[发明专利]一种内嵌式型钢高延性纤维混凝土组合柱

说明书

技术领域

本发明涉及内嵌式型钢高延性纤维混凝土组合柱，具体为一种内嵌式型钢高延性纤维混凝土组合柱。

背景技术

型钢混凝土组合柱广泛应用于我国的大型工业建筑与高层和超高层民用建筑领域，但由于混凝土材料自身的脆性，其抗拉、抗剪和抗弯强度都较低，且与型钢之间的粘结性能差，容易发生纵向剪切滑移破坏，对结构抗震不利，且震后修复困难。因此，由于混凝土本身的脆性，当构件变形较大时混凝土先于型钢破坏，使得现有的型钢混凝土组合柱中型钢不能得到充分发挥其优良性能，导致组合柱抗裂性能差，容易发生纵向剪切滑移破坏，且震后修复费用较高，使其在高层建筑结构中的应用受到了限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗裂性能、变形能力和抗震性能好、浇注材料与型钢粘结性能好的内嵌式型钢高延性纤维混凝土组合柱。

为此，本发明提供的内嵌式型钢高延性纤维混凝土组合柱包括型钢，该型钢为H型钢或工字钢，所述型钢腹板两侧浇注有高延性纤维混凝土，该高延性纤维混凝土的组分为水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纤维和水，其中，按重量百分比计，水泥：粉煤灰：硅灰：砂：水=1：0.9：0.1：0.76：0.58；以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均匀后的总体积为基数，PVA纤维的体积掺量为1.5％。

上述型钢的腹板上安装有抗剪连接件。

上述抗剪连接件为栓钉或槽钢，且栓钉或槽钢焊接于型钢的腹板上。

优选的，上述水泥为P.O.52.5R硅酸盐水泥；上述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；上述硅灰的烧失量小于6％、二氧化硅含量大于85％、比表面积大于15000m²／kg；上述砂的最大粒径为1.26mm；上述PVA纤维的长度为6～12mm、直径为26μm以上、抗拉强度为1200MPa以上、弹性模量为30GPa以上；。

优选的，上述高延性纤维混凝土中添加有减水率为30％以上的聚羧酸减水剂，且减水剂的添加量为粉煤灰、硅灰和水泥总质量的0.8％。

优选的，上述高延性纤维混凝土的制备方法为：将水泥、硅灰、粉煤灰和砂干拌均匀后加入减水剂和80％的水搅拌均匀；之后再加入PVA纤维搅拌均匀后加入剩余20％的水搅拌均匀即得高延性纤维混凝土。

本发明组合柱由型钢和内嵌于型钢中的的高延性纤维混凝土组成，同时采用栓钉或者槽钢作为抗剪连接件，可利用较高强度和韧性的高延性纤维混凝土与型钢很好地粘结在一起，以提高型钢组合柱整体性能和变形能力，从而大幅度提高型钢组合柱的受力性能和抗震性能。

与现有的普通型钢混凝土柱相比，本发明具有如下的特点：

（1）本发明采用的高延性纤维混凝土抗压强度可达到60MPa以上，极限拉应变可达到普通混凝土的100倍以上，具有类似钢材的塑性变形能力，与型钢之间有良好的粘结性能，是一种具有高强度、高延性、高耐久性和高耐损伤能力的生态建筑材料。

（2）本发明利用高延性纤维混凝土与型钢之间具有的良好粘结性能，显著提高型钢混凝土组合柱的受力性能和变形能力，从而有效提高型钢组合柱的整体性、抗裂性能与抗震性能。

（3）本发明采用栓钉或者槽钢作为抗剪连接件，可大幅度提高型钢组合柱的整体性和稳定性，且型钢外露，便于与相邻构件连接。

（4）本发明具有良好的耐久性，可延长结构的使用寿命，大幅度提高型钢组合柱的承载力和抗震性能，减少甚至免去强震后修复的工作。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图中各代码表示：1-型钢、2-栓钉、3-高延性纤维混凝土。

具体实施方式

本发明的内嵌式型钢高延性纤维混凝土组合柱与传统的型钢混凝土组合柱的区别在于：本发明内嵌式型钢高延性纤维混凝土组合柱包括型钢，该型钢为H型钢或焊接工字钢，所述型钢腹板两侧浇注有高延性纤维混凝土并且为了保证高延性纤维混凝土与型钢之间的粘结性，在型钢的腹板上安装有抗剪连接件。

本发明的内嵌式型钢高延性纤维混凝土组合柱的的施工方法为：

步骤一，放置并安装型钢；

步骤二，在型钢的腹板上安装抗剪连接件，抗剪连接件的水平间距为100～150mm，抗剪连接件的竖向间距为200～300mm；

步骤三，在型钢外围支模；

步骤四，浇注高延性纤维混凝土；

步骤五，养护后拆模即可得本发明的内嵌式型钢高延性纤维混凝土组合柱。