一種外套方形鋼管混凝土加固鋼管柱的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種外套方形鋼管混凝土加固鋼管柱的方法，包括如下步驟：步驟一、在原有鋼管柱表面打磨除銹；步驟二、在原有鋼管柱外圍設(shè)置外套方形鋼管，所述外套方形鋼管將原有鋼管柱包覆在內(nèi)；步驟三、在原有鋼管柱和外套方形鋼管之間澆筑填充料；所述的填充料為自應(yīng)力自密實(shí)混凝土，該混凝土按重量份計(jì)，由以下配比的組分組成：水泥：水：砂：石=1：0.23~0.33：0.85~1.08:0.92~1.09。本發(fā)明專利技術(shù)提出一種外包鋼管混凝土對(duì)受損鋼管柱進(jìn)行局部或整體加固的方法，局部加固時(shí)外套鋼管主要起套箍作用，整體加固時(shí)外套鋼管既可共同承受外力，又能產(chǎn)生套箍作用，為鋼管柱加固方法提供了新的思路。

Method for reinforcing steel pipe column with outer square steel tube concrete

The present invention provides a method for steel reinforced concrete column jacket of square steel tube, which comprises the following steps: step one, the original surface grinding of steel pipe column rust; step two, in the original steel column is arranged on the periphery of the outer coat of square steel tube, square steel tube the original steel pipe column covered; step three, between the original steel pipe column coat and square steel tube pouring filling material; the filler for self stressing and self compacting concrete, the concrete according to the weight ratio, consists of the following components: water: cement: sand stone: =1:0.23~0.33:0.85~1.08:0.92~ 1.09. The invention relates to a steel tube concrete filled steel tubular column on the damaged local or overall reinforcement method, local reinforcement coat steel pipe mainly plays the hooping effect, the overall reinforcement can withstand external steel pipe, and can have the hooping effect, provides a new idea for strengthening methods of steel pipe column.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種建筑結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固方法，具體涉及一種外套方形鋼管混凝土加固鋼管柱的方法。
技術(shù)介紹
鋼管混凝土能夠充分發(fā)揮鋼管與核心混凝土的優(yōu)點(diǎn)，又可以彌補(bǔ)這兩種材料各自的缺點(diǎn)。具有承載能力高、延性好、耗能好、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)階段在多層、高層與超高層建筑、大跨度橋梁、大型工業(yè)廠房等結(jié)構(gòu)中廣泛應(yīng)用，施工方便，縮短工期，降低造價(jià)，取得良好的經(jīng)濟(jì)效果。現(xiàn)有的鋼管混凝土是在鋼管內(nèi)澆筑混凝土，形成實(shí)心復(fù)合結(jié)構(gòu)，以加大鋼管的強(qiáng)度和剛度。專利公開號(hào)為CN1538012A的專利“空心鋼管混凝土”中提出了一種利用兩根不等徑的同軸鋼管組合，在內(nèi)外管間隙內(nèi)填充混凝土，形成空心夾層鋼管混凝土柱，達(dá)到保證柱子強(qiáng)度的同時(shí)，增加斷面面積、減輕結(jié)構(gòu)自重的目的，該結(jié)構(gòu)在新建工程中具有良好的應(yīng)用前景，通常是將兩個(gè)長度相等的的鋼管固定后澆筑混凝土，形成的一種新型組合結(jié)構(gòu)。但本專利涉及一種建筑結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固方法，該服役結(jié)構(gòu)在加固前可能會(huì)因其不能完全卸載而處于受力狀態(tài)，導(dǎo)致原有構(gòu)件和新加部分之間存在應(yīng)變滯后、新加部分材料利用率降低問題，目前關(guān)于這種結(jié)構(gòu)增強(qiáng)方式還沒有較為深入的受力機(jī)理研究。