【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑结构工程领域，特别是涉及一种复材管约束混凝土芯柱非节点区连接结构及施工方法。
技术介绍
1、复材约束混凝土芯柱指在传统混凝土柱中设置玻璃纤维复合材料约束管，管内灌注混凝土，通过复材约束管的约束效应，提高管内混凝土的轴向抗压强度，从而提高整个柱构件的轴压承载力。
2、目前，复材约束混凝土芯柱的一般做法是将玻璃纤维管在现场按整层通高安装就位后，现场灌注管内混凝土，存在现浇混凝土质量难以保证、不易满足管内混凝土密实度要求等问题，为了解决这一问题，可采用工厂预制的做法，即在工厂完成复材缠绕管内部混凝土灌注，可以保证复材缠绕管的管内混凝土灌注均匀、密实，预制构件的加工效率和加工质量都有可靠保证。但在工程应用中，由于构件加工尺寸限制、公路运输尺寸限制以及现场吊重限制等情况，对于一些长度较大或者横截面尺寸较长的复材缠绕管约束混凝土芯柱需要分段预制，再在工地进行拼接。一般将构件拼接点设置在非节点区，一方面可以避开芯柱在节点区外围梁柱构件密集的钢筋，便于现场连接结构施工，另一方面将拼接点设置在非节点区可以避开结构受力关键部位，减小对结构受力的影响。目前复材约束混凝土芯柱现场拼接的一般做法为：两段芯柱上下对齐后，外部缠绕复材布，上述做法存在以下缺点：
3、复材缠绕管在拼接点处仅靠外部缠绕布连接，管材的对位精度和平整度难以保证，管材受力连续性不好，拼接部位管材对管内混凝土的约束效应不连续，上下段管内混凝土接触面难以保证严丝合缝，导致混凝土竖向承压不连续。
技术实现思路>
1、本专利技术提供一种复材管约束混凝土芯柱非节点区连接结构及施工方法，达到纤维复材约束管全长均匀连续的约束效果，保证拼接段混凝土的竖向承压能力连续。
2、解决的技术问题是：复材缠绕管在拼接点处仅靠外部缠绕布连接，管材的对位精度和平整度难以保证，管材受力连续性不好，拼接部位管材对管内混凝土的约束效应不连续，上下段管内混凝土接触面难以保证严丝合缝，导致混凝土竖向承压不连续。
3、为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
4、本专利技术一种复材管约束混凝土芯柱非节点区连接结构，包括上预制段、下预制段、现场连接段；
5、上预制段和下预制段均包括纤维复材约束管和管内预制混凝土，所述上预制段的纤维复材约束管在端部预留一段斜面空腔，斜面空腔的斜面与水平面呈夹角15°～30°，斜面空腔顶部侧壁预留排气孔和外接排气管；所述下预制段在端部预留一段水平面空腔，水平面空腔底部侧壁预留灌注孔；
6、现场连接段设置在上预制段和下预制段之间，包括复材管片、高强螺旋箍筋和骨架纵筋组成的高强螺旋箍筋骨架、复材缠绕布和工字钢支撑；
7、复材管片设置在上预制段和下预制段的纤维复材约束管之间，其包括两片半圆管片，两片所述半圆管片拼接后分别与上预制段和下预制段上的纤维复材约束管端部对齐；
8、复材缠绕布缠绕在上预制段和下预制段的纤维复材约束管及复材管片的外侧，并与复材管片居中对齐；
9、现场连接段、斜面空腔和水平面空腔内灌注有灌浆料。
10、本专利技术一种复材缠绕管约束预制混凝土芯柱非节点区连接结构，进一步的，所述复材缠绕布缠绕厚度按下列公式换算得到：
11、
12、其中tb为复材缠绕布的缠绕总厚度，eb为复材缠绕布的环向抗拉弹性模量，tg为复材管厚度，eg为复材管的等效环向抗拉弹性模量；所述复材缠绕布的高度为超出复材管片上下至少各一半复材管片长度且满足设计缠绕延伸长度要求。
13、本专利技术一种复材缠绕管约束预制混凝土芯柱非节点区连接结构，进一步的，所述灌注孔处采用比现场连接段的灌浆料强度等级高1～2个等级的混凝土填平。
14、本专利技术一种复材缠绕管约束预制混凝土芯柱非节点区连接结构，进一步的，所述灌注孔和排气孔范围设有二次缠绕布。
15、本专利技术一种复材缠绕管约束预制混凝土芯柱非节点区连接结构，进一步的，所述二次缠绕布缠绕厚度与复材缠绕布缠绕厚度相同。
16、本专利技术一种施工方法，包括以下步骤：
17、步骤1：上预制段和下预制段在预制构件厂进行预制加工，并按设计要求预留斜面空腔和水平面空腔，达到运输条件后运抵现场；
18、步骤2：现场先吊装下预制段，然后放置工字钢支撑和高强螺旋箍筋骨架于下预制段的管内预制混凝土上，吊装上预制段，上预制段和下预制段安装之后，根据上预制段和下预制段之间的空隙长度，切割调整半圆管片的尺寸，并在现场连接段连接处放置两个半圆管片，两个半圆管片拼接并调整位置与上预制段和下预制段的纤维复材约束管端部对齐，并达到与上预制段和下预制段端部紧密贴合，用砂纸将待缠绕复材缠绕布范围的纤维复材约束管和复材管片表面打磨至粗糙，清理表面浮灰后进行复材缠绕布缠绕补强；
