复合钢筋混凝土柱系统冷成型板形成的C形截面和复合楼承板技术方案

本申请涉及一种钢筋混凝土柱，根据NSR‑10标准和ACI‑318标准，钢筋混凝土柱属于钢筋混凝土类别。其管形通道由具有形成C形截面的冷轧板(CR)的构成，包括一个芯(1)和至少一块垫板(2)，垫板插入柱体内部空间，触及混凝土(4)，该垫板(2)沿其长度包括一系列穿孔(3)，混凝土从孔中穿过，等到混凝土凝固后，则形成协同作业的复合柱，增强钢和混凝土的品质，降低板材的厚度，从而使得产品获得经济可行性。此外，本发明专利技术涉及包括这些C形截面的复合楼承板和限制在管形通道内部空间中的混凝土芯。

C-shaped Section and Composite Floor Bearing Slab Formed by Cold Formed Slab of Composite Reinforced Concrete Column System

This application relates to a reinforced concrete column, which belongs to the category of reinforced concrete according to NSR_10 standard and ACI_318 standard. The tubular passage consists of a cold rolled plate (CR) with a C-shaped cross section, including a core (1) and at least one cushion plate (2). The cushion plate is inserted into the inner space of the column and touches concrete (4). The cushion plate (2) includes a series of perforations (3) along its length. The concrete passes through the holes, and when the concrete solidifies, a cooperative composite column is formed, which enhances the quality of steel and concrete and reduces the quality of the concrete. The thickness of sheet metal makes the product economically feasible. In addition, the present invention relates to composite floor decks comprising these C-shaped sections and concrete cores confined to the inner space of tubular passages.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】复合钢筋混凝土柱系统冷成型板形成的C形截面和复合楼承板
本申请涉及一种钢筋混凝土柱，根据NSR-10标准和ACI-318标准，钢筋混凝土柱属于钢筋混凝土类别。在该类别中，管件由冷轧板(CR)截面构成，该截面与内芯和至少一个向柱子内部空间倾斜的垫板构成楼承板，与混凝土进行不断接触。该垫板包括一系列穿孔，可以允许混凝土从孔中穿过，从而，等到混凝土凝固之后，则形成协同作业的复合柱，增强钢和混凝土的品质，降低板材的厚度，从而使得产品获得经济可行性。本专利技术的楼承板最好为“L”、“C”、“U”形开口楼承板。另外，基于上述柱体，整体和建设性结构系统也属于本申请的一部分。
技术介绍
