專利名稱:一種新型frp管-輕質(zhì)混凝土-型鋼組合構(gòu)件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種新型FRP管-輕質(zhì)混凝土-型鋼組合構(gòu)件，其中，包括外部的FRP管以及內(nèi)部的輕質(zhì)混凝土，所述FRP管將輕質(zhì)混凝土包裹，以對(duì)輕質(zhì)混凝土提供環(huán)向約束。本實(shí)用新型可大幅降低混凝土組合結(jié)構(gòu)的自重，提高輕質(zhì)混凝土組合結(jié)構(gòu)的靜力性能，提高抗震性能和耐腐蝕性能，且施工方便快捷?？捎米髁汉椭瘸兄貥?gòu)件，應(yīng)用于大型工業(yè)建筑和民用建筑。
【專利說(shuō)明】一種新型FRP管-輕質(zhì)混凝土 -型鋼組合構(gòu)件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及建筑材料及建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型FRP管-輕質(zhì)混凝土 -型鋼組合構(gòu)件。

【背景技術(shù)】
[0002]綠色纖維復(fù)合材料(FRP)是一種新型的高性能材料，它具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕、絕緣、隔熱等眾多優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)有技術(shù)中，將FRP材料應(yīng)用在新型組合結(jié)構(gòu)上的越來(lái)越多，但是現(xiàn)階段的FRP-混凝土組合構(gòu)件都是針對(duì)普通混凝土，其具有自重大的缺點(diǎn)，沒(méi)有充分發(fā)揮FRP材料輕質(zhì)的優(yōu)勢(shì)。
[0003]輕質(zhì)混凝土為由輕骨料配制的重量小于1950Kg/m3的混凝土。現(xiàn)國(guó)內(nèi)輕質(zhì)混凝土主要用于圍護(hù)、保溫構(gòu)件或者是板等對(duì)受力要求不高的構(gòu)件。鑒于輕質(zhì)混凝土強(qiáng)度低、延性差等缺陷，目前很少用于土木工程結(jié)構(gòu)中的主要承重構(gòu)件，其輕質(zhì)的特性在土木工程結(jié)構(gòu)中未得到充分的利用。
[0004]本實(shí)用新型結(jié)合FRP與輕質(zhì)混凝土的優(yōu)越特性，充分發(fā)揮兩種的輕質(zhì)特性，開(kāi)發(fā)一種新型FRP管-輕質(zhì)混凝土 -型鋼組合構(gòu)件，將輕質(zhì)混凝土、FRP材料應(yīng)用于結(jié)構(gòu)功能材料中，實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)、高強(qiáng)、高延性和高耐久性，是結(jié)構(gòu)體系的一次重大革新，具有重要的工程意義。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種新型FRP管-輕質(zhì)混凝土 -型鋼組合構(gòu)件，旨在解決現(xiàn)有的建筑材料存在的自重大、抗震性能、耐腐蝕性能都有待提高的問(wèn)題，同時(shí)推廣FRP、輕質(zhì)混凝土在結(jié)構(gòu)工程的應(yīng)用，以真正意義地實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)承重構(gòu)件的輕質(zhì)、高強(qiáng)、高延性和高耐久性。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0007]一種新型FRP管-輕質(zhì)混凝土 -型鋼組合構(gòu)件，其中，包括外部的FRP管以及內(nèi)部的輕質(zhì)混凝土，所述FRP管將輕質(zhì)混凝土包裹，以對(duì)輕質(zhì)混凝土提供環(huán)向約束。
[0008]所述的新型FRP管-輕質(zhì)混凝土 -型鋼組合構(gòu)件，其中，在所述輕質(zhì)混凝土中布置有鋼管。
[0009]所述的新型FRP管-輕質(zhì)混凝土 -型鋼組合構(gòu)件，其中，在所述輕質(zhì)混凝土中布置有型鋼。