近年來，隨著鋼結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)的改進(jìn)和創(chuàng)新，鋼管柱的應(yīng)用得到了迅速的發(fā)展。例如在輸電、通訊等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中；在工業(yè)廠房、車間等建筑中都大量的使用了鋼管柱，然而在長期服役過程中，鋼管柱會(huì)出現(xiàn)腐蝕生銹、開裂等問題，尤其是在沿海地區(qū)、工業(yè)區(qū)和酸雨多發(fā)地區(qū)。作為一類重要的支撐結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)性能直接影響到服役或生產(chǎn)安全性和經(jīng)濟(jì)性。如果整體更換，安裝、運(yùn)輸費(fèi)用較高、尤其是在偏遠(yuǎn)地區(qū)。此外，施工期間需要停止輸電或生產(chǎn)，會(huì)影響正常的生活和生產(chǎn)。針對(duì)受損的鋼管柱，目前常用的加固方法有增大截面法，外包鋼加固法，外貼FRP加固法。本專利擬將鋼管混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用到鋼管柱的加固工程中，提出一種外包鋼管混凝土對(duì)受損鋼管柱進(jìn)行局部或整體加固的方法，局部加固時(shí)外套鋼管主要起套箍作用，整體加固時(shí)外套鋼管既可共同承受外力，又能產(chǎn)生套箍作用，為鋼管柱加固方法提供了新的思路。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本專利技術(shù)為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題采用的技術(shù)方案如下：一種外套方形鋼管混凝土加固鋼管柱的方法，包括如下步驟：步驟一、在原有鋼管柱表面打磨除銹；步驟二、在原有鋼管柱外圍設(shè)置外套方形鋼管，所述外套方形鋼管將原有鋼管柱包覆在內(nèi)；步驟三、在原有鋼管柱和外套方形鋼管之間澆筑填充料。所述的填充料為自應(yīng)力自密實(shí)混凝土，該混凝土按重量份計(jì)，由以下配比的組分組成：水泥：水：砂：石=1：0.23~0.33：0.85~1.08:0.92~1.09。所述的填充料還包括重量份為0.8-2.5%的減水劑。所述的自應(yīng)力自密實(shí)混凝土，以重量份計(jì)，由以下配比的組分組成：水泥：水：砂：石=1:0.33:0.85:0.97，還包括重量份為0.8%的減水劑。所述的自應(yīng)力自密實(shí)混凝土，以重量份計(jì)，由以下配比的組分組成：水泥：水：砂：石=1:0.28:0.90:1.01，還包括重量份為1.2%的減水劑。所述的自應(yīng)力自密實(shí)混凝土，以重量份計(jì)，由以下配比的組分組成：水泥：水：砂：石=1:0.23:1.08:1.09，還包括重量份為2.5%的減水劑。所述的外套鋼管與原有鋼管柱幾何中心重合，或根據(jù)承載情況進(jìn)行偏心設(shè)置。所述的鋼管柱的截面形狀為圓形或多邊形結(jié)構(gòu)。所述的外套方形鋼管由兩塊“[”形鋼板現(xiàn)場對(duì)縫焊接成為套管，所述的外套方形鋼管厚度為3~10mm，以方便套箍和減少自重。本專利提出一種外套方形鋼管混凝土加固鋼管柱的方法，利用鋼管混凝土的優(yōu)點(diǎn)，來解決銹蝕、開裂等老舊受損鋼管柱存在的安全隱患問題，以及鋼管柱整體更換成本高的問題；同時(shí)內(nèi)部中空鋼管柱仍可以鋪設(shè)電線，管道等，不影響正常使用，具體優(yōu)點(diǎn)如下：1.用本方法加固的鋼管柱與整體更換相比，既可減少自然資源和社會(huì)資源的浪費(fèi)，又能提高承載力和變形能力，延長其服役壽命，具有工期短、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。2.該加固方法的思路在于將增大截面加固法中的縱筋與箍筋用量轉(zhuǎn)化為外套鋼管，利用外套鋼管，在不增加用鋼量的前提下，以達(dá)到對(duì)原有的鋼管柱良好的套箍作用，提高其承載力與延性。3.外套鋼管加固結(jié)構(gòu)相對(duì)其他加固方法可適度減小截面面積，減輕自重，節(jié)約工程造價(jià)。4.創(chuàng)造性的將自應(yīng)力混凝土、自密實(shí)混凝土的技術(shù)相結(jié)合，得到一種自應(yīng)力自密實(shí)新型混凝土，使這種新型高性能混凝土具有良好的流動(dòng)性、穩(wěn)定性、均勻性和密實(shí)度，并將其引入到鋼管混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)中用于工程加固。5.外套鋼管可作為澆筑填充料的模板，操作簡單、施工方便，縮短工期，降低工程成本，且加固可靠性高。6.該組合加固結(jié)構(gòu)屬于一種新型鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，其綜合了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)與增大截面加固法二者的優(yōu)勢(shì)，能夠大幅提高原有鋼管柱的承載力與延性，相比現(xiàn)有加固方法具有很強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。7.