【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑结构设计领域，具体涉及一种带圆弧倒角的混凝土矩形柱以及制造方法。
技术介绍
1、在建筑领域中，传统的钢筋混凝土矩形柱通常具有四个棱角分明的边缘，这样的外形不仅显得生硬，而且柱的边缘处受到磕碰后材料容易脱落，同时外物或人在与柱的边缘发生碰撞时容易受伤，因此在现代建筑设计过程中，为了使建筑内部空间的结构更加安全、环境更加柔和，设计人员尝试在矩形柱的四个棱角处设计倒圆结构。
2、为了实现矩形柱四角的圆润过渡的效果，工程中一种常见的做法是在后期装修过程中绕钢筋混凝土矩形柱再围设一圈木制薄板，其中在矩形柱的四角辅以圆弧形木板过渡连接。这种工程做法虽然能够解决传统钢筋混凝土矩形柱线条单一生硬的问题，但也会导致柱子的尺寸显著增大占据更多空间，同时大量装饰材料的使用也显著提高了建筑的造价。此外，在实际工程中，木制薄板一般通过射钉和钢筋混凝土柱相连。射钉施工的瞬时冲击力极大，容易损坏柱的表层混凝土，引起结构的安全性问题。
3、为了保证矩形柱整体结构的稳定以及减少装饰材料的使用，设计人员已经开始尝试通过一体成型的方式制造棱角处带倒圆的钢筋混凝土矩形柱，但在现行的规范和计算软件中，关于矩形钢筋混凝土柱的承载力设计主要基于矩形柱的四个角均为直角这一基本前提，忽视了棱角处倒圆导致混凝土矩形柱截面面积相对于常规棱角处为直角的混凝土矩形柱有所减小，如果仍然按照常规的混凝土矩形柱进行设计，会导致柱的承载力和刚度的不足，进而引发结构的安全性问题。
技术实现思路
1、本专利技
2、本专利技术是通过以下技术方案予以实现的：
3、一种带圆弧倒角的混凝土矩形柱的制造方法，具体包括以下步骤：
4、s1、根据带圆弧倒角的混凝土矩形柱的设计目标，设计四角为直角的直角混凝土矩形柱，所述直角混凝土矩形柱截面的两边边长l1和l2与带圆弧倒角的混凝土矩形柱的截面的两边边长保持一致，所述直角混凝土矩形柱与带圆弧倒角的混凝土矩形柱具有相同的混凝土保护层厚度c，在直角混凝土矩形柱中的箍筋直径为d1、单根角部纵筋直径d2、单根角部纵筋截面积为as；
5、s2、确定带圆弧倒角的混凝土矩形柱的倒圆半径r，根据混凝土强度等级及钢筋牌号确定混凝土抗压强度设计值fc及角部纵筋抗拉强度设计值fy，在承载能力极限状态下认为直角混凝土矩形柱在角部区域边长为r的正方形区域内混凝土的应力水平达到设计值fc，并且由轴向压力产生的应力分量σ1和由弯矩产生的应力分量σ2，二者与fc关系满足公式：σ1+σ2＝fc；
6、s3、考虑圆弧倒角处混凝土缺失对直角混凝土矩形柱承载力的影响，计算单根角部纵筋所需增大的面积△asc；
7、s4、考虑圆弧倒角处混凝土缺失对直角混凝土矩形柱轴向刚度的影响，计算单根角部纵筋所需增大的面积△assa；
8、s5、考虑圆弧倒角处混凝土缺失对直角混凝土矩形柱弯曲刚度的影响，单根角部纵筋所需增大的面积△assf；
9、s6、计算单根角部纵筋的最终面积增量△as＝max(△asc、△assa、△assf)
10、s7、计算面积增大后单根角部纵筋的面积as*＝as+△as；
11、s8、根据as*的结果确定在带圆弧倒角的混凝土矩形柱中的角部纵筋采用单筋或并筋形式。
12、s9、根据设计完成的后的技术参数选取对应参数的箍筋、角部纵筋、内部纵筋制作钢筋笼，同时根据l1、l2、r制作带圆弧倒角的模板，用模板包围钢筋笼后进行混凝土浇筑完成带圆弧倒角的混凝土矩形柱的制作。
13、对本专利技术的进一步改进，所述步骤s3中，具体包括以下步骤：
14、s31、计算出在竖向偏心载荷下直角混凝土矩形柱截面的最大受压边至中性轴的距离b；
15、s32、假设带圆弧倒角的混凝土矩形柱的角部区域半径为r的扇形钢筋混凝土区域与直角混凝土矩形柱在角部区域边长为r的正方形区域具有相同的承重和抗弯能力；
16、s33、计算带圆弧倒角的混凝土矩形柱的角区缺失的混凝土部分应当承受的轴向压力n1和弯矩m1，n1和m1计算公式如下：
17、
18、
19、s34、将n1和m1换算为单根角部纵筋截面积的增量△as1和△as2，计算公式如下：
20、
21、
22、s35、通过变量估值法计算角筋面积增量△as2计算误差的△asc'；
23、s36、计算出△asc＝△as1+△as2+△asc'。
24、对本专利技术的进一步改进，所述步骤s4中，具体包括以下步骤：