[0010]所述的新型FRP管-輕質(zhì)混凝土 -型鋼組合構(gòu)件，其中，所述鋼管偏心放置，并在所述鋼管四周布置有螺釘。
[0011 ] 所述的新型FRP管-輕質(zhì)混凝土 -型鋼組合構(gòu)件，其中，在所述輕質(zhì)混凝土中布置有鋼筋或FRP筋。
[0012]所述的新型FRP管-輕質(zhì)混凝土 -型鋼組合構(gòu)件，其中，所述型鋼為工字型型鋼、H形型鋼或十字形型鋼。
[0013]所述的新型FRP管-輕質(zhì)混凝土 -型鋼組合構(gòu)件，其中，所述鋼管為矩形鋼管、正方形鋼管或圓形鋼管。
[0014]所述的新型FRP管-輕質(zhì)混凝土 -型鋼組合構(gòu)件，其中，所述FRP管為矩形FRP管、正方形FRP管或圓形FRP管。
[0015]有益效果:本實(shí)用新型可大幅降低混凝土承重結(jié)構(gòu)的自重，顯著地提高輕質(zhì)混凝土組合結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)性能，提升組合結(jié)構(gòu)的抗震性能和耐腐蝕性，且施工方便快捷，可有效推廣輕質(zhì)混凝土、FRP材料在土木工程承重結(jié)構(gòu)的應(yīng)用?？捎米髁汉椭瘸兄貥?gòu)件，應(yīng)用于大型工業(yè)建筑和民用建筑。

【附圖說(shuō)明】

[0016]圖1為本實(shí)用新型第一實(shí)施例的截面示意圖。
[0017]圖2為本實(shí)用新型第二實(shí)施例的截面示意圖。
[0018]圖3為本實(shí)用新型第三實(shí)施例的截面示意圖。
[0019]圖4為本實(shí)用新型第四實(shí)施例的截面示意圖。
[0020]圖5為本實(shí)用新型第五實(shí)施例的截面示意圖。
[0021]圖6為本實(shí)用新型第六實(shí)施例的截面示意圖。
[0022]圖7為本實(shí)用新型第七實(shí)施例的截面示意圖。
[0023]圖8為本實(shí)用新型第八實(shí)施例的截面示意圖。
[0024]圖9為本實(shí)用新型第九實(shí)施例的截面示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]本實(shí)用新型提供一種新型FRP管-輕質(zhì)混凝土 -型鋼組合構(gòu)件，為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0026]本實(shí)用新型所提供的一種新型FRP管-輕質(zhì)混凝土 -型鋼組合構(gòu)件第一實(shí)施例，如圖1所示，其包括外部的FRP管100以及內(nèi)部的輕質(zhì)混凝土 200，所述FRP管100將輕質(zhì)混凝土 200包裹，以對(duì)輕質(zhì)混凝土 200提供環(huán)向約束。其實(shí)質(zhì)是FRP管-輕質(zhì)混凝土構(gòu)件。
[0027]上述第一實(shí)施例是屬于一種比較基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)，主要由FRP管100和輕質(zhì)混凝土 200構(gòu)成，其外部的FRP管100可以為第一實(shí)施例的圓形FRP管，也可以是如圖2所示的第二實(shí)施例的矩形FRP管，當(dāng)然也可以是正方形FRP管或者其他改進(jìn)的形狀，以適應(yīng)不同工程的需求，同時(shí)方便結(jié)構(gòu)布置、梁柱節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與施工。外部的FRP管100將輕質(zhì)混凝土 200包裹起來(lái)，從而提供了環(huán)向約束，增強(qiáng)了輕質(zhì)混凝土 200的抗壓性能和延性。并且由于輕質(zhì)混凝土 200被耐腐蝕的FRP管100包裹起來(lái)，所以耐久性更強(qiáng)。
[0028]根據(jù)結(jié)構(gòu)受力要求，可在內(nèi)部的輕質(zhì)混凝土 200中布置鋼筋或FRP筋(210)，以進(jìn)一步提升其作為梁構(gòu)件的受彎承載力。