在建筑领域，混凝土柱和钢结构柱为大众熟知，钢结构柱具有许多优点，可归纳如下：a)因材料的属性：钢，数学分析模型更能代表真实模型，b)因制造和装配过程的工业特性，施工速度更高，c)由于上述原因，使用混凝土等材料，最终成品可以达到极高的质量水平，d)结构重量显着降低，这意味着受地震事件惯性效应的影响降低，e)由于上述原因，属于打基础解决方案的结果，结构的地面载荷较低，f)材料100％可回收。尽管经济全球化，虽然表现较好，但是，特别是在哥伦比亚等钢铁工业发展不足的国家，钢柱的广泛使用仍然处于初期阶段。造成这一现象的原因之一在于成本。一种被广泛熟知和应用的替代方案是建造钢筋混凝土柱和钢柱，这个方案基本上保持了自19世纪末开始使用以来的相同施工工序：a)初步铸铁工序：加固系统的精心制作、塑造和组装，b)木工工序：模板的装配、调整和吊线，c)混凝土浇筑工序：高空工作系统准备，混凝土的浇筑和搅拌，d)等待充分凝固，进行剥离和e)剥离。除了没有显着改进之外，一百多年来几乎保持同一种工序，保留了两种手工艺性质的活动：木材或金属木工和铁匠工序，这些工序具有独特的特点：劳动力投入高，错误风险较高，施工时间较长，因此，导致直接成本和管理成本较高。现在，在结构上，具有应力或弯曲要求的部件在钢型材中更有效。而对于压缩或弯曲压缩的要求并非如此，如图1所示的I型截面，常规截面(典型的钢柱截面)更容易受到扭转屈曲现象的影响，这限制了钢材的抗压缩性能，而对于矩形或圆形截面(典型的钢筋混凝土柱截面)则不存在这种限制。此外，混凝土抗压性能良好，成本较低。上述内容决定，对于柱体的通常要求，钢筋混凝土柱通常比目前应用钢柱的成本更低。另一方面，从结构和功能的角度来看，观察到，必须为钢筋加上混凝土涂层，如NSR-10标准C.1.7.7.1章所述，涂层厚度不得小于40毫米，其基本功能是保护钢筋免受腐蚀，并且，可最终作为短期内热绝缘体，防止发生爆燃事件。作为这种混凝土涂层功能的补充，NSR-10标准：C.10.8.2，C.10.8.3，C.10.8.4：在其中一段中陈述：“C.10.8.2，C.10.8.3，C.10.8.4的基本思路是设计一个适当尺寸的柱体，以承受增加的载荷，然后简单地在设计部分周围添加混凝土，而不增加加固，使其符合C.10.9.1要求的最低比例范围。额外的混凝土不承受载荷。”对于侧面250毫米的方柱，最小涂层面：40毫米，占柱子总截面的54％。总截面的的一多半不具有抗压缩性。为找到这样一种选项，能够将混凝土“完整”截面的压缩性能与钢材的有效抗压结合，但是还能保持钢材建筑系统的快速施工优势，消除钢筋混凝土柱所需的模板工序，生产出复合柱，并且确定了分析和程序模型，并在建筑标准中进行了系统化，例如AISC-LRFD，用于需要使用模板的混凝土芯管或复合截面芯管的使用，例如图1中所示的柱体，该柱体是当前技术的一个例子。ACI-318标准和哥伦比亚NSR-10标准，以及几乎所有国际标准中规定的，以工业工序取代木工和铸铁工序的替代方案，属于复合柱类型，在其内部，柱体内芯为混凝土。在该替代方案中，模板由管件构成，能够实现加固的功能，从而，上述两种工艺工序能够合二为一，主要成分为：工业生产管件。NSR-10标准中C10.13.1章内对复合截面做出如下描述：“......受压缩的复合材料必须包括所有使用结构钢型材纵向加固的元件，以及带有或不带有纵向钢筋的管道或管子。”显然指的是封闭的连续截面。后面的CR10.13.2章规定：“使用负荷-力矩相互作用来计算钢筋混凝土截面阻力的相同规则可以应用于复合截面。混凝土填充管(复合截面)的交互图与ACIDesignHandbook相同.....”。CR.10.13.3和CR.10.13.4章规定了核心混凝土和钢管之间的应力传递系统如下：“......未来传递钢和混凝土之间的应力，在铺设混凝土之前，可以通过焊接在型材或结构管件上的凸起、沉降片或钢筋进行直接连接......”，C.10.13.6.1章规定了最小厚度值和计算方程式，第一个方程式用于矩形或正方形截面的计算，第二个方程式用于圆形截面的计算。在这些方程式中，变量e：长度侧最小厚度；b或直径：D，fy：钢的屈服强度，Es：钢的弹性模量。因此，例如，对于最小指示长度为250毫米的方形截面，利用方程式fy＝413兆帕和Es＝200,000兆帕，墙的最小厚度约为6.55毫米。上述标准构成了复合截面柱应用的基础，显然，复合截面在当前的发展水平严重限制了它们的应用，经济原因如下：·C10.13.1章规定：“......带或不带钢筋的管道或管子.....”指结构管件，壁厚等于或大于6毫米。作为钢筋的替代选择，只配备结构管件导致严重的经济劣势。