相關(guān)資料表明，采用加固、改造結(jié)構(gòu)與新建結(jié)構(gòu)相比，可節(jié)約40%的投資額，縮短約50%的工期，加固的投資回收速度也是新建結(jié)構(gòu)的3-4倍，經(jīng)濟(jì)效益顯著，同時(shí)對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固修復(fù)，可以避免自然資源和社會(huì)資源的浪費(fèi)，具有很高的社會(huì)效益。8.本專利中外套鋼管采用外套方形鋼管結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)相對(duì)于圓形鋼管，具有更強(qiáng)的抗彎和抗剪能力；其結(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)更為簡單，具有良好的外觀而滿足容易建筑要求，便于與其他構(gòu)件連接；其外套鋼管制作簡便，可以由兩塊冷彎的鋼板對(duì)接連續(xù)施焊加工而成，也可以由四塊矩形鋼板拼接對(duì)焊而成，相對(duì)卷制而成的圓形鋼管，方形鋼管制作方法更為簡便，而且便于運(yùn)輸，施工工期短、成本低；其平整的表面既便于除銹刷漆，又能選用價(jià)格更便宜的平板式防火板材以節(jié)省造價(jià)。附圖說明圖1為本專利技術(shù)鋼管柱加固部位截面結(jié)構(gòu)示意圖；其中：1-外套方形鋼管，2-鋼管柱，3-填充料。具體實(shí)施方式下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本專利技術(shù)的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明，一種外套方形鋼管混凝土加固鋼管柱的方法，包括如下步驟：步驟一、在原有鋼管柱2表面打磨除銹；步驟二、在原有鋼管柱外圍設(shè)置外套方形鋼管1，所述外套方形鋼管1將原有鋼管柱2包覆在內(nèi)；步驟三、在原有鋼管柱2和外套方形鋼管1之間澆筑填充料3。填充料3為自應(yīng)力自密實(shí)混凝土，外套鋼管能夠?qū)υ摴苤峁┝己玫募s束是本專利加固方法成功的關(guān)鍵，而內(nèi)外鋼管間隙內(nèi)填混凝土的澆筑質(zhì)量則直接影響鋼管的約束作用，如采用普通混凝土或無機(jī)灌漿料，會(huì)導(dǎo)致后澆填充料振搗困難，施工質(zhì)量得不到保證，且填充料收縮會(huì)在填充料與鋼管之間產(chǎn)生間隙，導(dǎo)致難以發(fā)揮外套鋼管的約束作用，并弱化填充料對(duì)外套鋼管的支撐作用，帶來嚴(yán)重的安全隱患。自密實(shí)混凝土具有良好的工作性能，在不振搗的情況下便能密實(shí)填充在各種結(jié)構(gòu)中，可減小混凝土作業(yè)強(qiáng)度，避免振搗引起的噪音污染，簡化施工程序。自應(yīng)力混凝土的主要作用在于承受荷載，通過自身的化學(xué)能并在適當(dāng)?shù)募s束條件下可使混凝土形成自應(yīng)力，提高彈性模量、粘結(jié)力、抗沖模量以及抗疲勞性能等力學(xué)性能，并可以使混凝土更加有效的承受荷載、節(jié)約材料、減輕自重。自應(yīng)力自密實(shí)混凝土可以發(fā)揮二者各自的優(yōu)勢(shì)，由于密實(shí)度的增加，混凝土的抗?jié)B、抗凍和耐腐蝕性能都得到增加。本專利中自應(yīng)力自密實(shí)混凝土，按重量份計(jì)，由以下配比的組分組成：水泥：水：砂：石=1：0.23~0.33：0.85~1.08:0.92~1.09，其中還包括重量份為0.8-2.5%的減水劑。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種外套方形鋼管混凝土加固鋼管柱的方法，其特征在于：包括如下步驟：步驟一、在原有鋼管柱表面打磨除銹；步驟二、在原有鋼管柱外圍設(shè)置外套方形鋼管，所述外套方形鋼管將原有鋼管柱包覆在內(nèi)；步驟三、在原有鋼管柱和外套方形鋼管之間澆筑填充料。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種外套方形鋼管混凝土加固鋼管柱的方法，其特征在于：包括如下步驟：步驟一、在原有鋼管柱表面打磨除銹；步驟二、在原有鋼管柱外圍設(shè)置外套方形鋼管，所述外套方形鋼管將原有鋼管柱包覆在內(nèi)；步驟三、在原有鋼管柱和外套方形鋼管之間澆筑填充料。2.如權(quán)利要求1所述的一種外套方形鋼管混凝土加固鋼管柱的方法，其特征在于：所述的填充料為自應(yīng)力自密實(shí)混凝土，該混凝土按重量份計(jì)，由以下配比的組分組成：水泥：水：砂：石=1：0.23~0.33：0.85~1.08:0.92~1.09。3.如權(quán)利要求1所述的一種外套方形鋼管混凝土加固鋼管柱的方法，其特征在于：所述的填充料還包括重量份為0.8-2.5%的減水劑。4.如權(quán)利要求1所述的一種外套方形鋼管混凝土加固鋼管柱的方法，其特征在于：所述的自應(yīng)力自密實(shí)混凝土，以重量份計(jì)，由以下配比的組分組成：水泥：水：砂：石=1:0.33:0.85:0.97，還包括重量份為0.8%的減水劑。5.如權(quán)利要求1所述的一種...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李杉，盧亦焱，祝濤，邱劍，劉真真，唐文水，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：武漢大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北;42