[实用新型]带ECC增强保护层及FRP约束混凝土芯柱的钢管混凝土柱

说明书

本实用新型涉及带ECC增强保护层及FRP约束混凝土芯柱的钢管混凝土柱，包括从外向内依次设置的ECC层、钢管层、混凝土层、FRP管层、核心混凝土芯柱；混凝土层的材料为普通混凝土、高强混凝土、膨胀混凝土、粉煤灰混凝土、轻骨料混凝土等；核心混凝土芯柱的材料为普通混凝土、高强混凝土、膨胀混凝土、粉煤灰混凝土、轻骨料混凝土等。本实用新型可提高受力性能、耐火性能、耐久性，属于建筑结构技术领域。

技术领域

本实用新型涉及建筑结构，具体涉及一种带ECC增强保护层及FRP约束混凝土芯柱的钢管混凝土柱。

背景技术

近年来，钢管混凝土结构以其承载力高、自重轻、施工方便等优点被广泛应用于工程实践当中。然而，当钢管径厚比较大时，尤其当钢管截面为非圆形时，钢管对内部核心混凝土的约束能力相对较弱。针对此不足，有学者提出将钢管混凝土柱与FRP约束混凝土柱相结合，形成带FRP约束芯柱的钢管混凝柱，利用FRP约束芯柱优越的受压承载力及变形能力，提升钢管混凝土柱的受压性能。然而，上述带FRP约束芯柱钢管混凝柱依然存在如下不足：钢管容易发生局部屈曲破坏；此外，由于钢管外露，其耐腐蚀性能及耐火性能存在不足。

ECC(Engineered Cementitious Composite)是近几十年快速发展的纤维增韧水泥基复合材料之一，具有超强的裂缝控制能力、抗弯韧性、抗疲劳性及耐久性。目前，ECC已经成功应用到世界各国的多个工程实践当中并取得了较好的效果。由于材料中含有短切纤维，能够起到很好的桥联作用，不仅提供了超高的拉伸应变能力，还保证了材料的整体传力性能不被削弱。除此之外，研究还表明，ECC中的PVA纤维在火灾高温下逐渐熔融形成联通孔隙，有利于内部水蒸气压力的释放，使材料不易发生爆裂，保持其完整性。因此，ECC的使用不但能增强结构的安全性，还能增强结构的耐久性及耐火性能。此外，配制ECC 所需要的材料中大量使用了工业废料，因此ECC是一种绿色、环保的建筑材料。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种提高受力性能、耐火性能、耐久性的带ECC增强保护层及FRP约束混凝土芯柱的钢管混凝土柱。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

带ECC增强保护层及FRP约束混凝土芯柱的钢管混凝土柱，包括从外向内依次设置的ECC层、钢管层、混凝土层、FRP管层、核心混凝土芯柱。优选的，ECC层的厚度为5-50mm，钢管层的厚度为2-30mm，混凝土层的厚度为 20-200mm，FRP管层的厚度为1-20mm，核心混凝土芯柱的外径为50-1000mm。

作为一种优选，ECC层通过浇筑的方式设置在钢管层的外侧，混凝土层通过浇筑的方式设置在钢管层和FRP管层之间，核心混凝土芯柱通过浇筑的方式设置在FRP管层的内侧。

作为一种优选，ECC层内设置增强网格；增强网格为纤维编织网、FRP(Fiberreinforced polymer)网格、钢丝网中的一种或者多种组合。

作为一种优选，钢管层的外侧固定焊钉，焊钉成矩形阵列排列，焊钉之间的距离为增强网格的格间距的整数倍；增强网格通过铁丝绑在焊钉上。

作为一种优选，ECC层等厚度的包裹在钢管层的外侧，或ECC层变厚度的包裹在钢管层的外侧。

作为一种优选，钢管层的横截面为圆形、椭圆形、长方形或正多边形；FRP 管层的横截面为圆形、椭圆形、长方形或正多边形。

作为一种优选，ECC层、钢管层、FRP管层的横截面的几何形心重合。