[发明专利]方套方中空夹层碳纤维钢骨-钢管混凝土组合柱

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程中的结构工程技术领域，具体涉及一种方套方中空夹层碳纤维钢骨-钢管混凝土组合柱。

背景技术

钢骨-钢管混凝土柱在一定程度上克服了钢骨混凝土柱和钢管混凝土柱的不足，发扬了二者的长处，是一种新型的结构形式。此柱能够利用空腹式钢骨混凝土柱的优点，弥补钢管混凝土组合柱的存在的不足。碳纤维加固技术是国际上新兴起的一项新型、高效、便捷的结构加固技术。它利用树脂类胶结材料将碳纤维布粘贴在结构构件表面，与之协同工作，对结构构件起到加固以及改善受力性能的作用。将碳纤维布环向包裹于钢骨—钢管混凝土柱外侧，可以进一步综合两种结构形式的优点，提高柱构件的承载力与延性。目前，通过对中空夹层钢管混凝土柱构件的研究表明，中空构件较相同截面面积的实心构件具有较高的抗弯刚度与抗扭刚度，可以充分利用各种材料的力学性能。  

1.目前已有结构形式：

1）、钢骨-钢管混凝土组合柱结构形式：

徐亚丰教授研究了“钢骨-钢管混凝土柱”，并获得国家专利。钢骨-钢管混凝土柱在一定程度上克服了钢骨混凝土和钢管混凝土柱的不足，发扬了二者的长处，是一种新型的结构形式。该柱的外围根据需要可以设置钢筋，也可不设，在混凝土柱的中心部位设置钢管，在钢管的外侧四角设置钢骨（角钢），钢骨通过钢筋连接成整体，最后浇筑混凝土。此柱能够利用空腹式钢骨混凝土柱的优点，弥补钢管混凝土组合柱的存在的不足。在钢骨-钢管混凝土柱中，钢管和钢骨分别对混凝土提供约束作用，因此能提高其承载力和抗震性能，如附图1所示。

2）、碳纤维钢骨-钢管混凝土组合柱结构形式：

碳纤维钢骨-钢管混凝土柱是在钢骨—钢管混凝土柱的基础上，在柱子外侧环向包裹一层碳纤维布。角钢可以看做钢筋混凝土构件中的受力纵筋，而碳纤维布可以看做受力箍筋，同时两种材料又可以对内部混凝土起到约束作用，提高混凝土的极限应力和塑性性能。内部钢管可以约束核心混凝土，同时也可以直接承受纵向荷载，如附图2所示。。

3）、中空夹层钢管混凝土柱结构形式：

中空夹层钢管混凝土是在两个同心放置的钢管之间浇筑混凝土而形成的组合构件。它是在是新钢管混凝土的基础上发展起来的一种新型的钢管混凝土构件形式。外部钢管可以约束夹层间混凝土，提高其极限应力与塑性性能。如变换内外钢管的截面形式组合，可形成多种不同截面形式的中空夹层钢管混凝土，如图3所示。

2.应用现状：

目前，钢骨-钢管混凝土柱在应用中主要存在钢管内外混凝土破坏不同步问题，实际工程中通常通过提高含钢骨率来解决这一问题，从而提高了制作成本。碳纤维钢骨-钢管混凝土柱虽然可以改善这个问题，但是，核心混凝土仍然不能得到充分利用，从而造成材料的浪费。

3.部分专利现状：

1）、钢骨-钢管混凝土柱（申请号：200420113700.3），该专利涉及混凝土结构，特别是一种用于土木工程中的钢骨 —钢管混凝土柱，包括钢骨及钢管，两者均设在混凝土柱内，钢管的外侧设有钢骨，钢管和钢骨均浇筑于混凝土内；所述钢管设在混凝土柱的中心部位，钢骨位于钢管外侧、混凝土柱内的四个角上。本发明的钢管设在混凝土柱内，钢管外侧设有钢骨，钢管和钢骨分别对混凝土提供约束作用，提高了混凝土柱的承载力、抗震性能及延性，从而减小柱的截面尺寸，增加使用面积，利于地震区抗震设计，在合理地选择钢骨后可以减小钢管的直径，在施工时方便操作。

2）、碳纤维增强塑料钢骨-钢管混凝土组合柱（申请号：200820011506.2），该专利涉及一种建筑构件形式，该组合柱包括碳纤维增强塑料纤维织物、钢骨和钢管混凝土核心柱。所述钢骨位于钢管混凝土核心柱的四角，碳纤维增强塑料纤维织物粘贴于钢骨的外侧，碳纤维增强塑料纤维织物与钢骨、钢管混凝土核心柱粘贴为一整体。本发明对钢管混凝土核心柱受到破坏后所采用的加固方法进行加固，加固后的结构比单纯采用角钢的加固结构，能够更好的提高钢管混凝土核心柱的承载和延性。