[实用新型]一种纤维增强塑料-钢复合管约束钢筋高强混凝土柱

说明书

技术领域

本实用新型属于一种土木工程结构构件，特别涉及一种钢筋高强混凝土柱，尤其适用于海洋、潮湿和盐碱地等恶劣环境下的高层建筑、桥梁工程、地下工程及港口工程等。

背景技术

高强混凝土具有强度高、变形小和耐久性好等优点，能适应现代工程结构向大跨、重载和高耸发展的需要，混凝土的高强化是现代混凝土结构发展的重要趋势。在高层结构中采用高强混凝土框架柱，可以有效的减少柱子截面，增加房屋的使用面积，提高框架柱的抗震性能等优点。优越的性能使得高强混凝土的应用范围不断扩大。

然而，高强混凝土也有其致命的弱点，那就是高强混凝土的延性很差，很容易产生脆性破坏。而且，我国80％的国土面积属于抗震设防区(6度以上)，特别是高层建筑结构集中的城市，绝大多数处于抗震设防区，部分还处于高烈度地区，不宜采用高强混凝土结构。我国的《混凝土结构设计规范GB 50010》规定：当设防烈度为9度时，混凝土强度等级不宜超过C60，当设防烈度为8度时，混凝土强度等级不宜超过C70。这些规定限制了高强混凝土在地震区高层结构中的应用。

目前工程中通常采用密排箍筋高强混凝土柱的结构形式来提高高强混凝土柱的抗震性能。然而，密排箍筋高强混凝土柱存有以下不足：

1.轴压比限值低。对于密排箍筋高强混凝土柱，随着箍筋加密，抗震性能增加，轴压比限值有所增大。但我国的抗震设计规范中给出了混凝土强度等级为C60以下时钢筋混凝土框架柱较低的轴压比限值，而对于混凝土强度等级为C60以上时却没有给出轴压比限值，其轴压比限值将更低。轴压比限值较低，将导致混凝土柱的截面不能有效地减小，柱子长细比增大不明显，抗震性能的提高不明显。

2.地震荷载作用下易产生保护层脱落和纵筋失稳，承载力降低，震后难修复。密排箍筋高强混凝土柱在地震荷载作用下容易产生保护层脱落和纵筋失稳的现象，导致承载力降低，抗震性能较差，且震后难以修复。

3.抗剪承载力低，不能保证柱子的破坏模式为“强剪弱弯”。对于密排箍筋高强混凝土柱，当配箍率达到一定限值时，继续增加配箍率，却不能继续提高柱子的抗剪强度，因此对于密排箍筋高强混凝土柱无法随意达到柱子的“强剪弱弯”要求。

4.施工麻烦。普通密排箍筋高强混凝土柱在施工过程中的箍筋绑扎量很大；在混凝土的浇筑过程中，由于箍筋很密，混凝土的振捣难度较大。

为了克服密排箍筋高强混凝土柱的上述不足，在钢筋高强混凝土柱中引入钢管，形成钢管高强混凝土柱：可提高钢筋高强混凝土柱的轴压比限值，使钢筋高强混凝土柱在应用中不再限制轴压比；可提高钢筋高强混凝土柱的抗震性能，使钢筋高强混凝土柱能够在高烈度地震区的高层结构中应用；可提高抗剪能力，满足“强剪弱弯”的要求；可保护钢筋高强混凝土柱的保护层，阻止纵筋失稳的过早出现；可减少箍筋的用量，降低施工难度。

然而，钢管高强混凝土柱却存在着钢管易屈曲、用钢量大、与钢筋混凝土梁连接麻烦、施工难度大等问题。

为了解决钢管高强混凝土柱的上述问题，可采用钢管约束钢筋高强混凝土柱，即其外包钢管不再承受竖向荷载(不承受轴力和弯矩)，只对核心钢筋高强混凝土柱提供横向的约束作用并承受水平剪力。钢管约束钢筋高强混凝土柱所带来的效果是：由于外包钢管不再承受竖向荷载，因此用钢量会减少，同时也改善了钢管容易屈曲的问题；由于外包钢管在柱子两端末处断开，于是解决了与钢筋混凝土梁连接麻烦、施工难度大的问题。

然而，在海洋、潮湿和盐碱地等恶劣环境中应用钢管高强混凝土柱和钢管约束钢筋高强混凝土柱时，其外包钢管都需要刷防腐涂料或采用特殊的防腐蚀措施，这样极大地增加了工程造价和技术难度，同时后期维护费用也比较高。因此，亟须要发展低成本、高耐久性的高强混凝土柱结构。

发明内容

为了克服现有密排箍筋高强混凝土柱、钢管高强混凝土柱和钢管约束钢筋高强混凝土柱的上述缺点和不足，本实用新型要设计一种具有抗震性能好、施工方便和高耐久性，特别适用于海洋、潮湿和盐碱地等恶劣环境下的高层建筑、桥梁工程、地下工程及港口工程等的纤维增强塑料-钢复合管约束钢筋高强混凝土柱。

本实用新型通过以下技术方案实现：