普通混凝土 2。所述的方鋼管I截面為正方形，為熱軋方鋼管，冷拔方鋼管，擠壓方鋼管或焊接方鋼管。所述的圓鋼管3為無縫圓鋼管或焊接圓鋼管，圓鋼管直徑與外部方鋼管I邊長比值為0.5?0.7。圓鋼管可有效約束核心再生混凝土 4，可減少甚至抵消由于再生混凝土材料性能劣化對受力性能的影響。所述的加強(qiáng)型高性能混凝土 5為內(nèi)部摻入金屬纖維、無機(jī)纖維或有機(jī)纖維的高性能混凝土，以增強(qiáng)其受力性能，其灌入深度為I至3倍方鋼管I邊長。在強(qiáng)震作用下，允許柱端出現(xiàn)塑性鉸，在塑性鉸區(qū)域填充加強(qiáng)的高性能混凝土，增強(qiáng)了柱端的抗彎能力和變形能力，在塑性鉸形成的過程中能吸收大量的地震能量，可有效降低震害。根據(jù)本專利技術(shù)的技術(shù)方案，該方鋼管混凝土內(nèi)置圓鋼管再生混凝土底部強(qiáng)化型柱的制作方法，其制作步驟如下:I)將方鋼管I和圓鋼管3分別進(jìn)行定位安裝；2)在方鋼管I和圓鋼管3之間澆筑深度為I至3倍方鋼管I邊長的加強(qiáng)型高性能混凝土 5，養(yǎng)護(hù)3天后，澆筑普通混凝土 2，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；3)在圓鋼管3內(nèi)部灌注再生混凝土 4，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，成形后即為方鋼管混凝土內(nèi)置圓鋼管再生混凝土底部強(qiáng)化型柱。方鋼管混凝土內(nèi)置圓鋼管再生混凝土底部強(qiáng)化型柱充分利用不同形狀鋼管的優(yōu)勢和三種混凝土的特點(diǎn)。方鋼管節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、施工簡便，利于建筑空間布置。圓鋼管約束能力強(qiáng)，內(nèi)填再生混凝土，推廣了再生混凝土的應(yīng)用，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時保證了結(jié)構(gòu)性能。在水平荷載作用下，受彎較大的遠(yuǎn)離中性軸的截面周邊部位，采用性能穩(wěn)定的普通混凝土。在易出現(xiàn)塑性鉸的柱底部位，采用加強(qiáng)的高性能混凝土，增強(qiáng)了柱底的塑性轉(zhuǎn)動能力，使得柱端在大震下能夠產(chǎn)生較大的彈塑性變形，有效地耗散地震能量，提高了構(gòu)件的抗震性能。下面通過附圖和實(shí)施例，對本專利技術(shù)的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。【附圖說明】圖1是方鋼管混凝土內(nèi)置圓鋼管再生混凝土底部強(qiáng)化型柱剖面示意圖。其中:1_方鋼管，2-普通混凝土，3-圓鋼管，4-再生混凝土，5-加強(qiáng)型高性能混凝土。【具體實(shí)施方式】下面結(jié)合具體實(shí)例對本專利技術(shù)做進(jìn)一步說明:實(shí)施例如圖1所示，方鋼管混凝土內(nèi)置圓鋼管再生混凝土底部強(qiáng)化型柱包括方鋼管1、普通混凝土 2、圓鋼管3、再生混凝土 4和加強(qiáng)型高性能混凝土 5 ;在所述方鋼管I的中心設(shè)置有圓鋼管3 ;在所述圓鋼管3內(nèi)填充再生混凝土 4 ;在所述圓鋼管3外側(cè)，底部填充加強(qiáng)型高性能混凝土 5，上部填充普通混凝土 2。是在普通方鋼管混凝土內(nèi)置圓鋼管再生混凝土形成。圓鋼管與方鋼管同心布置，由于圓鋼管對再生混凝土的約束力沿圓周均勻分布，對內(nèi)部混凝土的“套箍作用”強(qiáng)，有效約束了再生混凝土的變形，可完全彌補(bǔ)再生混凝土由于材料性能劣化對構(gòu)件承載力和延性的影響，甚至對構(gòu)件的整體受力性能產(chǎn)生有利的影響。因此，在不增大構(gòu)件截面積的情況下，既滿足了承載力和變形能力的要求，又達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的目的。本實(shí)施例中的方鋼管混凝土內(nèi)置圓鋼管再生混凝土底部強(qiáng)化型柱可以按如下方法制作:I)根據(jù)實(shí)際情況，可采用熱軋方鋼管，冷拔方鋼管，擠壓方鋼管或焊接方鋼管I ;2)根據(jù)實(shí)際情況，可采用無縫圓鋼管或焊接圓鋼管3 ；3)定位、固定方鋼管I與圓鋼管3，使二者形心共點(diǎn)；4)在方鋼管I和圓鋼管3之間澆筑深度為I至3倍方鋼管I邊長的加強(qiáng)型高性能混凝土 5，養(yǎng)護(hù)3天后，澆筑普通混凝土 2至設(shè)計(jì)標(biāo)高，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；5)在圓鋼管3內(nèi)灌注再生混凝土 4，養(yǎng)護(hù)成形后即為方鋼管混凝土內(nèi)置圓鋼管再生混凝土底部強(qiáng)化型柱。以上是本專利技術(shù)的典型實(shí)施例，本專利技術(shù)的實(shí)施不限于此。本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
方鋼管混凝土內(nèi)置圓鋼管再生混凝土底部強(qiáng)化型柱，其特征在于：其包括方鋼管（1）、普通混凝土（2）、圓鋼管（3）、再生混凝土（4）和加強(qiáng)型高性能混凝土（5）；在所述方鋼管（1）的中心設(shè)置有圓鋼管（3）；在所述圓鋼管（3）內(nèi)填充再生混凝土（4）；在所述圓鋼管（3）外側(cè)，底部填充加強(qiáng)型高性能混凝土（5），上部填充普通混凝土（2）。
【技術(shù)特征摘要】
1.方鋼管混凝土內(nèi)置圓鋼管再生混凝土底部強(qiáng)化型柱，其特征在于:其包括方鋼管(I)、普通混凝土(2)、圓鋼管(3)、再生混凝土(4)和加強(qiáng)型高性能混凝土(5);在所述方鋼管(I)的中心設(shè)置有圓鋼管(3);在所述圓鋼管(3)內(nèi)填充再生混凝土(4);在所述圓鋼管(3)外側(cè)，底部填充加強(qiáng)型高性能混凝土(5)，上部填充普通混凝土 (2)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方鋼管混凝土內(nèi)置圓鋼管再生混凝土底部強(qiáng)化型柱，其特征在于:方鋼管(I)截面為正方形，為熱軋方鋼管，冷拔方鋼管，擠壓方鋼管或焊接方鋼管。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方鋼管混凝土內(nèi)置圓鋼管再生混凝土底部強(qiáng)化型柱，其特征在于:圓鋼管(3)為無縫圓鋼管或焊接圓鋼管，圓鋼管(3)直徑與方鋼管(I)邊長比值為0...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曹萬林，牛海成，董宏英，喬崎云，
申請(專利權(quán))人：北京工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11
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