帶t形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱的制作方法
【專利摘要】一種帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱,其包括方鋼管(1)、T形加勁肋(2)、螺旋箍(3)、縱筋(4)、廢棄混凝土芯(5)以及自密實(shí)混凝土(6)。方鋼管節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、施工方便,且利于建筑空間布置;螺旋箍對(duì)內(nèi)部廢棄混凝土芯起到較強(qiáng)的約束作用;沿豎向設(shè)置的T形加勁肋能夠防止或延緩方鋼管與自密實(shí)混凝土過早剝離,對(duì)方鋼管外壁的局部屈曲起到更強(qiáng)的約束效果。本發(fā)明直接利用廢棄混凝土作為材料來源,為建筑垃圾的處理提供了廣闊的前景,達(dá)到了節(jié)能環(huán)保的目的;而且,T形加勁肋有效地克服了方鋼管套箍能力弱的缺點(diǎn),使材料性能充分發(fā)揮,保證結(jié)構(gòu)具有較高的承載能力和良好的抗震性能。
【專利說明】 帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱,
[0002]主要應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中的多層及高層建筑的鋼管混凝土組合柱。
【背景技術(shù)】
[0003]隨著建筑工業(yè)的高速發(fā)展,村鎮(zhèn)的拆遷改造與修繕、城市新區(qū)和住宅小區(qū)的不斷開發(fā)和規(guī)?;ㄔO(shè)以及市政公用設(shè)施的新建,都會(huì)產(chǎn)生大量的建筑垃圾。此外,我國部分建筑結(jié)構(gòu)即將到達(dá)設(shè)計(jì)使用年限。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國每年的拆除工程占建設(shè)工程總量的40%,而每萬平方米的拆除工程會(huì)產(chǎn)生建筑垃圾的數(shù)量為7000噸-12000噸。然而,絕大部分建筑垃圾未經(jīng)任何處理,便被施工單位運(yùn)往郊外或鄉(xiāng)村露天堆放或填埋,耗用巨額的征用土地費(fèi)、垃圾清運(yùn)費(fèi)等建設(shè)經(jīng)費(fèi)。同時(shí),清運(yùn)和堆放過程中的遺撒和粉塵、灰砂飛揚(yáng)等問題又造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。建筑垃圾已經(jīng)加劇了我國城市土地、資源的緊張局面,嚴(yán)重影響了社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。
[0004]與此同時(shí),對(duì)混凝土的需求仍在不斷加大,大量的天然砂石骨料由于不斷開采而日趨枯竭,造成生態(tài)破壞。目前,我國的混凝土年產(chǎn)量約為15億噸,而每年回收的廢棄混凝土約為20億噸。由此可見,研究廢棄混凝土的再生利用迫在眉睫,而且意義重大。
[0005]目前,國內(nèi)高層、超高層建筑迅猛發(fā)展,鋼管混凝土柱是一種將鋼管結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)結(jié)合為一體的組合結(jié)構(gòu)。其中,方鋼管混凝土由于克服了圓鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、施工及使用上的不便,已成為鋼結(jié)構(gòu)建筑的主要發(fā)展方向。由于柱子主要承受軸向壓力,當(dāng)方鋼管混凝土柱達(dá)到極限強(qiáng)度時(shí),角部鋼管發(fā)生塑性變形,鋼管各邊中部與混凝土發(fā)生剝離或產(chǎn)生局部失穩(wěn)。研究發(fā)現(xiàn),導(dǎo)致所述技術(shù)問題的原因主要是方鋼管對(duì)核心混凝土所產(chǎn)生的約束力不足。
[0006]在現(xiàn)階段實(shí)際應(yīng)用中,為了彌補(bǔ)方鋼管對(duì)核心混凝土約束能力不足的缺陷,主要采用在鋼管內(nèi)壁焊接栓釘或矩形加勁肋等構(gòu)造措施,勞動(dòng)量大且效果并不理想。
