專利名稱:內(nèi)置十形超高性能混凝土型材增強普通混凝土組合柱的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種內(nèi)置十形超高性能混凝土型材增強普通混凝土組合柱，包括矩形截面混凝土柱，矩形截面混凝土柱內(nèi)配置十形超高性能混凝土(UHPC)型材，十形超高性能混凝土型材由正交兩道腹板以及垂直于腹板端部的四個翼緣組成。本實用新型能局部利用混凝土自約束功能，替代鋼材對混凝土的約束作用，節(jié)約鋼材并降低造價；相比于鋼材與混凝土的組合，超高性能混凝土與普通混凝土結(jié)合后可減小材料間的橫向變形差，提高構(gòu)件的組合效果并有利于承載能力的發(fā)揮，具有結(jié)構(gòu)簡單、材料新穎、性能優(yōu)越、適應(yīng)建筑工業(yè)化生產(chǎn)等特點。
【專利說明】
內(nèi)置十形超高性能混凝土型材増強普通混凝土組合柱
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于建筑工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種內(nèi)置十形超高性能混凝土型材增強普通混凝土組合柱。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)柱作為一種量大面廣的豎向承重構(gòu)件，其在各類建筑工程和橋梁工程中發(fā)揮了重要作用。然而面對高速發(fā)展的經(jīng)濟需求，全球普遍出現(xiàn)人口聚集區(qū)域化、城市用地緊張等局面，這就向城市規(guī)劃者和建設(shè)者提出了更為苛刻的要求，即如何在有限的生存環(huán)境下提高人居生活質(zhì)量并緊跟城市發(fā)展的步伐。因此，高層及超高層建筑、重載橋梁等重要生命線工程應(yīng)運而生，這勢必對傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)柱產(chǎn)生巨大的沖擊，其主要為鋼筋混凝土柱的承載能力有限、抗震性能較差、耐久性能不良等缺陷，如此便限制了這類構(gòu)件在上述結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。
[0003]為了滿足結(jié)構(gòu)承載能力的需求，諸多增強型措施被用于鋼筋混凝土柱，這些措施主要包括提高混凝土強度(如采用高強混凝土)、增加含鋼率(如采用型鋼混凝土)以及使用約束混凝土 (如鋼管混凝土)等。高強混凝土雖然能提高柱本身的承載能力，但高強混凝土的脆性對結(jié)構(gòu)柱的抗震性能十分不利。當(dāng)然約束混凝土能有效解決這類技術(shù)難題，然而另一個問題也隨之產(chǎn)生，即使用鋼管混凝土?xí)r鋼管在節(jié)點處的構(gòu)造將是影響結(jié)構(gòu)整體性能的關(guān)鍵，而鋼管混凝土節(jié)點的工藝技術(shù)十分復(fù)雜，其性能難以得到有效保證;此外，鋼管與混凝土之間容易出現(xiàn)粘脫現(xiàn)象，削弱鋼管對混凝土的約束作用，組合效果變差。顯然，內(nèi)置的型鋼可以在這方面彌補相應(yīng)的不足，但在鋼材使用量上則顯得不夠經(jīng)濟，同時型鋼混凝土結(jié)構(gòu)對環(huán)境的耐久性能、耐腐蝕性能要求較高，一旦型鋼產(chǎn)生較大的銹蝕，銹脹必然引起混凝土開裂等現(xiàn)象，這類后果十分嚴(yán)重。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種構(gòu)造簡單、施工便捷、性能優(yōu)良、經(jīng)濟節(jié)約的內(nèi)置十形超高性能混凝土型材增強普通混凝土組合柱。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案:內(nèi)置十形超高性能混凝土型材增強普通混凝土組合柱，包括矩形截面混凝土柱，矩形截面混凝土柱內(nèi)配置十形超高性能混凝土型材，十形超高性能混凝土型材由正交兩道腹板以及垂直于腹板端部的四個翼緣組成。
[0006]腹板位于混凝土柱矩形截面的中軸線上。
[0007]翼緣與混凝土柱矩形截面對應(yīng)各邊相互平行。
[0008]十形超高性能混凝土型材由超高性能混凝土饒筑成型。
[0009]針對現(xiàn)有鋼筋混凝土柱存在的不足，發(fā)明人設(shè)計了一種內(nèi)置十形超高性能混凝土型材增強普通混凝土組合柱，包括矩形截面混凝土柱，矩形截面混凝土柱內(nèi)配置十形超高性能混凝土型材，十形超高性能混凝土型材由正交兩道腹板以及垂直于腹板端部的四個翼緣組成。
[0010]本實用新型通過兩方面實現(xiàn)了傳統(tǒng)鋼筋混凝土柱承載能力的大幅度提高:
[0011]〈1>使用高致密性和高強度的超高性能混凝土作為混凝土柱的內(nèi)部增強材料，成為其內(nèi)普通混凝土的約束骨架，而這兩個“高”恰恰促使了超高性能混凝土可取代傳統(tǒng)型鋼對混凝土的約束材料，克服了在極端環(huán)境下鋼材易銹蝕的缺陷，也有利于節(jié)約鋼材并降低工程造價和后期維護所需的費用。
[0012]〈2>超高性能混凝土沿襲了混凝土可澆注性的特點，將其澆筑成由腹板和翼緣構(gòu)成的十形截面型材，并對由型材包圍在內(nèi)的混凝土進行了有效地分區(qū)，形成了 4個獨立的束狀單元柱，而更小的柱體截面可發(fā)揮約束緊致的作用，增強柱的承載能力。
