一種內置纖維增強復合材料約束金屬管的組合剪力墻制造技術

本實用新型專利技術公開了一種內置纖維增強復合材料約束金屬管的組合剪力墻，所述剪力墻內部布置有纖維增強復合材料管和金屬管，所述纖維增強復合材料管包在金屬管外面并對金屬管形成約束。本實用新型專利技術利用被纖維增強復合材料約束的金屬管來約束混凝土以增加混凝土的強度及變形能力，金屬管被更高強度的FRP管約束，其向外屈曲的模態受到抑制從而其抗屈曲能力得到顯著提升。本實用新型專利技術不僅具有良好的變形能力及延性，而且在大變形時具有明顯的二階剛度和自復位功能及優越的抗震性能。

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于鋼筋混凝土結構
，具體涉及一種內置纖維增強復合材料約束金屬管的組合剪力墻。
技術介紹
鋼筋混凝土剪力墻是現代高層及超高層建筑結構中廣泛使用的抗側力構件，主要用于承受風荷載或地震作用引起的水平荷載，控制結構剛度，使結構在整體位移與層間位移方面滿足結構設計要求。鋼筋混凝土剪力墻一般由墻身及邊緣構件組成。根據不同的抗震等級需要，邊緣構件可以設計成構造邊緣構件或約束邊緣構件。一般通過增加邊緣構件豎向受力筋以及箍筋來增加約束邊緣構件的延性及承載力，從而增加鋼筋混凝土墻整體的承載力及變形能力。在普通鋼筋混凝土剪力墻中，由于鋼筋受力屈服后會出現明顯的不可恢復的塑性變形，混凝土材料由于受拉強度較低，受壓強度達到后會出現材料軟化(應力下降)，傳統混凝土墻體存在變形能力差、延性較低的特點，在強烈水平荷載作用下(如大震時)，鋼筋混凝土剪力墻墻體可能出現受拉開裂、混凝土壓碎等現象，使整體結構存在因為關鍵抗側力構件變形過大導致的不可恢復破壞甚至倒塌的風險。結構設計中雖然可通過控制剪力墻的軸壓比或增加剪力墻截面尺寸來達到避免上述問題的目的，但是可能導致墻體厚度、長度過大，這樣不僅增加工程造價，而且可能影響建筑使用功能，導致結構設計與建筑設計難以協調的問題。為解決上述問題，公開號為CN100434601C的技術專利提出在鋼筋混凝土的墻體兩側設置鋼管混凝土邊柱以增加剪力墻的承載力、抗震性能。上述專利利用鋼管約束混凝土具有良好的變形能力及延行，將其置于受力較大的墻端位置能夠增加墻體的變形能力及延行；然而，由于鋼管屈服后鋼管混凝土整體的自復位功能(self-centering)較弱，大震后結構依然可能出現不可修復的破壞。為此，中國專利公開號為CN102127941B及CN104088378B技術專利提出在墻端利用鋼管混凝土的基礎上，在墻身設置鋼板以進一步增加墻身部分的延性及變形能力，此兩專利除存在中國專利公開號CN100434601C的缺點外，還存在用鋼量較大的問題，其他利用鋼管混凝土的剪力墻(如中國專利公開號CN202380606U,CN104818784A,CN202380574U,CN203808295U等)也均存在類似缺點(即無自復位功能)。中國專利公開號為CN201459963U的技術專利提出在邊緣構件以及墻身全部或者部分配置高強鋼筋、纖維增強復合材料筋使墻體在大震時具有自復位功能；但是該專利并未解決大變形時墻體受拉區混凝土開裂及受壓區混凝土壓碎的問題。中國專利公開號為CN201459963U的技術專利提出在邊緣構件部分采用鋼管混凝土并內置纖維增強復合材料管組成組合剪力墻以增加結構整體的受力性能及變形能力，同時使結構具有一定的二階剛度及自復位功能；但是上述組合剪力墻應用有一定困難，主要表現在墻身部分的水平鋼筋與鋼管混凝土粘結比較困難，可能降低組合墻的整體工作性能，同時FRP管與周圍混凝土的協同工作也不能得到保證。上述論述內容目的在于向讀者介紹可能與下面將被描述和/或主張的本技術的各個方面相關的技術的各個方面，相信該論述內容有助于為讀者提供背景信息，以有利于更好地理解本技術的各個方面，因此，應了解是以這個角度來閱讀這些論述，而不是承認現有技術。
技術實現思路
本技術的目的在于避免現有技術中的不足而提供一種內置纖維增強復合材料約束金屬管的組合剪力墻，其不僅具有良好的變形能力及延性，而且在大變形時具有明顯的二階剛度和自復位功能及優越的抗震性能。本技術的目的通過以下技術方案實現：提供一種內置纖維增強復合材料約束金屬管的組合剪力墻，所述剪力墻為鋼筋混凝土剪力墻，所述剪力墻內部布置有纖維增強復合材料管和金屬管，所述纖維增強復合材料管包在金屬管外面并對金屬管形成約束。其中，所述纖維增強復合材料管預緊包覆在金屬管外面，或，纖維增強復合材料管內壁與金屬管外壁之間通過膠粘材料粘結。其中，所述金屬管是空心的或金屬管內填充混凝土。其中，所述金屬管內填充混凝土為普通混凝土、高強混凝土、膨脹混凝土、粉煤灰混凝土、輕骨料混凝土、回收骨料混凝土、纖維混凝土、自密實混凝土、橡膠混凝土中的一種。其中，所述金屬管內側連接有金屬剪力釘或剪力鍵，和/或，所述金屬管內側布置有沿著其軸向、環向或螺旋向的增強筋，和/或，所述纖維增強復合材料管外側布置有沿著其軸向、環向或螺旋向的增強筋。其中，所述的金屬管、金屬剪力釘或剪力鍵所用材料是低碳鋼、高碳鋼、高強鋼、不銹鋼、鋁合金中的一種，和/或，所述的增強筋所用材料是低碳鋼、高碳鋼、高強鋼、不銹鋼、鋁合金、碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維、PVC中的一種。其中，所述增強筋的截面形狀為圓形、橢圓形、多邊形中的一種。其中，所述纖維增強復合材料管外壁粘貼纏繞不連續的纖維布，和/或，所述纖維增強復合材料管和金屬管的截面形狀是圓形、橢圓形、帶圓弧化角的多邊形中的一種。其中，所述的纖維增強復合材料管及不連續的纖維布所用纖維材料是碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維中的一種。其中，所述的纖維增強復合材料管約束的金屬管組合體位于剪力墻的墻端、兩個墻肢交叉處、多個墻肢交叉處其中一處或多處的暗柱或者連墻明柱內。本技術利用利用被纖維增強復合材料(以下簡稱FRP)約束的金屬管來約束混凝土以增加混凝土的強度及變形能力。金屬管被更高強度的FRP管約束，其向外屈曲的模態受到抑制從而其抗屈曲能力得到顯著提升；所述金屬管內部根據墻體受力需要，可以填充或者不填充混凝土；所述金屬管內側布置有沿著金屬管軸向、環向、以及其他方向的增強筋、金屬剪力釘或剪力鍵以加強與管內混凝土的粘結；根據受力需要，所述FRP管外側可布置有沿著金屬管軸向、環向、以及其他方向的增強筋，還可粘貼纏繞不連續的纖維布，以加強與管外混凝土、墻體水平及縱向鋼筋粘結，增加墻體整體性。將上述FRP管約束金屬管組合體置于剪力墻墻體變形或者受力較大部位，如墻端、兩個墻肢交叉處、多個墻肢交叉處位置中的一處或者多處，使所技術的組合剪力墻不僅具有變形能力強、受壓區混凝土不易壓碎的特點，同時具有明顯的二階剛度從而使剪力墻在大變形時候具有自復位功能，有效避免了現有金屬管混凝土組合剪力墻“延性有余而自復位功能不足”的缺點。根據實際應用的需要，所述金屬管與FRP管的截面形狀可以為圓形、橢圓形、帶圓弧化角的多邊形中的一種；所述增強筋的截面形狀為圓形、橢圓形、正方形、長方形、多邊形中的一種；所述金屬管的材料為低碳鋼、高碳鋼、高強鋼、不銹鋼、鋁合金中的一種；所述的增強筋所用材料是低碳鋼、高碳鋼、高強鋼、不銹鋼、鋁材、鋁合金、碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維、PVC中的一種；所述的纖維增強復合材料管及纖維布所用纖維材料是碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維中的一種；所述金屬管內根據需要填充的混凝土為普通混凝土、高強混凝土、回收骨料混凝土、纖維混凝土、自密實混凝土中的一種。本技術專利的有益效果是：1、利用約束混凝土強度高、變形能力好，同時具有明顯二階剛度的特點，將FRP管約束金屬管組合體布置在墻體變形或者受力較大部位，使所組成的組合剪力墻具有變形能力強、受壓區混凝土不易壓碎的特點；還可使墻整體具有明顯的二階剛度從而使剪力墻在大變形時候本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種內置纖維增強復合材料約束金屬管的組合剪力墻，其特征在于：所述剪力墻內部布置有纖維增強復合材料管和金屬管，所述纖維增強復合材料管包在金屬管外面并對金屬管形成約束。