[0029]作為本實(shí)用新型更優(yōu)選實(shí)施例，如圖3所示，本實(shí)用新型新型FRP管-輕質(zhì)混凝土 -型鋼組合構(gòu)件包括外部的FRP管100以及內(nèi)部的輕質(zhì)混凝土 200，所述FRP管100將輕質(zhì)混凝土 200包裹，以對(duì)輕質(zhì)混凝土 200提供環(huán)向約束，除此之外，在所述輕質(zhì)混凝土 200中布置有鋼管300。這種構(gòu)件可在第一和第二實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步減小構(gòu)件自重，同時(shí)確保構(gòu)件的承載力與抗震性能。其外部的FRP管100可以為如圖3所示的圓形FRP管，也可是如圖4所示的矩形FRP管，也可以是正方形FRP管。內(nèi)部的鋼管300可以為如圖3所示的圓形鋼管，也可是如圖4所示的矩形鋼管，或者是正方形鋼管，以適應(yīng)不同工程的需求。此種組合柱的結(jié)構(gòu)其力學(xué)性能更優(yōu)，鋼管300的向外變形被輕質(zhì)混凝土 200及FRP管100有效約束，而外層的FRP管100主要包含環(huán)向纖維，對(duì)于受彎構(gòu)件亦可包含豎向纖維，但不存在屈曲問(wèn)題。外層的FRP管100和內(nèi)層的鋼管300對(duì)中間的輕質(zhì)混凝土 200起約束作用，使核心輕質(zhì)混凝土 200處于三向受壓狀態(tài)，從而提高核心輕質(zhì)混凝土 200的抗壓強(qiáng)度和變形能力，并且提高構(gòu)件的整體延性。同時(shí)，在第三實(shí)施例中，可通過(guò)改變其內(nèi)徑(圖中鋼管300)與外徑(圖中FRP管100)的比值，從而改變構(gòu)件的力學(xué)性能，根據(jù)不同工程需求，優(yōu)化組合構(gòu)件的截面組成。
[0030]另外，在本實(shí)施例中，在鋼管300外還可增加螺釘來(lái)增強(qiáng)鋼管和輕質(zhì)混凝土的界面粘結(jié)，以確保輕質(zhì)混凝土與鋼管的共同工作，作為梁構(gòu)件，具體可在鋼管外表面焊接螺釘，使鋼管外表面粗糙，增加剪切鍵，從而提高粘結(jié)性，以確保輕質(zhì)混凝土與鋼管的共同工作，也可根據(jù)承載力要求增加鋼筋或FRP筋。
[0031]作為本實(shí)用新型更優(yōu)選實(shí)施例，如圖5所示，本實(shí)用新型新型FRP管-輕質(zhì)混凝土 -型鋼組合構(gòu)件包括外部的FRP管100以及內(nèi)部的輕質(zhì)混凝土 200，除此之外，在所述輕質(zhì)混凝土 200中布置有型鋼400，以進(jìn)一步顯著提升構(gòu)件的承載力與抗震性能。這種構(gòu)件由于型鋼的存在，可充分發(fā)揮鋼材、FRP管和輕質(zhì)混凝土三種材料性能優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，大幅提高整個(gè)構(gòu)件的承載力與延性，而無(wú)需加大柱截面尺寸，可以作為超高層建筑結(jié)構(gòu)中的豎向壓彎構(gòu)件，其外部的FRP管100可以為矩形FRP管、正方形FRP管或圓形FRP管。內(nèi)部的型鋼可以為如圖5所示的工字型型鋼，也可是如圖7所示的H形型鋼，或者如圖6所示的十字形型鋼，以適應(yīng)不同工程的需求。
[0032]同樣，在本實(shí)施例中，外部的FRP管100對(duì)輕質(zhì)混凝土 200可提供環(huán)向約束，使內(nèi)部輕質(zhì)混凝土 200處于三向受壓狀態(tài)，同時(shí)有外部FRP管100的保護(hù)，內(nèi)部的輕質(zhì)混凝土200和型鋼400耐久性增強(qiáng)，可忽略結(jié)構(gòu)外界腐蝕環(huán)境對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性的影響。
