损伤可控的钢管混凝土叠合柱及其制作方法技术

本发明专利技术涉及结构工程技术领域，公开了一种损伤可控的钢管混凝土叠合柱及其制作方法，该叠合柱包括钢管和钢筋笼，所述钢管设置在所述钢筋笼内，且二者之间的空间内浇筑第一混凝土锚固，所述钢筋笼由锚固在所述第一混凝土内的纵筋和箍筋连接构成，其特征在于，所述纵筋包括第一纵筋和第二纵筋，所述第一纵筋的强度低于所述第二纵筋的强度，且所述第二纵筋为外表面具有弱粘结特性的钢筋。本发明专利技术的损伤可控的钢管混凝土叠合柱能够提供二次刚度，控制残余位移，实现损伤的可控性。

Damage controlled concrete filled steel tubular composite column and its making method

The invention relates to the field of structural engineering technology, and discloses a damage-controllable concrete filled steel tubular composite column and a manufacturing method thereof. The composite column comprises a steel tube and a steel cage, the steel tube is arranged in the steel cage, and a first concrete anchorage is poured into the space between the two, the steel cage is anchored by the first mixing. The longitudinal reinforcing bar in the concrete is characterized in that the longitudinal reinforcing bar includes the first longitudinal reinforcing bar and the second longitudinal reinforcing bar, the strength of the first longitudinal reinforcing bar is lower than that of the second longitudinal reinforcing bar, and the second longitudinal reinforcing bar is a reinforcing bar with weak bonding property on the outer surface. The damage controllable concrete filled steel tubular composite column of the invention can provide secondary stiffness, control residual displacement and realize damage controllability.