结构管件的单位重量成本超过钢筋成本的40％。减少使用铸铁工序不能使其成本与应用钢筋的成本持平。·除上述情况外，钢筋的屈服强度大于结构管型材的屈服强度，从而，与钢筋相比，需要更大截面的结构管件，因此结构钢管的消耗量更高，所以其单价高于钢筋单价。·同样，应力传递图：“...通过焊接在型材或结构管件上的凸起、沉降片或钢筋.....”意味着复合截面的这个部件需要额外成本。·除了上述成本外，还需要对表面进行保护处理，防止腐蚀。作为结构系统的稳定性的基本组成部分，对于“加固”管柱或柱体管件，需要进行高性能的表面保护，以保证其使用寿命。·虽然七十年代由CIDECT(国际管材建设发展与研究委员会)在西班牙进行的研究表明，混凝土填充的管件可以在长达90分钟内抵抗温度约为600℃的火灾，还是需要保护加固管件，防止爆燃事件。除了经济问题之外，这种类型的柱体在世界范围内的使用仍然非常局限，因为这种复合截面系统不能有效工作，也就是说，两个部件之间的应力传递：混凝土和钢管件或嵌入式钢型材，为了使截面具有复合性并且协同工作，而结果显示并没有高效率，因为当混凝土凝固后，由于化学反应的特性，将从管件内壁或嵌入型材的表面收缩并分离，消除了两个部件之间的直接接触。实际上，混凝土的抗压强度被忽略，并且该解决方案没有经济效率。作为保证协同工作的替代方案，2010年AISC标准规定使用剪切连接器，以确保混凝土与钢管件或嵌入型材之间的应力传递。在这个问题上，AISC-360-101标准规定“用于传递纵向切口应力的钢锚固件必须沿着载荷引入的长度分布，该长度不能超过嵌入在载荷传递区之上或之下的最小横向面积的两倍。应至少在钢材的两面应用传递纵向切口应力的锚固件，其设置应基本上与钢材截面轴对称。在引入载荷的长本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.由钢板构造的楼承板，其特征在于，包括一个芯(1)和一个或两个垫板(2)，垫板朝向柱体内部空间倾斜，触及混凝土(4)，该垫板(2)沿其长度包括一系列穿孔(3)，穿孔直径范围在25毫米和38毫米之间，两个穿孔中心的间距(L)是穿孔直径的1至2倍。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.02 CO 160541261.由钢板构造的楼承板，其特征在于，包括一个芯(1)和一个或两个垫板(2)，垫板朝向柱体内部空间倾斜，触及混凝土(4)，该垫板(2)沿其长度包括一系列穿孔(3)，穿孔直径范围在25毫米和38毫米之间，两个穿孔中心的间距(L)是穿孔直径的1至2倍。2.根据权利要求1所述的楼承板，其特征在于，钢板是冷轧(CR)型板。3.根据权利要求2所述的楼承板，其特征在于，楼承板由镀锌钢或不锈钢制成。4.根据权利要求1所述的楼承板，其特征在于，板材厚度范围为0.45毫米至3毫米。5.根据权利要求1所述的楼承板，其特征在于，板材为L、C或U形，每个端部都有两个垫板(2)。6.根据权利要求1所述的楼承板，其特征在于，楼承板(1)内芯宽度范围为1毫米至150毫米。7.根据权利要求1所述的楼承板，其特征在于，垫板(2)宽度范围为50毫米至75毫米。8.根据权利要求7所述的楼承板，其特征在于，垫板(2)的宽度为75毫米。9.根据权利要求1所述的楼承板，其特征在于，穿孔(3)沿着垫板(2)等距分布，相对于垫板(2)的侧边缘居中，并且直径范围为25毫米至38毫米。10.根据权利要求9所述的楼承板，其特征在于，穿孔的直径为25mm，并且两个穿孔中心的距离(L)是穿孔直径的1至2倍。11.根据权利要求10所述的楼承板，其特征在于，两个穿孔中心的距离(L)为75毫米，穿孔(3)中心与垫板(2)边缘之间的距离为37.5毫米。12.一种衬板，其特征在于，包括权利要求1至11所述型材构造的管件，以及限制在管件内部的混凝土芯(4)。13.根据权利要求12所述的衬板，其特征在于，包括四个L(1A)形楼承板，位于拐...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·琼葛罗斯·弗朗索，卡洛斯·希门尼斯·塞尔塔，
申请(专利权)人：结构解决方案和创新有限公司，
类型：发明
国别省市：哥伦比亚,CO