25、s41、根据混凝土强度等级及钢筋牌号确定直角混凝土矩形柱的混凝土弹性模量ec及角部纵筋弹性模量es；
26、s42、计算带圆弧倒角的混凝土矩形柱的角部区域缺失的混凝土部分贡献的轴向刚度，公示如下：
27、
28、s43、按照不同弹性模量的材料等效替换原则，换算出为保证柱轴向刚度一致单根角部纵筋所需增大的面积△assa，具体公式如下：
29、
30、对本专利技术的进一步改进，所述步骤s5中，具体包括以下步骤：
31、s51、根据混凝土强度等级及钢筋牌号确定直角混凝土矩形柱的混凝土弹性模量ec及角部纵筋弹性模量es；
32、s52、计算带圆弧倒角的混凝土矩形柱的角部区域缺失的混凝土部分贡献的弯曲刚度，公示如下：
33、
34、s53、按照不同弹性模量的材料等效替换原则，换算出为保证弯曲刚度一致单根角部纵筋所需增大的面积△assa，公示如下：
35、
36、对本专利技术的进一步改进，根据计算得到的as*值，当as*值小于490mm2时，在带圆弧倒角的混凝土矩形柱的角部区域采用单根纵筋的配筋形式，角部区域单根纵筋的截面积大于as*且小于等于490mm2，当as*值大于等于490mm2时，在带圆弧倒角的混凝土矩形柱的角部区域采用并筋的配筋形式，并筋的截面总面积大于as*。
37、本专利技术还提出了一种带圆弧倒角的混凝土矩形柱，所述带圆弧倒角的混凝土矩形柱通过上述带圆弧倒角的混凝土矩形柱的制造方法设计制造而成。
38、与现有技术相比，本专利技术主要有以下优点：通过本方法可以设计出不需要二次装饰就带有圆弧倒角的混凝土矩形柱，并且带圆弧倒角的混凝土矩形柱在承载、抗弯等能力上与常规方法设计而成的混凝土矩形柱保持一致。
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1.一种带圆弧倒角的混凝土矩形柱的制造方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种带圆弧倒角的混凝土矩形柱的制造方法，其特征在于，所述步骤S3中，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种带圆弧倒角的混凝土矩形柱的制造方法，其特征在于，所述步骤S4中，具体包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种带圆弧倒角的混凝土矩形柱的制造方法，其特征在于，所述步骤S5中，具体包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种带圆弧倒角的混凝土矩形柱的制造方法，其特征在于：根据计算得到的As*值，当As*值小于490mm2时，在带圆弧倒角的混凝土矩形柱的角部区域采用单根纵筋的配筋形式，角部区域单根纵筋的截面积大于As*且小于等于490mm2，当As*值大于等于490mm2时，在带圆弧倒角的混凝土矩形柱的角部区域采用并筋的配筋形式，并筋的截面总面积大于As*。
6.一种带圆弧倒角的混凝土矩形柱，其特征在于：使用了权利要求1-5中任意一项所述的带圆弧倒角的混凝土矩形柱的制造方法制作而成的带圆弧倒角的混凝土矩形柱。<...
【技术特征摘要】
1.一种带圆弧倒角的混凝土矩形柱的制造方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种带圆弧倒角的混凝土矩形柱的制造方法，其特征在于，所述步骤s3中，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的一种带圆弧倒角的混凝土矩形柱的制造方法，其特征在于，所述步骤s4中，具体包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的一种带圆弧倒角的混凝土矩形柱的制造方法，其特征在于，所述步骤s5中，具体包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的一种带圆弧倒...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐铨彪，潘红才，李本悦，葛苍瑜，
申请(专利权)人：浙江大学建筑设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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