CN103015630A

CN103015630A - 一种内置pvc管增强外包钢混凝土组合柱

Info

Publication number: CN103015630A
Application number: CN2012105385815A
Authority: CN
Inventors: 徐金俊; 陈宗平; 薛建阳
Original assignee: Guangxi University
Current assignee: Guangxi University
Priority date: 2012-12-13
Filing date: 2012-12-13
Publication date: 2013-04-03

Abstract

一种内置PVC管增强外包钢混凝土组合柱，包括一根PVC管混凝土、纵向角钢、连接钢缀条和普通混凝土，PVC管混凝土埋置于外包钢混凝土柱截面的中心，柱的每个角都有一根纵向角钢，纵向角钢之间有连接钢缀条连接，在混合柱截面的剩余空间内浇筑普通混凝土。采用PVC管混凝土的显著优点是可提高一般普通混凝土柱的承载能力和混凝土的耐久性能，有效防止结构柱在不良环境时有害物质的侵蚀，且价格低廉、节约钢材、降低造价。本发明比型钢混凝土柱或钢管混凝土柱可大大减少钢材的消耗；且PVC管材相对于钢材具有价廉、不易生锈，抗腐蚀性好、耐久性能好的特点，有优质性价比，节约大量建设成本。

Description

一种内置PVC管增强外包钢混凝土组合柱

技术领域

本发明涉及钢与混凝土组合结构及混合结构、特别是一种内置PVC管增强外包钢混凝土组合柱。

背景技术

随着现代高层、大跨及重载结构的发展，为了满足整体结构承载力的需要，传统的钢筋混凝土结构势必要加大构件的截面尺寸，导致的后果是结构的自重增加，由此而加大地震反应。特别是作为承重的柱子，其承载力的高低决定了其上各种功能的发挥，如建筑楼屋面荷载的设计布置；同时，为了满足建筑空间的需求，减小柱子的截面尺寸是一种有效的途径。因此，这就要求寻找一种既是承载能力高、又是抗震延性好的结构柱来满足上述需求。

目前，国内外研究者提出了一种承载能力好、抗震性能优良的新型结构-钢管混凝土结构，其特点在于外包的钢管将内部混凝土有效地约束，从而使得混凝土的力学性能得到改善，不仅承载能力大大提高，而且由于截面的高配钢率使柱子的延性得到提高。但是，此类结构受到截面配钢率的影响较大，截面含钢率大时，钢管混凝土的承载能力和抗震延性提高较大，但也大大增加了钢材的消耗和提高了建设成本。为了降低造价和节约钢材，国家相关部门很早便提出了“以塑代钢”的政策，鼓励建设单位大力发展塑料管材用于土建工程中。

聚氯乙烯（PVC）管材普遍应用于雨（落）水管以及地下排污水管等设施中。由于其具有质轻、价廉、抗腐蚀性好等特性，PVC管的应用范围将会越来越广泛。与钢管混凝土相似，将混凝土和PVC管材相结合，从而构成PVC管混凝土，部分或全部代替钢管混凝土，以此达到节约钢材的目的。

在组合结构领域，外包钢混凝土结构技术是一种新近发展的建筑结构设计与加固技术，其特点是具有较高的承载力，良好的抗震延性，且外包钢混凝土柱易于与框架梁连接，具有节点构造方便的优点。鉴于此，有必要设计一种新的构件组合方法，将PVC管混凝土与外包钢混凝土柱有效地结合，使之不仅达到提高柱子承载力的目的，同时又满足其延性需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种内置PVC管增强外包钢混凝土组合柱，通过对矩形截面柱的核心混凝土进行双重约束，从而提高结构柱的承载能力，并满足其延性需求。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

一种内置PVC管增强外包钢混凝土组合柱，其特征是包括一根PVC管混凝土、纵向角钢、连接钢缀条和普通混凝土，PVC管混凝土埋置于外包钢混凝土柱截面的中心，柱的每个角都有一根纵向角钢，纵向角钢之间有连接钢缀条连接，在混合柱截面的剩余空间内浇筑混凝土。