【技术实现步骤摘要】
损伤可控的钢管混凝土叠合柱及其制作方法
本专利技术涉及结构工程
，特别是涉及一种损伤可控的钢管混凝土叠合柱及其制作方法。
技术介绍
随着我国建筑工业的迅速发展，高层及大型复杂建筑结构对钢材和混凝土的性能要求越来越高。在高层和大型复杂建筑结构中，柱是关键的竖向承重构件，因此研制抗震性能好且具有高恢复性的柱是高层及大型复杂建筑抗震减灾设计的核心问题。高强混凝土作为一种新的建筑材料，具有抗压强度高、抗变形能力强、耐久性好的优点，被广泛的应用在柱的制作中。但高强混凝土也存在延性较差的缺点，为此发展钢纤维混凝土可有效改善高强混凝土的延性不足。另外有效的使用高强钢筋和高强型钢，也可改善高强混凝土承重构件的延性，提高其抗震耗能能力和震后可恢复性能。钢管混凝土叠合柱是一种以钢管混凝土柱为芯柱，在钢管外围绑扎钢筋并现浇混凝土而成的组合构件。叠合柱具有承载力高、刚度大、良好的抗火性能和变形能力等诸多优点，在实际工程中应用较为广泛。然而，由于房屋建筑遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震作用时，钢筋混凝土柱往往损伤严重，震后残余变形大，震后需修复加固或拆除重建。对于超高层建筑和大型复杂建筑，地震后若不能很快恢复结构功能，不但会造成巨大的经济损失，而且会对震后的社会安定、正常生产生活造成严重的影响。在分析了传统的钢筋混凝土结构在地震作用下性能和经济效益的基础上，有科研人员提出损伤可控结构，损伤可控结构是指在地震等灾害作用下结构损伤不会过度发展，灾后能在合理的技术条件和经济条件下经过修复即可恢复其预期功能的结构。因此，在保证建筑结构具有足够抗震能力的前提下，研究具备损伤可控、较高恢复性能的钢筋混凝土叠合柱是十分必要的。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的钢管混凝土柱延性差、震后残余变形大、修复困难的问题，提供一种损伤可控的钢管混凝土叠合柱及其制作方法。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种损伤可控的钢管混凝土叠合柱，包括钢管和钢筋笼，所述钢管设置在所述钢筋笼内，且二者之间的空间内浇筑第一混凝土锚固，所述钢筋笼由锚固在所述第一混凝土内的纵筋和箍筋连接构成，所述纵筋包括第一纵筋和第二纵筋，所述第一纵筋的强度低于所述第二纵筋的强度，且所述第二纵筋为外表面具有弱粘结特性的钢筋。进一步地，相邻两个所述第一纵筋之间设置多个所述第二纵筋，相邻两个所述第二纵筋、或所述第一纵筋与第二纵筋之间分别通过所述箍筋连接固定；或相邻两个所述第二纵筋之间设置多个所述第一纵筋，相邻两个所述第一纵筋、或所述第一纵筋与所述第二纵筋之间分别通过所述箍筋连接固定。进一步地，所述钢筋笼由纵筋和箍筋连接构成长方体型或多边体型；所述第一纵筋设置在所述钢筋笼的对角处，所述第二纵筋设置在所述钢筋笼的边上；所述钢筋笼的每条边上的第二纵筋与相邻边上的所述第二纵筋通过所述箍筋连接固定。进一步地，所述第一纵筋为高强钢筋，其强度等级包括HRB500级或HRB600级；所述第二纵筋为外表面具有弱粘结特性的超高强钢筋，其屈服强度在1200MPa以上。进一步地，所述第二纵筋为光面超高强钢筋；或所述第二纵筋为外表面具有弱粘结性涂层的超高强钢筋。进一步地，所述钢管内浇筑有第二混凝土，且所述第二混凝土为高强混凝土；所述第一混凝土为钢纤维混凝土。进一步地，所述第一混凝土内掺杂的钢纤维占所述第一混凝土的体积率低于或等于2％。进一步地，所述第一混凝土的强度等级为C60-C80，所述第二混凝土的强度等级为C60-C100。本专利技术还提供了一种损伤可控的钢管混凝土叠合柱的制作方法，包括以下步骤：步骤S1：将预制的钢管锚固在基础内；步骤S2：将第一纵筋和第二纵筋分别设置在所述钢管的外围，并用过箍筋绑扎为一体形成钢筋笼；其中，所述第一纵筋的强度低于所述第二纵筋的强度，且所述第二纵筋为外表面具有弱粘结特性的钢筋；步骤S3：在所述钢筋笼外搭架模板，并在钢管与钢筋笼之间的空间内浇筑第一混凝土，在所述钢管内浇筑第二混凝土；步骤S4：拆模养护，形成损伤可控的钢管混凝土叠合柱。(三)有益效果本专利技术提供的一种损伤可控的钢管混凝土叠合柱及其制作方法，该钢管混凝土叠合柱中构成钢筋笼的纵筋采用两种强度不同的第一纵筋和第二纵筋，且第二纵筋为外表面具有弱粘结特性的钢筋，一方面第一纵筋能维持混凝土的浇筑强度，另一方面第二纵筋由于其表面的弱粘结性，会导致第二纵筋与混凝土之间的粘结力变小，变形相对独立，约束变小，其变形能力能够得以充分发挥，从而减少混凝土的受拉变形，控制混凝土裂缝开展、减小裂缝宽度，同时由于第二纵筋的强度高于第一纵筋，第二纵筋的弹性段较长，当第一纵筋在地震作用下发生屈服时第二纵筋仍处于弹性段，能够提供二次刚度，控制残余位移，实现钢管混凝土叠合柱的损伤可控性。附图说明图1为本专利技术的一种损伤可控的钢管混凝土叠合柱的结构示意图；图2为图1的损伤可控的钢管混凝土叠合柱的俯视结构示意图；图3为图1的损伤可控的钢管混凝土叠合柱的主视结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。图1给出了本专利技术的一种损伤可控的钢管混凝土叠合柱的结构示意图。本专利技术实施例提供的一种损伤可控的钢管混凝土叠合柱，如图1所示，包括：钢管1和钢筋笼2，所述钢管1设置在所述钢筋笼2内，且二者之间的空间内浇筑第一混凝土3锚固，所述钢筋笼2由锚固在所述第一混凝土3内的纵筋21和箍筋22连接构成，所述纵筋21包括第一纵筋211和第二纵筋212，所述第一纵筋211的强度低于所述第二纵筋212的强度，且所述第二纵筋212为外表面具有弱粘结特性的钢筋。其中，钢管1可采用强度等级Q345以上的钢材制成，可以为长方体柱型或圆柱体型，本实施例对此不作限定；钢筋笼2由若干纵筋21通过箍筋22绑扎形成的笼状结构，钢管1可处在钢筋笼2所围成的区域内的任意地方，优选设置在钢筋笼2的中心处。钢筋笼2由若干个纵筋21通过箍筋22绑扎为一体形成，可以为长方体型、多边体型或圆柱体型，本实施例对此不作限定；其中，纵筋21包括第一纵筋211和第二纵筋212，第一纵筋211可为抗震中常用的高强钢筋，优选强度等级包括HRB500级或HRB600级的高强钢筋，第二纵筋212的强度较第一纵筋211高，可以为超高强钢筋，所述超高强钢筋为屈服强度在1200MPa以上的钢筋，但不限于此。第一纵筋211和第二纵筋212分别可以为圆钢筋或方钢筋，本实施例对纵筋21的形状和数量不作具体限定。第二纵筋212的外表面可以为光面，比如所述第二纵筋212为光面钢筋，光面钢筋的外表面与第一混凝土3之间具有弱粘结性，其他能够与第一混凝土3之间产生弱粘结力的钢筋、或者在钢筋的表面涂敷弱粘结涂层使钢筋表面产生弱粘结性的钢筋均在本实施例的保护范围之内，其中弱粘结涂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种损伤可控的钢管混凝土叠合柱，包括钢管和钢筋笼，所述钢管设置在所述钢筋笼内，且二者之间的空间内浇筑第一混凝土锚固，所述钢筋笼由锚固在所述第一混凝土内的纵筋和箍筋连接构成，其特征在于，所述纵筋包括第一纵筋和第二纵筋，所述第一纵筋的强度低于所述第二纵筋的强度，且所述第二纵筋为外表面具有弱粘结特性的钢筋。