[0013]總之，本實用新型充分利用混凝土自約束功能(超高性能混凝土約束普通混凝土)，充分發(fā)揮混凝土材料間橫向變形系數(shù)相近的特色，以此取代鋼材對混凝土的約束作用，節(jié)約鋼材并降低造價;基于超高性能混凝土優(yōu)良的密實性、可澆筑性以及高強度，具有結(jié)構(gòu)簡單、材料新穎、性能優(yōu)越等特點。此外，通過預(yù)制超高性能混凝土型材可實現(xiàn)建筑工業(yè)化的要求，同時輕薄高強的超高性能混凝土有利于機械化吊裝，能有效加快施工進度。
【附圖說明】

[0014]圖1是本實用新型內(nèi)置十形超高性能混凝土型材增強普通混凝土組合柱柱體骨架(十形超高性能混凝土型材)示意圖。
[0015]圖2是本實用新型內(nèi)置十形超高性能混凝土型材增強普通混凝土組合柱空間立體示意圖。
[0016]圖1和圖2中:I腹板一，2腹板二，3翼緣一，4翼緣二，5翼緣三，6翼緣四，7普通混凝土。
【具體實施方式】
[0017]基本結(jié)構(gòu)
[0018]如圖1和圖2所示，本實用新型的內(nèi)置十形超高性能混凝土型材增強普通混凝土組合柱，包括矩形截面混凝土柱，矩形截面混凝土柱內(nèi)配置十形超高性能混凝土型材，十形超高性能混凝土型材由正交兩道腹板以及垂直于腹板端部的四個翼緣通過澆筑超高性能混凝土而成。腹板位于柱矩形截面的中軸線上，而翼緣與柱截面各邊相互平行。
[0019]設(shè)計原理
[0020]如圖1所示，在矩形截面混凝土柱中配置十形超高性能混凝土型材，十形超高性能混凝土型材由兩道腹板及其四個翼緣組成。其中，腹板一和腹板二分別位于矩形截面柱兩正交中軸線上，在各腹板端部設(shè)置翼緣一、翼緣二、翼緣三和翼緣四，并分別垂直各自的腹板，由此將除超高性能混凝土型材保護層外的矩形截面分割成四個更小的矩形截面，且四個小矩形截面的面積相等；由超高性能混凝土翼緣和腹板組成的十形骨架將其內(nèi)的普通混凝土約束，而十形超高性能混凝土骨架是在預(yù)制構(gòu)件廠生產(chǎn)的，并采用蒸汽養(yǎng)護后成型生產(chǎn)使用。
[0021]I)首先在預(yù)制構(gòu)件廠支模形成如圖1所示的十形骨架，骨架的兩道腹板相互正交，骨架的四個翼緣分別位于腹板的端部并相互垂直，之后向腹板和翼緣中澆筑超高性能混凝土并采用蒸汽養(yǎng)護成型；
[0022]2)將十形超高性能混凝土型材骨架吊裝至框架結(jié)構(gòu)中的特定位置，采用預(yù)埋連接件將十形骨架與基礎(chǔ)或下部樓層進行連接；
[0023]3)將柱支好模后，向其中剩余空間澆筑普通混凝土即得。
[0024]綜上所述，本實用新型應(yīng)用超高性能混凝土作為普通混凝土柱構(gòu)件的內(nèi)部增強材料，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0025]I)對矩形截面局部分區(qū)后，每一個束狀單元可等效為一個分體柱，而各束狀分體柱又是通過腹板和翼緣的超高性能混凝土薄板聯(lián)系在一起，即連體內(nèi)有分體，這樣便形成一個又獨立又統(tǒng)一的截面形式；
[0026]2)超高性能混凝土 (UHPC)是一種高強度、高模量、高延性的超高性能纖維增強水泥復(fù)合材料，UHPC還具有相當(dāng)高的致密性，抗?jié)B系數(shù)很高，水分基本不易透過UHPC進入內(nèi)部普通混凝土。如果用UHPC代替普通混凝土結(jié)構(gòu)，通?？梢圆捎幂^小的板厚，降低結(jié)構(gòu)自重，從而降低工程造價。因此以超高性能混凝土取代鋼材；
[0027]3)可將由超高性能混凝土澆筑而成的十形骨架作為預(yù)制構(gòu)件在工廠實現(xiàn)建筑工業(yè)化生產(chǎn)，保證超高性能混凝土的澆筑和養(yǎng)護質(zhì)量，加快施工進度，有利于節(jié)約綜合費用；
[0028]4)超高性能混凝土擁有比普通混凝土更加優(yōu)越的抗拉強度、抗壓強度和耐久性能，能顯著提高矩形柱的承載能力和耐腐蝕性，在極端環(huán)境下采用此類構(gòu)件也能保證其力學(xué)性能的發(fā)揮，對于實現(xiàn)混凝土自約束功能具有良好的應(yīng)用前景。
【主權(quán)項】
1.一種內(nèi)置十形超高性能混凝土型材增強普通混凝土組合柱，包括矩形截面混凝土柱，其特征在于:所述矩形截面混凝土柱內(nèi)配置十形超高性能混凝土型材;所述十形超高性能混凝土型材由正交兩道腹板以及垂直于腹板端部的四個翼緣組成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置十形超高性能混凝土型材增強普通混凝土組合柱，其特征在于:所述腹板位于混凝土柱矩形截面的中軸線上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置十形超高性能混凝土型材增強普通混凝土組合柱，其特征在于:所述翼緣與混凝土柱矩形截面對應(yīng)各邊相互平行。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)置十形超高性能混凝土型材增強普通混凝土組合柱，其特征在于:所述十形超高性能混凝土型材由超高性能混凝土饒筑成型。
【文檔編號】E04C3/34GK205712739SQ201620345228
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月22日
【發(fā)明人】徐金俊, 陳宗平
【申請人】廣西大學(xué)