所用的混凝土为普通混凝土，其配制方法同我国相关规范标准。

PVC管混凝土由PVC圆管及浇灌在管中的混凝土组成。

结构柱四个角上的纵向角钢与连接钢缀条组成的钢箍骨架，与内在混凝土一同承受截面的轴向荷载。

采用本发明的技术方案，有如下显著优点：

1）PVC管混凝土的应用，可以提高混凝土柱的承载能力；

2）PVC管包裹一部分混凝土，可以提高混凝土的耐久性能，改善混凝土的长期性能，可以有效防止结构柱在不良环境时有害物质的侵蚀；

3）PVC材料价格低廉，PVC管混凝土的应用具有节约钢材、降低造价的优势；

4）PVC管混凝土被包裹于外包钢混凝土之间，可以有效约束该内部小柱的横向变形，进一步提高其承载能力，具有双重约束效应。

在不降低承载力的情况下，与型钢混凝土（SRC）柱或钢管混凝土（CFS）柱相比，本发明可大大减少钢材的消耗；且PVC管材相对于钢材具有价廉、不易生锈、抗腐蚀性好、耐久性能好的特点，有优质性价比，节约大量建设成本；

附图说明

图1为一种内置PVC管增强外包钢混凝土组合柱的横截面示意图；

图2为图1的内置PVC管增强外包钢混凝土组合柱的各组合部件的空间示意图。

图中：1-PVC管 2-内置混凝土 3-外部混凝土 4纵向角钢、5-横向缀条

具体实施方式

PVC管为采用聚氯乙烯（Poly Vinyl Chloride，PVC）作为材质的圆形管材，其材料具有加工性能良好、制造成本低、耐腐蚀、绝缘等良好特性，同时具有相对优良的几何稳定性和较好的物理力学性能，其拉伸屈服强度≥40MPa，弹性模量约为2749MPa。

当组合柱应用于小高层或高层建筑的底层柱或底下几层柱时，因上部传来的荷载（包括弯矩、剪力和轴力）较大，特别是轴向力对柱截面尺寸的影响，以及为了满足建筑结构抗震所需的轴压比限值的要求，必须要求柱截面具有极高的承载能力。提高承载力的有效手段主要是通过扩大PVC管管径，增大PVC管混凝土中的PVC管和内置混凝土面积之和与组合柱全截面的面积比。

当组合柱为某建筑的上部结构柱时，由于上部荷载相对较小，考虑到适当节约混凝土材料和降低施工成本，可沿建筑高度方向适当减小柱截面尺寸，可通过下述手段来满足承载力要求：1）当较多地减小柱截面尺寸时，可相对增大PVC管混凝土截面比例；2）同时减少小柱截面和组合柱全截面的几何尺寸，但各部分截面比例可保持不变。若为了考虑施工方便，在不改变柱截面尺寸的前提下，可通过缩小PVC管管径的办法来适当降低截面的承载力。

内置PVC管增强外包钢混凝土组合柱的施工工艺为：

i向PVC管材1内浇灌混凝土2，从而形成PVC管混凝土。该小柱的制作可在施工现场或专业化企业生产。为了提高施工进度和加大混凝土的配制、浇筑及养护的可靠性，实行专业化生产可有效保证其结构的强度。

ii按照柱截面的要求，将纵向角钢4采用连接钢缀条5绑扎成一个钢箍骨架，且满足一定含钢率。该钢箍骨架的布置宽度要求大于PVC管1的外径，并满足一定的间距要求，使其受力更加合理，具有较好的约束效应。

iii将PVC管混凝土小柱埋置于组合柱截面的中心，四周支模后在截面的剩余空间内浇筑混凝土3，从而形成内置PVC管增强外包钢混凝土组合柱。

Claims

1.一种内置PVC管增强外包钢混凝土组合柱，其特征是包括一根PVC管混凝土、纵向角钢、连接钢缀条和普通混凝土，PVC管混凝土埋置于外包钢混凝土柱截面的中心，柱的每个角都有一根纵向角钢，纵向角钢之间有连接钢缀条连接，在混合柱截面的剩余空间内浇筑混凝土。

2.如权利要求1所述的内置PVC管增强外包钢混凝土组合柱，其特征是所用的混凝土为普通混凝土，其配制方法同我国相关规范标准。

3.如权利要求1所述的内置PVC管增强外包钢混凝土组合柱，其特征是PVC管混凝土由PVC圆管及浇灌在管中的混凝土组成。

4.如权利要求1所述的内置PVC管增强外包钢混凝土组合柱，其特征是结构柱四个角上的纵向角钢与连接钢缀条组成的钢箍骨架，与内在混凝土一同承受截面的轴向荷载。