[0007]另外,鋼管混凝土柱為了滿足某些構(gòu)造要求以及特殊的施工要求,采用普通混凝土澆筑無法澆筑密實(shí),造成內(nèi)部出現(xiàn)混凝土斷層或者離析現(xiàn)象,使得鋼管混凝土柱只有鋼管起到了支撐受力的功能,而混凝土由于填充不密實(shí),并不能夠與鋼管很好地結(jié)合共同發(fā)揮作用,導(dǎo)致鋼管混凝土柱的優(yōu)點(diǎn)無法充分發(fā)揮。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明的目的在于針對(duì)大量建筑垃圾亟待處理,再生利用工序多、成本高的缺陷,以及現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處,提供一種帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱及其實(shí)現(xiàn)方法,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、受力性能優(yōu)越、利于建筑空間布置、無需振搗、易于施工,還能進(jìn)行廢物利用,極大地節(jié)約成本。
[0009]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0010]一種帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱,其特征在于:其包括方鋼管1、τ形加勁肋2、螺旋箍3、縱筋4、廢棄混凝土芯5和自密實(shí)混凝土 6 ;方鋼管I的內(nèi)壁設(shè)置有T形加勁肋2,方鋼管I的中心設(shè)置有廢棄混凝土芯5 ;螺旋箍3與縱筋4綁扎成鋼筋籠,設(shè)置在廢棄混凝土芯5外圍;方鋼管I和廢棄混凝土芯5之間填充有自密實(shí)混凝土 6。
[0011]所述的帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱,其特征在于:所述的方鋼管I為軋制鋼管或采用四塊鋼板、雙槽鋼、雙C形鋼焊接而成,橫截面為正方形或矩形。
[0012]所述的帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱,其特征在于:所述的T形加勁肋2為T型鋼或由兩塊鋼板焊接而成,在腹板上均勻等間距開設(shè)孔洞,孔洞形狀為圓形、橢圓形、帶圓角的矩形或帶圓角的方形,且位于同一豎直線上,相鄰孔洞間距為100mm-200mm。
[0013]所述的帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱,其特征在于:所述的T形加勁肋在方鋼管的每個(gè)內(nèi)側(cè)壁上的數(shù)量不少于2個(gè),且均勻?qū)ΨQ布置。
[0014]所述的帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱,其特征在于:所述的螺旋箍3采用光面鋼筋或帶肋熱軋鋼筋彎曲而成,間距d為40mm-80mm,其強(qiáng)度等級(jí)為HPB300 級(jí),HRB335 級(jí),HRB400 級(jí)或 HRB500 級(jí)。
[0015]所述的帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱,其特征在于:所述的縱筋4采用帶肋熱軋鋼筋,其強(qiáng)度等級(jí)為HRB335級(jí),HRB400級(jí)或HRB500級(jí)。
[0016]所述的帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱,其特征在于:所述的廢棄混凝土芯5為從廢舊建筑物上拆除下來的圓柱或方柱,其截面長(zhǎng)寬尺寸與組合柱截面長(zhǎng)寬尺寸的比值為0.4-0.7。
[0017]所述的帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱,其特征在于:所述的廢棄混凝土芯5為一整根柱或者由2根截面相近的短柱拼接而成,將外圍混凝土保護(hù)層打磨掉,使內(nèi)部鋼筋裸露出來;2根截面相近的短柱在拼接時(shí),需將其連接處端部鋼筋鑿出,采用閃光對(duì)焊,電渣壓力焊或機(jī)械連接,并在連接處澆筑混凝土養(yǎng)護(hù)成型。
[0018]所述的帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱,其特征在于:所述的自密實(shí)混凝土中加入少量的微膨脹劑。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案,一種帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱可按如下方法制作:
[0020]I)在工廠加工方鋼管1、T形加勁肋2和螺旋箍3,將T形加勁肋2與方鋼管I焊接,螺旋箍3與縱筋4綁扎形成鋼筋籠;
