配并束螺旋箍筋方鋼管高強混凝土柱的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于建筑結構的豎向承重構件，具體涉及配并束螺旋箍筋方鋼管高強混凝土柱。
【背景技術】
[0002]在土木工程領域中，建筑材料及材料組合形式出現了多樣性發展，其中最廣泛采用的材料為鋼材與混凝土，按鋼材與混凝土組合形式的不同分為鋼筋混凝土、型鋼混凝土、鋼管混凝土主要三種，按混凝土強度，混凝土分為普通混凝土和高強混凝土。
[0003]配螺旋箍筋鋼筋混凝土屬于鋼筋混凝土，主要用于圓形框架柱和粧基。螺旋箍筋鋼筋混凝土的特點在于:當柱受壓時螺旋箍筋可以對混凝土產生較強的橫向約束力，能有效改善混凝土的延性，并能在一定范圍提高柱子的承載力，螺旋箍筋鋼筋混凝土的這一特點類似于鋼管混凝土。此外，螺旋箍筋鋼筋籠有制作方便，施工速度快的優點，使其在粧基礎領域獲得廣泛應用。但是，《混凝土結構設計規范》(GB50010-2012)對配螺旋箍筋的鋼筋混凝土柱的設計給出了一些限制條件，柱的長寬比L/DS 12，并且不考慮螺旋箍筋外部混凝土的強度。這是因為，柱子主要承受軸向荷載時螺旋箍筋才能發揮其約束作用，且其僅對螺旋箍筋內部的混凝土產生約束。
[0004]鋼管混凝土主要分圓、方兩種截面形式。圓鋼管混凝土特點:圓鋼管對其內部的核心混凝土約束強，使得圓鋼管混凝土具承載力高、延性好和抗震性能優越等優點，但圓形截面又使其具有不利建筑空間布置、節點復雜等不足。方鋼管混凝土特點:相比圓鋼管混凝土方鋼管混凝土的承載力和延性稍差一些，但其具有建筑空間布置方便、節點構造相對簡單且更受業主和建筑師青睞等優點。總體來說，圓鋼管混凝土與方鋼管混凝土各自的優缺點具有互補性。如何有效地將兩者的特點融合，取長補短，以形成力學性能優越、綜合經濟效益優良的新型結構形式，將是一個具有創新性的技術思路。
[0005]相比普通混凝土，高強混凝土的典型特點是:強度高，延性差，容易發生脆性破壞。應用高強混凝土的意義在于其可以有效減少建筑材料用量，節約資源，符合可持續發展線路。如何有效改善高強混凝土的延性是高強混凝土進一步推廣應用的關鍵技術問題之一。
[0006]目前，超高層建筑、大跨橋梁的規模不斷增加，引起了結構構件的尺寸不斷增大，對于大截面鋼管混凝土柱，其內部混凝土收縮問題變得尤為突出。
【發明內容】
[0007]本發明要解決的技術問題是提供一種構造簡單、施工方便、延性好、承載力高且抗震性能優越的配并束螺旋箍筋方鋼管高強混凝土柱。
[0008]本發明以如下技術方案解決上述技術問題:
[0009]配并束螺旋箍筋方鋼管高強混凝土柱，包括方鋼管、螺旋箍筋、縱筋和高強混凝土;螺旋箍筋有四個，兩兩相交，在相交區域和螺旋箍筋內邊沿縱向綁扎或焊接多根縱筋，形成并束螺旋箍筋鋼筋籠;并束螺旋箍筋鋼筋籠置于方鋼管內，方鋼管內腔澆筑高強混凝土。
[0010]方鋼管為熱乳成型，或由鋼板焊接成型。
[0011]所述方鋼管的截面邊長不小于1000mm。
[0012]所述螺旋箍筋的螺距為50mm?200mm，且小于螺旋直徑的五分之一。
[0013]所述高強混凝土的強度等級不小于C50。
[0014]本發明的實質性特點和優點在于:
[0015]I)與鋼筋混凝土柱相比，在施工階段，外部方鋼管可充當模板和臨時支撐，節省額外的腳手架和支模工序，并節約對應的施工費用。
[0016]2)與鋼管混凝土柱相比，當意外發生嚴重火災，火災中的高溫作用使外部鋼管失效時，內部的并束螺旋箍筋依然能有效地約束內部的混凝土，延緩甚至防止結構倒塌，并且也方便災后的修復加固。
[0017]3)與普通高強混凝土密配箍筋鋼筋混凝土柱相比，并束螺旋箍筋的大部分加工工序可由現有的機械自動完成，比現有復合箍筋的制作要方便快捷;并束螺旋箍筋和方鋼管對內部高強混凝土的多重約束效果，要比現有的復合箍筋的約束效果好。
[0018]4)對大截面鋼管混凝土柱，束螺旋箍筋能有效控制內部混凝土收縮徐變的問題。
