[实用新型]一种内置FRP型材的碳纤维薄壁钢管混凝土组合柱

说明书

技术领域

本实用新型属于土木工程技术领域，特别是涉及一种内置FRP型材的碳纤维薄壁钢管混凝土组合柱。

背景技术

同国民经济领域所有其他行业一样，改革开放以来，我国建筑行业经历了一个高速发展的过程。随着我国城镇化的不断发展，基建投资正处于大规模建设时期，使土木工程行业始终处于持续扩张的状态。薄壁钢管混凝土(Concrete-FilledSteelTube，简化为CFST)是由薄壁板材、冷弯薄壁型钢（包括薄壁钢管）混凝土组合并共同工作的一种新型结构形式。它是由在钢管中浇筑混凝土而制成的，它充分利用了约束混凝土在三向受压条件下承载力大幅提高延性大为改善的特点。这类构件大部分是承受压荷载，具有比较高的承载力，良好的抗震性能，可以有效节约钢材和模板而且现场施工方便快捷等突出优点。它能够适应现代工程结构向大跨高耸、重载发展和承受恶劣条件的需要，符合现代施工技术的工业化要求，有利于推进现代产业结构的优化升级，因此在城市桥梁、大跨度结构、高层或超高层建筑中都能得到广泛的应用。

虽然钢管混凝土结构优点颇多，比钢筋混凝土结构来的轻盈，和钢结构比稍显沉重，但是，随着层高的增加结构的自重也随之增加。任何建筑结构都是由各种材料组成的，因而结构的发展和突破又离不开材料的发展和变革。纤维增强复合材料（简称FRP）因比强度高，比模量大，材料性能具有可设计性，抗腐蚀性和耐久性能好，热膨胀系数与混凝土相近，逐渐成为土木工程领域的一种新型结构材料。应用于土木工程中的FRP制品的形式多种多样，主要有以下几种：FRP片材、FRP棒材、FRP型材和FRP断纤维等。

发明内容

本实用新型为了克服现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种内置FRP型材的碳纤维薄壁钢管混凝土组合柱。

本实用新型所采用的技术解决方案是一种内置FRP型材的碳纤维薄壁钢管混凝土组合柱，包括FRP型材、薄壁钢管、外护层和混凝土组成，所述的FRP型材设置在薄壁钢管的中心位置，从而减轻柱子的重量，缩小柱子尺寸。

所述的FRP型材与薄壁钢管之间填充有混凝土，所述的薄壁钢管外绕包有外护层。所述的外护层为碳纤维增强塑料。可以充分发挥三向受压混凝土抗压强度高的优点，同时可以避免钢管的屈曲，并且承载力更高、耐久性更好。

所述的FRP型材截面为十字形或工字形或T型或圆形或方形。

所述的薄壁钢管截面为圆形或多边形，充分利用了薄壁钢管约束混凝土在三向受压条件下承载力大幅提高延性大为改善的特点。这类构件大部分是承受压荷载，具有比较高的承载力，良好的抗震性能，可以有效节约钢材和模板而且现场施工方便快捷等。

所述的内置的FRP型材截面面积与组合柱整体截面面积的比值不大于15%。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为：

1.充分利用纤维材料的特性，改善普通钢管混凝土的脆性、抗拉、抗剪和抗弯强度较低等弊端；

2.钢管内的混凝土处于三相受压状态，提高了柱子的极限承载力；

3.位于核心处的FRP型材减轻了混凝土柱重量，提高了钢管混凝土柱的承载能力和延性；

4.由于FRP型材、钢管的存在改善了柱的延性，提高了柱的极限承载力，有利于地震区抗震设计；

5.钢管外部的碳纤维增强塑料可以充分发挥三向受压混凝土抗压强度高的优点，同时可以避免钢管的屈曲，并且承载力更高、耐久性更好。

附图说明

图1为本实用新型FRP型材截面为T形薄壁钢管截面为圆形结构示意图；

图2为本实用新型FRP型材截面为工字形薄壁钢管截面为圆形结构示意图；

图3为本实用新型FRP型材截面为方形薄壁钢管截面为圆形结构示意图；

图4为本实用新型FRP型材截面为圆形薄壁钢管截面为圆形结构示意图；

图5为本实用新型FRP型材截面为十字形薄壁钢管截面为圆形结构示意图；

图6为本实用新型FRP型材截面为T形薄壁钢管截面为四边形结构示意图；

图7为本实用新型FRP型材截面为工字形薄壁钢管截面为四边形结构示意图；

图8为本实用新型FRP型材截面为方形薄壁钢管截面为四边形结构示意图；

图9为本实用新型FRP型材截面为圆形薄壁钢管截面为四边形结构示意图；

图10为本实用新型FRP型材截面为十字形薄壁钢管截面为四边形结构示意图；

图中：

1、FRP型材，2、混凝土，3、薄壁钢管，4、外护层。