[0021]2)加工廢棄混凝土芯5 ;
[0022]3)鋼結(jié)構(gòu)和廢棄混凝土加工完成后,運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng),將方鋼管I和鋼筋籠定位安裝;將廢棄混凝土芯5置于鋼筋籠內(nèi);澆筑自密實(shí)混凝土 6,養(yǎng)護(hù)成型后形成帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱。
[0023]由于采用上述技術(shù)方案,本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0024]I)廢棄混凝土芯源于待拆除建筑物,僅需簡(jiǎn)單處理即可應(yīng)用于本發(fā)明中,對(duì)建筑廢棄物進(jìn)行了再利用,既節(jié)約資源,有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù),又減少了廢棄混凝土填埋所占用的土地;同時(shí),克服了廢棄混凝土再生利用工序多、成本高的缺陷,極大地節(jié)約了成本,具有重要而深遠(yuǎn)的意義。
[0025]2)由于廢棄混凝土柱受到破壞和侵蝕的保護(hù)層被打磨掉,而柱芯的強(qiáng)度基本保留了原有材料的強(qiáng)度,同時(shí),螺旋箍有效地約束了廢棄混凝土芯的變形,使其承載能力和塑性性能得到很大的提聞。
[0026]3)采用自密實(shí)混凝土,能夠保證混凝土良好的密實(shí)性,使鋼管混凝土柱承載力高,塑性與韌性性能優(yōu)良,抗震能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)得以充分發(fā)揮。同時(shí),由于不需振搗,沒有振搗噪音,使得混凝土澆筑時(shí)間大幅度縮短,可以減少勞動(dòng)人員數(shù)量和人力成本,而且勞動(dòng)強(qiáng)度大幅度降低,能夠有效地提聞生廣效率。
[0027]4)自密實(shí)混凝土中加入少量微膨脹劑,可以使混凝土具有微膨脹特性,用以抵消混凝土在凝固過程中溫度應(yīng)力和干縮變形造成的微裂縫,從而使新舊混凝土結(jié)合緊密,具有良好的整體性。
[0028]5)T形加勁肋腹板上等間距分布的孔洞,使自密實(shí)混凝土澆筑完成后連成整體。力口勁肋腹板兩個(gè)側(cè)面的混凝土均可以發(fā)揮抗剪作用,填充于加勁肋孔洞中的混凝土相當(dāng)于多個(gè)豎向分布的插入孔洞的銷釘,同時(shí),加勁肋的翼緣有效地限制了方鋼管外壁與混凝土的分離,三者共同作用,大大改善了目前方鋼管混凝土普遍存在的鋼管與混凝土粘結(jié)力不足的問題,同時(shí)也提高了鋼管混凝土柱的整體性。
[0029]6)所采用的鋼管,T形加勁肋與螺旋箍是在鋼結(jié)構(gòu)工廠里加工制作,可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化批量生產(chǎn),生產(chǎn)效率高,可大大節(jié)約工期,降低工程成本。
[0030]下面通過附圖和實(shí)施例,對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]圖1是帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱的平面示意圖;
[0032]圖2是螺旋箍示意圖;
[0033]圖3是T形加勁肋示意圖;
[0034]圖4是實(shí)施例1中鋼結(jié)構(gòu)加工廠加工制造的方鋼管柱立體示意圖;
[0035]圖5是實(shí)施例2中帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱的平面示意圖;
[0036]圖6是實(shí)施例3中帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱的平面示意圖;
[0037]圖7是實(shí)施例4中帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱的平面示意圖。
[0038]圖中:1_方鋼管;2-T形加勁肋;3_螺旋箍;4_縱筋;5_廢棄混凝土芯;6_自密實(shí)混凝土。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
[0040]實(shí)施例1
