[实用新型]一种竹复合管‑钢管内外约束混凝土组合柱

说明书

技术领域

本发明属于土木建筑结构技术领域，具体涉及一种混凝土组合结构，尤其是一种竹复合管-钢管内外约束混凝土组合柱。

背景技术

钢管混凝土结构是由混凝土填入钢管内而形成的一种新型组合结构。由于钢管混凝土结构能够更有效地发挥钢材和混凝土两种材料各自的优点，可使混凝土在结构中处于三向受压状态，其抗压强度可成倍提高，同时克服了钢管结构容易发生局部屈曲的缺点，工程应用日益广泛。实心钢管混凝土通常被用于轴心受压或荷载偏心较小的压弯构件。然而，当构件长细比或荷载偏心率较大时，其承载力很大程度上将由其抗弯刚度控制，此时实心钢管混凝土靠近截面形心部位的材料并不能提供多少抗弯刚度，但却增加了构件的自重，同时构件截面也较大，使得建筑物和构筑物的有效使用空间减少。

针对以上钢管混凝土结构的缺点与不足，一些新的结构形式被开发利用。如中国专利第“200910248425.3”号，公开了一种“圆截面钢-混凝土-FRP实心组合柱”，该结构外层为钢管，内层为纤维管，于两管之间和FRP管内均填充有混凝土，该结构虽然具有钢管混凝土和纤维管混凝土的一些共同优点，但该结构钢管处于结构外壁，其耐腐蚀性和防火性能差，且纤维管内实心，增加了混凝土用量，在大尺寸结构构件的应用方面不能满足经济性要求。又如中国专利第“200710191092.6”号，公开了一种“钢管-FRP管内填混凝土组合结构”，该结构由外侧壁的钢管，内侧壁的FRP管，以及两者之间填充的混凝土而形成的空心管柱，该发明具有良好的结构受力性能和抗震性能，能减小结构自重和提高结构的抗弯刚度，但是由于该结构钢管处于外壁，在长期自然因素条件下，钢管容易发生锈蚀损坏，导致结构承载能力降低，并且该结构中的FRP管采用主要原料为高能耗的纤维，树脂为石油化工合成制品，产品及废料不可回收、不环保，因此使用这类传统管材，消耗着大量的矿产资源、且高能耗高排放、资源不可再生。

发明内容

本发明的目的是提供一种竹复合管-钢管内外约束混凝土组合柱，该结构承载力高、刚度好，延性好，抗震性能优良，具有良好的耐腐蚀性能，截面惯性矩大，混凝土用量节省，工程造价经济，尤其适合恶劣环境下的大尺寸结构构件。

一种竹复合管-钢管内外约束混凝土组合柱，其特征在于，其截面由外向内依次为竹复合管、夹层混凝土和内钢管构成，竹复合管由内至外依次包括隔离层、竹纤维增强复合层和外防护层，其中，隔离层由竹纤维毡、玻璃纤维毡、玄武岩纤维毡或竹纤维无纺布浸渍树脂胶连续均匀缠绕固化而成，竹纤维增强复合层由1层及1层以上的浸渍树脂胶的竹材纤维连续均匀缠绕在隔离层外壁固化而成，竹材纤维的纤维方向与竹复合管环向呈-45°～45°，外防护层涂覆在竹纤维增强复合层的外表面，内钢管位于截面内部，夹层混凝土填充于竹复合管与内钢管之间，内钢管的内部空心。

在本发明结构中，竹复合管、内钢管分别为夹层混凝土浇筑提供外侧和内侧模板，并承担施工过程中的竖向荷载，在结构使用阶段，竹复合管及外防护层为内部混凝土防止碳化及碱骨料反应提供保护，替代了传统的其它管材，减少环境污染，节约资源，同时，内部钢管与外部竹复合管分别为夹层混凝土提供内、外部约束，使得夹层混凝土处于围压状态，夹层混凝土的承载力、变形能力得到有利提升，夹层内夹层混凝土的存在阻止了竹复合管和内钢管的局部屈曲，提高其稳定性，内钢管的内部空心降低了混凝土用量，增大了截面的惯性矩，使其应用于大荷载情况成为可能。

所述的竹材纤维的含水率为6％～12％，其为原竹、竹材集成材、竹材层积材或竹材重组材经加工而成。

所述的竹复合管和内钢管可以分别为圆形截面、椭圆形截面、矩形截面、倒角矩形截面或圆端形截面中的一种，内钢管的内部可间隔设置钢板加劲肋。

所述的夹层混凝土内部可以根据需要布置纵向钢筋和箍筋。

所述的树脂胶是酚醛树脂、环氧树脂、乙烯基树脂、聚氨酯树脂中的一种。

所述的外防护层采用水泥基复合材料、树脂基复合材料、沥青基复合材料中的一种，外防护层直接涂覆固化在所述竹纤维增强复合层的外表面，提高结构的耐久性。

所述的夹层混凝土为自密实微膨胀混凝土，膨胀率为0.01％～0.04％。

本发明所使用的竹复合管充分地利用了我国可持续发展的竹子资源，将传统竹材利用在现代土木工程结构领域。本发明克服了公知的钢管混凝土结构、FRP管混凝土结构所存在的缺陷，具有如下有益效果：