配并束螺旋箍筋方钢管高强混凝土柱制造技术

本发明专利技术公开配并束螺旋箍筋方钢管高强混凝土柱，包括方钢管、螺旋箍筋、纵筋和高强混凝土；螺旋箍筋有四个，两两相交，在相交区域及螺旋箍筋内边沿纵向绑扎或焊接多根纵筋，形成并束螺旋箍筋钢筋笼；并束螺旋箍筋钢筋笼置于方钢管内，方钢管内腔浇筑高强混凝土。本发明专利技术配并束螺旋箍筋方钢管高强混凝土柱构造简单、施工方便、延性好、承载力高且抗震性能优越，适用于超高层建筑、工业重型厂房及大跨桥梁的桥墩。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于建筑结构的竖向承重构件，具体涉及配并束螺旋箍筋方钢管高强混凝土柱。
技术介绍
在土木工程领域中，建筑材料及材料组合形式出现了多样性发展，其中最广泛采用的材料为钢材与混凝土，按钢材与混凝土组合形式的不同分为钢筋混凝土、型钢混凝土、钢管混凝土主要三种，按混凝土强度，混凝土分为普通混凝土和高强混凝土。配螺旋箍筋钢筋混凝土属于钢筋混凝土，主要用于圆形框架柱和桩基。螺旋箍筋钢筋混凝土的特点在于：当柱受压时螺旋箍筋可以对混凝土产生较强的横向约束力，能有效改善混凝土的延性，并能在一定范围提高柱子的承载力，螺旋箍筋钢筋混凝土的这一特点类似于钢管混凝土。此外，螺旋箍筋钢筋笼有制作方便，施工速度快的优点，使其在桩基础领域获得广泛应用。但是，《混凝土结构设计规范》(GB50010-2012)对配螺旋箍筋的钢筋混凝土柱的设计给出了一些限制条件，柱的长宽比L/D≤12，并且不考虑螺旋箍筋外部混凝土的强度。这是因为，柱子主要承受轴向荷载时螺旋箍筋才能发挥其约束作用，且其仅对螺旋箍筋内部的混凝土产生约束。钢管混凝土主要分圆、方两种截面形式。圆钢管混凝土特点：圆钢管对其内部的核心混凝土约束强，使得圆钢管混凝土具承载力高、延性好和抗震性能优越等优点，但圆形截面又使其具有不利建筑空间布置、节点复杂等不足。方钢管混凝土特点：相比圆钢管混凝土方钢管混凝土的承载力和延性稍差一些，但其具有建筑空间布置方便、节点构造相对简单且更受业主和建筑师青睐等优点。总体来说，圆钢管混凝土与方钢管混凝土各自的优缺点具有互补性。如何有效地将两者的特点融合，取长补短，以形成力学性能优越、综合经济效益优良的新型结构形式，将是一个具有创新性的技术思路。相比普通混凝土，高强混凝土的典型特点是：强度高，延性差，容易发生脆性破坏。应用高强混凝土的意义在于其可以有效减少建筑材料用量，节约资源，符合可持续发展线路。如何有效改善高强混凝土的延性是高强混凝土进一步推广应用的关键技术问题之一。目前，超高层建筑、大跨桥梁的规模不断增加，引起了结构构件的尺寸不断增大，对于大截面钢管混凝土柱，其内部混凝土收缩问题变得尤为突出。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种构造简单、施工方便、延性好、承载力高且抗震性能优越的配并束螺旋箍筋方钢管高强混凝土柱。本专利技术以如下技术方案解决上述技术问题：配并束螺旋箍筋方钢管高强混凝土柱，包括方钢管、螺旋箍筋、纵筋和高强混凝土；螺旋箍筋有四个，两两相交，在相交区域和螺旋箍筋内边沿纵向绑扎或焊接多根纵筋，形成并束螺旋箍筋钢筋笼；并束螺旋箍筋钢筋笼置于方钢管内，方钢管内腔浇筑高强混凝土。方钢管为热轧成型，或由钢板焊接成型。所述方钢管的截面边长不小于1000mm。所述螺旋箍筋的螺距为50mm～200mm，且小于螺旋直径的五分之一。所述高强混凝土的强度等级不小于C50。本专利技术的实质性特点和优点在于：1)与钢筋混凝土柱相比，在施工阶段，外部方钢管可充当模板和临时支撑，节省额外的脚手架和支模工序，并节约对应的施工费用。2)与钢管混凝土柱相比，当意外发生严重火灾，火灾中的高温作用使外部钢管失效时，内部的并束螺旋箍筋依然能有效地约束内部的混凝土，延缓甚至防止结构倒塌，并且也方便灾后的修复加固。