[0041]如圖1至圖4所示,一種帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱包括:方鋼管1、τ形加勁肋2、螺旋箍3、縱筋4、廢棄混凝土芯5和自密實(shí)混凝土 6 ;方鋼管I的內(nèi)壁設(shè)置有T形加勁肋2,方鋼管I的中心設(shè)置有廢棄混凝土芯5 ;螺旋箍3與縱筋4綁扎成鋼筋籠,設(shè)置在廢棄混凝土芯5外圍;方鋼管I和廢棄混凝土芯5之間填充有自密實(shí)混凝土 6 ο
[0042]本實(shí)施例中,所述方鋼管I橫截面為正方形,所述T形加勁肋2的腹板上均勻開設(shè)圓形孔洞。實(shí)際加工時(shí),所述的T形加勁肋2在方鋼管I的每個(gè)內(nèi)側(cè)壁上的數(shù)量不少于2個(gè),且均勻?qū)ΨQ布置。本實(shí)施例中,數(shù)量取為2,也可根據(jù)實(shí)際具體需要,對(duì)所述的T形加勁肋2的數(shù)量進(jìn)行調(diào)整。
[0043]本實(shí)施例中,所述的T形加勁肋2的數(shù)量與方鋼管混凝土柱的承載力大小相對(duì)應(yīng),即T形加勁肋2的數(shù)量越多,所述方鋼管混凝土柱的承載力越大。
[0044]所述的螺旋箍3采用光面鋼筋或帶肋熱軋鋼筋彎曲而成,其強(qiáng)度等級(jí)為HPB300,HRB335,HRB400或HRB500,間距d為40mm-80mm。實(shí)際加工時(shí),可根據(jù)具體實(shí)際情況選定所述螺旋箍的強(qiáng)度等級(jí)與間距。
[0045]本實(shí)施例中,所述的廢棄混凝土芯5為直接從建筑物上拆除下來的方柱,為一整根柱,且將外圍混凝土保護(hù)層打磨掉,使內(nèi)部鋼筋裸露出來,其截面邊長(zhǎng)尺寸與混合柱截面邊長(zhǎng)尺寸的比值為0.4-0.7,可根據(jù)具體實(shí)際情況選定該比值。
[0046]本實(shí)施例中的帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱可按如下方法制作:
[0047]I)在工廠加工方鋼管1、T形加勁肋2和螺旋箍3,將T形加勁肋2與方鋼管I焊接,螺旋箍3與縱筋4綁扎形成鋼筋籠;
[0048]2)加工廢棄混凝土芯5 ;
[0049]3)鋼結(jié)構(gòu)和廢棄混凝土加工完成后,運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng),將方鋼管I和鋼筋籠定位安裝;將廢棄混凝土芯5置于鋼筋籠內(nèi);澆筑自密實(shí)混凝土 6,養(yǎng)護(hù)成型后形成帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱。
[0050]實(shí)施例2
[0051]本實(shí)施例中,與實(shí)施例1不同的是:所述方鋼管I的橫截面為矩形,所述T形加勁肋2的總數(shù)為10個(gè),且廢棄混凝土柱截面為圓形,如圖5所示。實(shí)際加工制造時(shí),可根據(jù)實(shí)際具體需要對(duì)所述T形加勁肋2的數(shù)量進(jìn)行調(diào)整。
[0052]本實(shí)施例中,其余部分結(jié)構(gòu)、連接關(guān)系和制造過程均與實(shí)施例1相同。
[0053]實(shí)施例3
[0054]本實(shí)施例中,與實(shí)施例1不同的是:所述方鋼管I的橫截面為矩形,且兩個(gè)方向邊長(zhǎng)尺寸差異較大,所述T形加勁肋2的總數(shù)為14個(gè),廢棄混凝土柱截面為圓形,且放置了 2個(gè)螺旋箍和2個(gè)廢棄混凝土圓柱,如圖6所示。實(shí)際加工制造時(shí),可根據(jù)實(shí)際具體需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
[0055]本實(shí)施例中,其余部分結(jié)構(gòu)、連接關(guān)系和制造過程均與實(shí)施例1相同。
[0056]實(shí)施例4
[0057]本實(shí)施例中,與實(shí)施例1不同的是:所述方鋼管I的橫截面為正方形,廢棄混凝土柱截面為圓形,且廢棄混凝土截面直徑比方鋼管I邊長(zhǎng)小很多,所述T形加勁肋2的總數(shù)為20個(gè),且放置了 4個(gè)螺旋箍和4個(gè)廢棄混凝土圓柱,如圖7所示。實(shí)際加工制造時(shí),可根據(jù)實(shí)際具體需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。[0058]本實(shí)施例中,其余部分結(jié)構(gòu)、連接關(guān)系和制造過程均與實(shí)施例1相同。
