专利名称：一种高抗震轻质高强钢筋混凝土柱的制作方法
技术领域：
本发明涉及混凝土建筑领域，具体涉及一种高抗震轻质高强钢筋混凝土柱。
背景技术：
建筑物抗震性能主要取决于结构吸收地震能量的能力，这种能力是由其承载力和变形能力的乘积决定的。承载力较低，但具有较大延性的结构，所能吸收的能量多虽然较早出现损坏，但能经受住较大的变形，避免倒塌；反之，承载力较高、变形能力低的脆性结构， 吸收能量有限，一旦遭遇到超过设计水平的地震作用，很容易发生脆性破坏而突然倒塌，违背了建筑规范中“大震不倒”的设计原则。分体柱技术是采用隔板将整截面柱劈分成4根等截面柱并分开配筋的方法。研究结果表明，分体柱虽使构件的抗弯承载力稍有降低，但抗剪承载力基本不变，且构件的变形能力和延性均得到显著提高，其破坏形态由剪切型转化为弯曲型，实现了短柱变“长”柱的设想，很好地改善了短柱的抗震性能。然而传统形式的分体柱中各单元柱之间缺乏联系，受地震作用时各单元柱容易解体外鼓，承载力较差，不能很好地提高建筑物的抗震性能。另外，地震作用和建筑的上部结构的自重成正比，当建筑结构采用轻集料混凝土后，由于整个结构体系自重的下降，将降低水平地震作用。同时，由于轻集料混凝土的弹性模量较低，结构自振周期变长，变形能力增强，结构破坏时将能消耗更多的变形能。因此，轻集料混凝土结构的抗震性能较好。然而到目前为止，含轻集料的混凝土大多被用在梁、板等构件，以及用于桥面铺装，用于承重结构的研究较少。
发明内容
针对这一问题，本发明的目的在于提供一种变形能力强、具有抗震性能的高抗震轻质高强钢筋混凝土柱。为了实现上述目的，本发明的技术方案是一种高抗震轻质高强钢筋混凝土柱，其特征是它由绑扎钢筋笼后浇注混凝土而成；所述的钢筋笼由4个等截面的分体箍筋、中心定位箍筋及纵筋组成，相邻两个分体箍筋的外肢间距为25-200mm ；中心定位箍筋与4个等截面的分体箍筋的各肢箍筋交错排列、部分重叠，各分体箍筋和定位箍筋内侧设置数根纵筋(所述数根为2-20根，以适当间隔距离)，分体箍筋与定位箍筋的重叠部分设置至少有 1根纵筋，分体箍筋和定位箍筋均由纵筋固定(绑扎或焊接)成一体；浇注混凝土后，4个等截面分体箍筋及内侧纵筋形成4个等截面单元柱，中心定位箍筋将4个单元柱联系在一起；所述的混凝土包括以下原料水、水泥、矿物掺合料、轻集料、碎石、砂、减水剂，每立方米混凝土中各原料的重量为水130 180kg、水泥160 500kg、矿物掺合料50 250kg、轻集料100 400kg、碎石300 900kg、砂650 850kg、减水剂4 15kg。所述的分体箍筋为矩形闭合箍筋、矩形螺旋箍筋、圆形闭合箍筋或圆形螺旋箍筋。所述的中心定位箍筋为矩形闭合箍筋、矩形螺旋箍筋、圆形闭合箍筋或圆形螺旋箍筋。所述的轻集料为粒径为5 15mm、表观密度1200 1500kg/m3、筒压强度彡8MPa 的页岩陶粒、粘土陶粒或粉煤灰陶粒。所述的矿物掺合料为粉煤灰、矿粉或硅灰中的任意一种或任意二种以上的混合， 任意二种以上混合时为任意配比。所述的混凝土的原料还包括纤维。所述的纤维为聚丙烯纤维，每立方米混凝土中纤维用量为1. 0 1. 5kgo所述的纤维为钢纤维，每立方米混凝土中纤维用量为40 160kg。所述的高抗震轻质高强钢筋混凝土柱的截面为矩形或圆形。上述一种高抗震轻质高强钢筋混凝土柱的制备方法，它包括如下步骤1)绑扎钢筋笼；2)支护混凝土浇筑模板；3)配制混凝土 ；4)浇注混凝土 ；6)脱模；5)养护；既得高抗震轻质高强钢筋混凝土柱。本发明的优点是，与传统分体柱相比，本发明在各单元柱之间建立联系，使各单元柱在地震作用下相互制约，相互牵引，在提高柱变形能力的同时保证其承载力；采用轻集料混凝土，可降低结构自重，减小水平地震作用力，因此本发明具有高抗震性能、变形能力和承载力强、轻质的特点；同时该发明施工省时、方便。
图1为矩形螺旋分体箍筋和中心圆形螺旋定位箍筋矩形截面柱配筋图；图2为矩形螺旋分体箍筋和中心矩形闭合定位箍筋矩形截面柱配筋图；图3为圆形闭合分体箍筋和中心圆形螺旋定位箍筋矩形截面柱配筋图；图4为圆形螺旋分体箍筋和中心矩形螺旋定位箍筋矩形截面柱配筋图；图5为圆形螺旋分体箍筋和中心矩形闭合定位箍筋圆形截面柱配筋图；图6为圆形螺旋分体箍筋和中心圆形螺旋定位箍筋圆形截面柱配筋图。图1-6中标记说明1-混凝土，2-分体箍筋，3-中心定位箍筋，4_纵筋。图7为试验加载装置图。图7中标记说明5-试件，6-拉压千斤顶，7-传感器，8-反力架，9-竖向千斤顶， 10-球铰，11-滑动小车，12-柱基，13-地锚螺栓。图8为高抗震轻质高强钢筋混凝土柱的伪静力试验“荷载-位移”滞回曲线图8中(a)图为实施例1 “荷载-位移”滞回曲线，(b)图为实施例2 “荷载-位移”滞回曲线，(c)图为实施例3 “荷载-位移”滞回曲线。图9为图6中钢筋笼的立体图。