[0033]作為本實(shí)用新型更優(yōu)選的實(shí)施例，與上述實(shí)施例不同的是，在所述輕質(zhì)混凝土中布置有鋼管300。同時(shí)所述鋼管300在輕質(zhì)混凝土 200中偏心放置，如圖8和圖9所示，以增加受壓區(qū)的混凝土厚度，提高抗壓強(qiáng)度，且由于鋼管300偏心放置，能夠更好地在受壓區(qū)利用FRP管100與鋼管300優(yōu)越的抗拉性能。由于在上述構(gòu)件中，距離中心軸越近則受力越小，所以在鋼管300的偏心放置能夠在優(yōu)化結(jié)構(gòu)中受力性能的同時(shí)能節(jié)約材料，減小構(gòu)件自重。另外還可在所述鋼管300四周增加螺釘310 (可焊接在鋼管300外表面)，以增強(qiáng)鋼管300和輕質(zhì)混凝土 200的界面粘結(jié)。該構(gòu)件主要作為建筑結(jié)構(gòu)的受彎構(gòu)件，如梁。
[0034]在上述各實(shí)施例中，所述輕質(zhì)混凝土 200為陶粒等輕質(zhì)骨料配置而成的混凝土，干表觀密度小于1950Kg/m3的混凝土，并且重量越輕越好，進(jìn)一步可采用環(huán)保型輕骨料，例如城市淤泥、廢棄陶瓷、廢棄玻璃制備的輕骨料，實(shí)現(xiàn)建筑材料的環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展。此外，所述輕質(zhì)混凝土 200亦可為由輕質(zhì)砂與輕質(zhì)骨料配置而成的混凝土。
[0035]綜上所述，本實(shí)用新型可大幅降低混凝土承重結(jié)構(gòu)的自重，顯著地提高輕質(zhì)混凝土組合結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)性能，提升組合結(jié)構(gòu)的抗震性能和耐腐蝕性，且施工方便快捷，可有效推廣輕質(zhì)混凝土、FRP材料在土木工程承重結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。本實(shí)用新型的新型FRP管-型鋼-輕質(zhì)混凝土組合構(gòu)件可用作梁和柱等承重構(gòu)件，應(yīng)用在大型工業(yè)建筑和民用建筑上。
[0036] 應(yīng)當(dāng)理解的是，本實(shí)用新型的應(yīng)用不限于上述的舉例，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種新型FRP管-輕質(zhì)混凝土 -型鋼組合構(gòu)件，其特征在于，包括外部的FRP管以及內(nèi)部的輕質(zhì)混凝土，所述FRP管將輕質(zhì)混凝土包裹，以對(duì)輕質(zhì)混凝土提供環(huán)向約束。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型FRP管-輕質(zhì)混凝土-型鋼組合構(gòu)件，其特征在于，在所述輕質(zhì)混凝土中布置有鋼管。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型FRP管-輕質(zhì)混凝土-型鋼組合構(gòu)件，其特征在于，在所述輕質(zhì)混凝土中布置有型鋼。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型FRP管-輕質(zhì)混凝土-型鋼組合構(gòu)件，其特征在于，所述鋼管偏心放置，并在所述鋼管四周布置有螺釘。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的新型FRP管-輕質(zhì)混凝土-型鋼組合構(gòu)件，其特征在于，在所述輕質(zhì)混凝土中布置有鋼筋或FRP筋。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型FRP管-輕質(zhì)混凝土-型鋼組合構(gòu)件，其特征在于，所述型鋼為工字型型鋼、H形型鋼或十字形型鋼。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型FRP管-輕質(zhì)混凝土-型鋼組合構(gòu)件，其特征在于，所述鋼管為矩形鋼管、正方形鋼管或圓形鋼管。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型FRP管-輕質(zhì)混凝土-型鋼組合構(gòu)件，其特征在于，所述FRP管為矩形FRP管、正方形FRP管或圓形FRP管。
【文檔編號(hào)】E04C3-30GK204282645SQ201420742086
【發(fā)明者】周英武, 劉曉敏, 隋莉莉, 邢峰 [申請(qǐng)人]深圳大學(xué)