3)与普通高强混凝土密配箍筋钢筋混凝土柱相比，并束螺旋箍筋的大部分加工工序可由现有的机械自动完成，比现有复合箍筋的制作要方便快捷；并束螺旋箍筋和方钢管对内部高强混凝土的多重约束效果，要比现有的复合箍筋的约束效果好。4)对大截面钢管混凝土柱，束螺旋箍筋能有效控制内部混凝土收缩徐变的问题。综上，本专利技术配并束螺旋箍筋方钢管高强混凝土柱克服了大截面钢管混凝土中混凝土收缩、高强混凝土延性差、钢筋混凝土承载力低等系列问题，具有螺旋箍筋成型方便、钢管混凝土节省模板和高强混凝土强度高的优势，整体构造简单、施工方便、延性好、承载力高，且抗火性能和抗震性能优越，适用于超高层建筑底层柱子、工业重型厂房柱子及大跨桥梁的桥墩。附图说明图1是本专利技术配并束螺旋箍筋方钢管高强混凝土柱的结构示意图；图2是图1的横向剖视示意图。图中：1：螺旋箍筋，2：纵筋，3：高强混凝土，4：方钢管。图3是本专利技术配并束螺旋箍筋方钢管高强混凝土柱与没有配钢筋的方钢管高强混凝土柱的力学性能指标对比曲线图。图中，A：没有配钢筋的方钢管高强混凝土柱的力学性能指标曲线，B本专利技术曲线配并束螺旋箍筋方钢管高强混凝土柱的力学性能指标曲线。具体实施方式下面结合附图和实施例详细介绍本专利技术的实施方式，但不作为对本专利技术保护范围的限制。如图1和图2所示，配并束螺旋箍筋方钢管高强混凝土柱，包括方钢管4、螺旋箍筋1、纵筋2和高强混凝土3；螺旋箍筋1有四个，两两相交，在相交区域和螺旋箍筋1内边沿纵向绑扎或焊接多根纵筋2，形成并束螺旋箍筋钢筋笼；并束螺旋箍筋钢筋笼置于方钢管4内，方钢管4内腔浇筑高强混凝土3。方钢管4边长为2000mm，由壁厚为40mm的钢板焊接成型，钢材强度为Q390；螺旋箍筋1采用直径为16mm的钢筋，纵筋2采用直径为30mm的钢筋，上述钢筋强度等级均为HRB400；螺旋箍筋1的螺距为100mm；高强混凝土3的强度等级为C80。上述配并束螺旋箍筋方钢管高强混凝土柱的制作方法，步骤如下：1)在螺旋箍筋1内边沿焊接数根纵筋2；2)将四个螺旋箍筋1两两相交，在相交区域焊接纵筋2，形成并束螺旋箍筋钢筋笼；3)并束螺旋箍筋钢筋笼置于方钢管4内腔中；5)方钢管4内腔浇筑高强混凝土3，养护成型后即为配并束螺旋筋方钢管高强混凝土柱。对本专利技术的配并束螺旋箍筋方钢管高强混凝土柱和没有配钢筋的方钢管高强混凝土柱分别制作了模型，并进行了力学性能试验。如图3所示，在配并束螺旋箍筋方钢管高强混凝土柱比没有配钢筋的方钢管高强混凝土柱多用了26.8％的钢材条件下，其承载力提高了763kN，增幅为37.1％；A曲线到峰值后，荷载下降了20％，而B曲线没有出现下降段，配并束螺旋箍筋方钢管高强混凝土柱表现出更好的变形性能。由此表明，本专利技术配并束螺旋箍筋方钢管高强混凝土柱的承载力和抗震性能均显著得到提高。本文档来自技高网...

【技术保护点】
配并束螺旋箍筋方钢管高强混凝土柱，其特征在于：包括方钢管、螺旋箍筋、纵筋和高强混凝土；螺旋箍筋有四个，两两相交，在相交区域及螺旋箍筋内边沿纵向绑扎或焊接多根纵筋，形成并束螺旋箍筋钢筋笼；并束螺旋箍筋钢筋笼置于方钢管内，方钢管内腔浇筑高强混凝土。

【技术特征摘要】
1.配并束螺旋箍筋方钢管高强混凝土柱，其特征在于：包括方钢管、螺旋箍筋、纵筋和
高强混凝土；螺旋箍筋有四个，两两相交，在相交区域及螺旋箍筋内边沿纵向绑扎或焊接多
根纵筋，形成并束螺旋箍筋钢筋笼；并束螺旋箍筋钢筋笼置于方钢管内，方钢管内腔浇筑高
强混凝土。
2.根据权利要求1所述的配并束螺旋箍筋方钢管高强混凝土柱，其特征在于：方钢管为
热轧成型，或由钢板焊接成型。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宗平，经承贵，陈德来，陈德钊，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西;45