[0019]綜上，本發明配并束螺旋箍筋方鋼管高強混凝土柱克服了大截面鋼管混凝土中混凝土收縮、高強混凝土延性差、鋼筋混凝土承載力低等系列問題，具有螺旋箍筋成型方便、鋼管混凝土節省模板和高強混凝土強度高的優勢，整體構造簡單、施工方便、延性好、承載力高，且抗火性能和抗震性能優越，適用于超高層建筑底層柱子、工業重型廠房柱子及大跨橋梁的橋墩。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明配并束螺旋箍筋方鋼管高強混凝土柱的結構示意圖；
[0021]圖2是圖1的橫向剖視示意圖。
[0022]圖中:1:螺旋箍筋，2:縱筋，3:高強混凝土，4:方鋼管。
[0023]圖3是本發明配并束螺旋箍筋方鋼管高強混凝土柱與沒有配鋼筋的方鋼管高強混凝土柱的力學性能指標對比曲線圖。圖中，A:沒有配鋼筋的方鋼管高強混凝土柱的力學性能指標曲線，B本發明曲線配并束螺旋箍筋方鋼管高強混凝土柱的力學性能指標曲線。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和實施例詳細介紹本發明的實施方式，但不作為對本發明保護范圍的限制。
[0025]如圖1和圖2所示，配并束螺旋箍筋方鋼管高強混凝土柱，包括方鋼管4、螺旋箍筋
1、縱筋2和高強混凝土 3;螺旋箍筋I有四個，兩兩相交，在相交區域和螺旋箍筋I內邊沿縱向綁扎或焊接多根縱筋2，形成并束螺旋箍筋鋼筋籠;并束螺旋箍筋鋼筋籠置于方鋼管4內，方鋼管4內腔澆筑高強混凝土 3。
[0026]方鋼管4邊長為2000mm，由壁厚為40mm的鋼板焊接成型，鋼材強度為Q390;螺旋箍筋I采用直徑為16mm的鋼筋，縱筋2采用直徑為30mm的鋼筋，上述鋼筋強度等級均為HRB400;螺旋箍筋I的螺距為100mm;高強混凝土 3的強度等級為C80。
[0027]上述配并束螺旋箍筋方鋼管高強混凝土柱的制作方法，步驟如下:
[0028]I)在螺旋箍筋I內邊沿焊接數根縱筋2;
[0029]2)將四個螺旋箍筋I兩兩相交，在相交區域焊接縱筋2，形成并束螺旋箍筋鋼筋籠；
[0030]3)并束螺旋箍筋鋼筋籠置于方鋼管4內腔中；
[0031]5)方鋼管4內腔澆筑高強混凝土 3，養護成型后即為配并束螺旋筋方鋼管高強混凝土柱。
[0032]對本發明的配并束螺旋箍筋方鋼管高強混凝土柱和沒有配鋼筋的方鋼管高強混凝土柱分別制作了模型，并進行了力學性能試驗。如圖3所示，在配并束螺旋箍筋方鋼管高強混凝土柱比沒有配鋼筋的方鋼管高強混凝土柱多用了 26.8 %的鋼材條件下，其承載力提高了763kN，增幅為37.1% ;A曲線到峰值后，荷載下降了20%，而B曲線沒有出現下降段，配并束螺旋箍筋方鋼管高強混凝土柱表現出更好的變形性能。由此表明，本發明配并束螺旋箍筋方鋼管高強混凝土柱的承載力和抗震性能均顯著得到提高。
【主權項】
1.配并束螺旋箍筋方鋼管高強混凝土柱，其特征在于:包括方鋼管、螺旋箍筋、縱筋和高強混凝土;螺旋箍筋有四個，兩兩相交，在相交區域及螺旋箍筋內邊沿縱向綁扎或焊接多根縱筋，形成并束螺旋箍筋鋼筋籠;并束螺旋箍筋鋼筋籠置于方鋼管內，方鋼管內腔澆筑高強混凝土。2.根據權利要求1所述的配并束螺旋箍筋方鋼管高強混凝土柱，其特征在于:方鋼管為熱乳成型，或由鋼板焊接成型。3.根據權利要求1所述的配并束螺旋箍筋方鋼管高強混凝土柱，其特征在于:所述方鋼管的截面邊長不小于1000mm。4.根據權利要求1所述的配并束螺旋箍筋方鋼管高強混凝土柱，其特征在于:所述螺旋箍筋的螺距為50mm?200mm，且小于螺旋直徑的五分之一。5.根據權利要求1所述的配并束螺旋箍筋方鋼管高強混凝土柱，其特征在于:所述高強混凝土的強度等級不小于C50。
【專利摘要】本發明公開配并束螺旋箍筋方鋼管高強混凝土柱，包括方鋼管、螺旋箍筋、縱筋和高強混凝土；螺旋箍筋有四個，兩兩相交，在相交區域及螺旋箍筋內邊沿縱向綁扎或焊接多根縱筋，形成并束螺旋箍筋鋼筋籠；并束螺旋箍筋鋼筋籠置于方鋼管內，方鋼管內腔澆筑高強混凝土。本發明配并束螺旋箍筋方鋼管高強混凝土柱構造簡單、施工方便、延性好、承載力高且抗震性能優越，適用于超高層建筑、工業重型廠房及大跨橋梁的橋墩。
【IPC分類】E04C3/34
【公開號】CN105672573
【申請號】CN201610194024
【發明人】陳宗平, 經承貴, 陳德來, 陳德釗
【申請人】廣西大學
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月30日