[实用新型]一种复合套管约束钢筋混凝土柱

说明书

技术领域

本实用新型主要涉及到土木工程中的建筑结构领域，特指一种可作结构柱使用的复合套管约束钢筋混凝土柱。

背景技术

随着社会的进步和经济的持续发展，现代建筑业对建筑材料和建筑结构的要求也越来越高，材料和结构必须能够适应现代工程结构向大跨、高耸、重载发展并满足承受恶劣使用环境及耐久性的需求，符合现代施工技术工业化要求，并且具有高承重能力、良好变形能力、耐火性能好以及良好的性能/费用比。在过去30年中，新型复合材料和组合结构的出现和发展，极大地推动了建筑业的发展。其中，高性能混凝土和约束混凝土无疑最具代表性。

在可以预计的将来，水泥混凝土将仍然是最主要的建筑材料，无可替代。从这个角度出发，建筑业的可持续发展与混凝土的性能和耐久性密切相关。也就是混凝土必须以最小的材料消耗和环境影响来满足社会经济发展的要求。在这方面，超高性能混凝土的发展无疑是最有希望的解决方案。

活性粉末混凝土，是一种具有超高抗压强度、高耐久性以及高韧性的新型水泥基复合材料。活性粉末混凝土作为一类新型的超高性能混凝土，具有200MPa或800MPa两个抗压强度等级，且抗弯强度在30～60MPa，有效克服了高性能混凝土的高脆性，性能卓越。其中，200MPa强度等级的活性粉末混凝土工艺与普通混凝土类似，应用前景广泛。

活性粉末混凝土具有超高强度、优异的耐久性和良好的延性和耗能能力。这些优异的性能使得活性粉末混凝土构件及结构具有很高的强度/自重比、突出的耐久性和良好的抗震性能。作为一种高技术混凝土，目前，阻碍活性粉末混凝土大量应用的主要因素有两个：第一个是单方材料成本较高。活性粉末混凝土的水泥用量大，同时还需要掺入高效减水剂和钢纤维等，增加了材料成本；另一个是构件需要进行热养护。活性粉末混凝土材料的高活性必须在一定养护温度下才能快速、充分发挥，研究表明，活性粉末混凝土在90℃的热水中养护48h，其抗压强度比标准养护28d提高30%以上。因此，在现有条件下，活性粉末混凝土在土木工程领域应该是以预制构件的方式，与其他材料组成组合构件，充分发挥其超高的抗压性能和良好的延性，可考虑在合理的部位取代钢材使用，从而体现活性粉末混凝土的强度/费用比优势。

以钢管混凝土柱和纤维增强塑料（FRP）约束混凝土为代表的约束混凝土结构，在过去近三十年中，得到了深入研究和广泛应用。约束混凝土的基本原理是：组合柱的轴向荷载作用下产生横向膨胀，混凝土外包的约束件（钢管或FRP增强层等）产生拉应力，对核心区混凝土提供侧向约束，使混凝土处于三向受压的应力状态，从而提高核心区混凝土的抗压强度和压缩变形能力，使得组合柱的承载力和延性大大提高。因此，约束混凝土是一种极为有效的组合结构。

目前，采用钢管或FRP作为约束件制成的约束混凝土组合柱，主要存在的问题是：材料价格较高；钢管混凝土柱和FRP约束混凝土柱的抗火性能差，需要采取其他措施提高抗火极限；此外，钢管与混凝土材料特性差别大，容易导致钢管与混凝土的脱空，钢管混凝土柱在使用中需要进行定期维护，增加了使用成本等。因此，研制一种新型约束混凝土柱已为急需。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题就在于： 针对现有技术存在的技术问题，本实用新型公开了一种复合套管约束钢筋混凝土柱，具有施工方便、成本低、承载力高、抗震性能好、抗火性能突出、耐久性能优异等特点，同时更加节约资源和能源，符合可持续发展的要求。

本实用新型的解决方案为一种复合套管约束钢筋混凝土柱，其特征在于钢筋混凝土柱的复合套管为预制活性粉末混凝土外套管和内套管的组合体。

所述的复合套管约束钢筋混凝土柱，其特征在于所述的内套管为纤维增强塑料（FRP）管或钢管。

所述的复合套管约束钢筋混凝土柱，其特征在于所述的纤维增强塑料（FRP）内套管为碳纤维增强塑料（CFRP）管、玻璃纤维增强塑料（GFRP）管、芳纶纤维增强塑料（AFRP）管、玄武岩纤维增强塑料（BFRP）管或者混杂纤维增强塑料（HFRP）管。

所述的复合套管约束钢筋混凝土柱，其特征在于所述的活性粉末混凝土外套管内配置的钢筋为封闭箍筋和纵向钢筋。

所述的复合套管约束钢筋混凝土柱，其特征在于所述的钢筋混凝土柱内配置的钢筋为封闭箍筋和纵向钢筋。

与现有技术相比，本实用新型的优点就在于：