[0059]以上所述,僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例,并非對(duì)本發(fā)明做任何限制,凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化,均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱,其特征在于:其包括方鋼管(I)、T形加勁肋(2 )、螺旋箍(3 )、縱筋(4)、廢棄混凝土芯(5 )和自密實(shí)混凝土( 6 );方鋼管(I)的內(nèi)壁設(shè)置有T形加勁肋(2),方鋼管(I)的中心設(shè)置有廢棄混凝土芯(5);螺旋箍(3)與縱筋(4)綁扎成鋼筋籠,設(shè)置在廢棄混凝土芯(5)外圍;方鋼管(I)和廢棄混凝土芯(5)之間填充有自密實(shí)混凝土(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱,其特征在于:所述的方鋼管(I)為軋制鋼管或采用四塊鋼板、雙槽鋼、雙C形鋼焊接而成,橫截面為正方形或矩形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱,其特征在于:所述的T形加勁肋(2)為T型鋼或由兩塊鋼板焊接而成,在腹板上均勻等間距開設(shè)孔洞,孔洞形狀為圓形、橢圓形、帶圓角的矩形或帶圓角的方形,且位于同一豎直線上,相鄰孔洞間距為100mm-200mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱,其特征在于:所述的T形加勁肋(2)在方鋼管(I)的每個(gè)內(nèi)側(cè)壁上的數(shù)量不少于2個(gè),且均勻?qū)ΨQ布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱,其特征在于:所述的螺旋箍(3)采用光面鋼筋或帶肋熱軋鋼筋彎曲而成,間距d為40mm-80mm,其強(qiáng)度等級(jí)為HPB300級(jí),HRB335級(jí),HRB400級(jí)或HRB500級(jí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱,其特征在于:所述的縱筋(4)采用帶肋熱軋鋼筋,其強(qiáng)度等級(jí)為HRB335級(jí),HRB400級(jí)或HRB500 級(jí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱,其特征在于:所述的廢棄混凝土芯(5)為從廢舊建筑物上拆除下來的圓柱或方柱,其截面長(zhǎng)寬尺寸與組合柱截面長(zhǎng)寬尺寸的比值為0.4-0.7。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱,其特征在于:所述的廢棄混凝土芯(5)為一整根柱或者由2根截面相近的短柱拼接而成,將外圍混凝土保護(hù)層打磨掉,使內(nèi)部鋼筋裸露出來;2根截面相近的短柱在拼接時(shí),需將其連接處端部鋼筋鑿出,采用閃光對(duì)焊,電渣壓力焊或機(jī)械連接,并在連接處澆筑混凝土養(yǎng)護(hù)成型。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱,其特征在于:所述的自密實(shí)混凝土(6)中加入少量的微膨脹劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶T形加勁肋的方鋼管廢棄混凝土芯螺旋箍加勁組合柱的制作方法,其特征在于:包括鋼結(jié)構(gòu)和廢棄混凝土加工、定位安裝及澆筑混凝土步驟;具體步驟如下:.1)在工廠加工方鋼管(I)、T形加勁肋(2)和螺旋箍(3),將T形加勁肋(2)與方鋼管(I)焊接,螺旋箍(3)與縱筋(4)綁扎形成鋼筋籠; .2)加工廢棄混凝土芯(5);.3)鋼結(jié)構(gòu)和廢棄混凝土加工完成后,運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng),將方鋼管(I)和鋼筋籠定位安裝;將廢棄混凝土芯(5)置于鋼筋籠內(nèi);澆筑自密實(shí)混凝土(6),養(yǎng)護(hù)成型后形成帶T形加勁肋的方鋼管廢棄 混凝土芯螺旋箍加勁組合柱。
【文檔編號(hào)】E04G21/00GK103967210SQ201410146853
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月12日
【發(fā)明者】曹萬林, 牛海成, 董宏英, 武海鵬 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)