【技术特征摘要】
1.一种损伤可控的钢管混凝土叠合柱，包括钢管和钢筋笼，所述钢管设置在所述钢筋笼内，且二者之间的空间内浇筑第一混凝土锚固，所述钢筋笼由锚固在所述第一混凝土内的纵筋和箍筋连接构成，其特征在于，所述纵筋包括第一纵筋和第二纵筋，所述第一纵筋的强度低于所述第二纵筋的强度，且所述第二纵筋为外表面具有弱粘结特性的钢筋。2.如权利要求1所述的损伤可控的钢管混凝土叠合柱，其特征在于，相邻两个所述第一纵筋之间设置多个所述第二纵筋，相邻两个所述第二纵筋、或所述第一纵筋与第二纵筋之间分别通过所述箍筋连接固定；或相邻两个所述第二纵筋之间设置多个所述第一纵筋，相邻两个所述第一纵筋、或所述第一纵筋与所述第二纵筋之间分别通过所述箍筋连接固定。3.如权利要求1所述的损伤可控的钢管混凝土叠合柱，其特征在于，所述钢筋笼由纵筋和箍筋连接构成长方体型或多边体型；所述第一纵筋设置在所述钢筋笼的对角处，所述第二纵筋设置在所述钢筋笼的边上；所述钢筋笼的每条边上的第二纵筋与相邻边上的所述第二纵筋通过所述箍筋连接固定。4.如权利要求1所述的损伤可控的钢管混凝土叠合柱，其特征在于，所述第一纵筋为高强钢筋，其强度等级包括HRB500级或HRB600级；所述第二纵筋为外表面具有弱粘结特性的超高强钢筋，其屈服强...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建伟，彭超锋，李翔宇，乔崎云，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11