19、步骤3：待复材缠绕布的基体固化后，经过灌注孔敷设套管，将软管伸入套管内向现场连接段、斜面空腔和水平面空腔内灌注灌浆料至密实，封闭灌注孔和排气孔，进行灌注孔和排气孔范围二次缠绕布补强。
20、本专利技术一种施工方法，进一步的，通过外接排气管与排气孔的灌浆料液面标高差判断管内灌浆料灌注密实。
21、本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：
22、1.通过在芯柱拼接处设置一段长度的现场灌注段，保证复材约束管在拼接部位上下段的混凝土受力连续可靠；高强螺旋箍筋骨架、复材管片以及复材缠绕布三者叠加形成对拼接段管内混凝土的约束作用，满足复材约束管混凝土芯柱全长均匀连续的约束效果，保证拼接段混凝土的竖向承压能力连续；
23、2.复材管片一方面作为现浇段的模板，另一方面与复材缠绕布配合作为混凝土的约束段，满足拼接段管材约束强度等强要求；此外，由于上、下预制段一般是现场批量吊装就位后，再进行拼接段的施工，以及由于预制段的加工和安装误差的存在，将复材管片对半设置，一方面便于后续施工操作，另一方面现场容易通过调整复材管片的尺寸，修正复材约束管预制段的加工和安装误差，尽可能达到上下预制段与拼接段的接缝严密，对位竖直；
24、3.上预制段构件管内混凝土端面设置为与水平方向成15°～30°的上斜面，并在斜面顶端管壁设置排气孔，管内空气容易被灌入的灌浆料沿着上斜面挤出并通过排气孔排出管外，保证灌注密实；
25、4.现场复材缠绕布缠绕厚度根据复材缠绕约束管与复材缠绕布的弹性模量比乘以复材缠绕约束管的壁厚换算得到，复材缠绕布的高度为超出复材管片上下至少各一半复材管片长度且满足设计缠绕延伸长度要求，确保纤维复材约束管对内部混凝土的约束作用连续性和可靠性；
26、5.通过设置外接排气管，可通过观测外接排气管与排气孔的灌注浆料的液面标高差，达到判断管内灌浆料灌注密实的目的。
27、下面结合附图对本专利技术作进一步说明。
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1.一种复材管约束混凝土芯柱非节点区连接结构，其特征在于：包括上预制段(1)、下预制段(2)、现场连接段(3)；
2.根据权利要求1所述的一种复材管约束混凝土芯柱非节点区连接结构，其特征在于：所述复材缠绕布(3.4)缠绕厚度按下列公式换算得到：
3.根据权利要求1所述的一种复材管约束混凝土芯柱非节点区连接结构，其特征在于：所述灌注孔(2.2)处采用比现场连接段(3)的灌浆料强度等级高1～2个等级的混凝土填平。
4.根据权利要求3所述的一种复材管约束混凝土芯柱非节点区连接结构，其特征在于：所述灌注孔(2.2)和排气孔(1.4)范围设有二次缠绕布(7)。
5.根据权利要求4所述的一种复材管约束混凝土芯柱非节点区连接结构，其特征在于：所述二次缠绕布(7)缠绕厚度与复材缠绕布(3.4)缠绕厚度相同。
6.一种施工方法，包括权利要求1-5任一所述的复材缠绕管约束预制混凝土芯柱连接结构，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种施工方法，其特征在于：通过外接排气管(1.5)与排气孔(1.4)的灌浆料液面标高
...【技术特征摘要】
1.一种复材管约束混凝土芯柱非节点区连接结构，其特征在于：包括上预制段(1)、下预制段(2)、现场连接段(3)；
2.根据权利要求1所述的一种复材管约束混凝土芯柱非节点区连接结构，其特征在于：所述复材缠绕布(3.4)缠绕厚度按下列公式换算得到：
3.根据权利要求1所述的一种复材管约束混凝土芯柱非节点区连接结构，其特征在于：所述灌注孔(2.2)处采用比现场连接段(3)的灌浆料强度等级高1～2个等级的混凝土填平。
4.根据权利要求3所述的一种复材管约束混凝土芯柱非节点区连接...
【专利技术属性】
技术研发人员：张万开，甄伟，张龑华，王轶，冯鹏，王可，盛平，张磊，李伟，邱意坤，慕晨曦，李志远，施鑫，高凯，
申请(专利权)人：北京市建筑设计研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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