【技術特征摘要】
1.一種內置纖維增強復合材料約束金屬管的組合剪力墻，其特征在于：所述剪力墻內部布置有纖維增強復合材料管和金屬管，所述纖維增強復合材料管包在金屬管外面并對金屬管形成約束。2.根據權利要求1所述的內置纖維增強復合材料約束金屬管的組合剪力墻，其特征在于：所述纖維增強復合材料管預緊包覆在金屬管外面，或，纖維增強復合材料管內壁與金屬管外壁之間通過膠粘材料粘結。3.根據權利要求1所述的內置纖維增強復合材料約束金屬管的組合剪力墻，其特征在于：所述金屬管是空心的或金屬管內填充混凝土。4.根據權利要求3所述的內置纖維增強復合材料約束金屬管的組合剪力墻，其特征在于：所述金屬管內填充混凝土為普通混凝土、高強混凝土、膨脹混凝土、粉煤灰混凝土、輕骨料混凝土、回收骨料混凝土、纖維混凝土、自密實混凝土、橡膠混凝土中的一種。5.根據權利要求1所述的內置纖維增強復合材料約束金屬管的組合剪力墻，其特征在于：所述金屬管內側連接有金屬剪力釘或剪力鍵，和/或，所述金屬管內側布置有沿著其軸向、環向或螺旋向的增強筋，和/或，所述纖維增強復合材料管外側布置有沿著其軸向、環向或螺旋向的增強筋。6.根據權利要求5所述的內置纖維增強復合材料約束金屬...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳光明，林楚君，
申請(專利權)人：廣東工業大學，
類型：新型
國別省市：廣東;44