具体实施例方式为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例1 一种高抗震轻质高强钢筋混凝土柱，如附图1所示，柱的截面为矩形，尺寸为 450mmX 450mm，柱高1100mm。它由绑扎钢筋笼后浇注混凝土而成；所述的钢筋笼由4个等截面的分体箍筋、中心定位箍筋及纵筋组成，分体箍筋为矩形螺旋分体箍筋，中心定位箍筋为中心圆形螺旋定位箍筋；相邻两个分体箍筋的外肢间距为30mm ；中心定位箍筋与4个等截面的分体箍筋的各肢箍筋交错排列、部分重叠，各分体箍筋内侧设置12根纵筋，中心定位箍筋与分体箍筋的重叠部分设置3根纵筋；分体箍筋的边长为190mm，箍筋间距为70mm ；中心定位箍筋的直径为200mm，箍筋间距为45mm。纵筋采用直径为12mm的HRB400级螺纹钢筋，箍筋采用直径为8mm的HPB235级光圆钢筋；分体箍筋和定位箍筋均与纵筋固定(绑扎或焊接)成一体；浇注混凝土后，4个等截面分体箍筋及内侧纵筋形成4个等截面单元柱， 中心定位箍筋将4个单元柱联系在一起。所用混凝土的各原料配合比如表1中实施例1所示，其中所述的轻集料为粒径为 5 15mm、表观密度为1300kg/m3、筒压强度为8MPa的粘土陶粒。碎石为5_30mm的连续级配、压碎值为9.4%。砂为河砂，细度模数为2. 6，含泥量1.5%。减水剂为聚羧酸系减水剂， 含固量为20wt%，减水率为25%。上述一种高抗震轻质高强钢筋混凝土柱的制备方法，它包括如下步骤1)按上述配筋形式绑扎钢筋笼；幻支护混凝土浇筑模板；幻配制混凝土 ；4)浇注混凝土 ；6)脱模；5) 养护；既得高抗震轻质高强钢筋混凝土柱。浇注混凝土后，4个等截面分体箍筋及内侧纵筋形成4个等截面单元柱，中心定位箍筋将4个单元柱联系在一起。表1混凝土原材料配合比(kg/m3)及性能
权利要求
1.一种高抗震轻质高强钢筋混凝土柱，其特征是它由绑扎钢筋笼后浇注混凝土而成； 所述的钢筋笼由4个等截面的分体箍筋、中心定位箍筋及纵筋组成，相邻两个分体箍筋的外肢间距为25-200mm ；中心定位箍筋与4个等截面的分体箍筋的各肢箍筋部分重叠，各分体箍筋和定位箍筋内侧设置数根纵筋，分体箍筋与定位箍筋的重叠部分内设置至少有1根纵筋，分体箍筋和定位箍筋均由纵筋固定成一体；所述的混凝土包括以下原料水、水泥、矿物掺合料、轻集料、碎石、砂、减水剂，每立方米混凝土中各原料的重量为水130 180kg、水泥160 500kg、矿物掺合料50 250kg、 轻集料100 400kg、碎石300 900kg、砂650 850kg、减水剂4 15kg。
2.根据权利要求1所述的一种高抗震轻质高强钢筋混凝土柱，其特征是所述的分体箍筋为矩形闭合箍筋、矩形螺旋箍筋、圆形闭合箍筋或圆形螺旋箍筋。
3.根据权利要求1所述的一种高抗震轻质高强钢筋混凝土柱，其特征是所述的中心定位箍筋为矩形闭合箍筋、矩形螺旋箍筋、圆形闭合箍筋或圆形螺旋箍筋。
4.根据权利要求1所述的一种高抗震轻质高强钢筋混凝土柱，其特征是所述的轻集料为粒径为5 15mm、表观密度1200 1500kg/m3、筒压强度彡8MPa的页岩陶粒、粘土陶粒或粉煤灰陶粒。
5.根据权利要求1所述的一种高抗震轻质高强钢筋混凝土柱，其特征是所述的矿物掺合料为粉煤灰、矿粉或硅灰中的任意一种或任意二种以上的混合，任意二种以上混合时为任意配比。
6.根据权利要求1所述的一种高抗震轻质高强钢筋混凝土柱，其特征是所述的混凝土的原料还包括纤维；所述的纤维为聚丙烯纤维时，每立方米混凝土中纤维用量为1.0 1. 5kg ；所述的纤维为钢纤维时，每立方米混凝土中纤维用量为40 160kg。
全文摘要
本发明涉及一种高抗震轻质高强钢筋混凝土柱。一种高抗震轻质高强钢筋混凝土柱，其特征是它由绑扎钢筋笼后浇注混凝土而成；所述的钢筋笼由4个等截面的分体箍筋、中心定位箍筋及纵筋组成，相邻两个分体箍筋的外肢间距为25-200mm；中心定位箍筋与4个等截面的分体箍筋的各肢箍筋部分重叠，各分体箍筋和定位箍筋内侧设置数根纵筋，分体箍筋与定位箍筋的重叠部分内设置至少有1根纵筋，分体箍筋和定位箍筋均由纵筋固定成一体；所述的混凝土中各原料的重量为水130～180kg/m3、水泥160～500kg/m3、矿物掺合料50～250kg/m3、轻集料100～400kg/m3、碎石300～900kg/m3、砂650～850kg/m3、减水剂4～15kg/m3。本发明具有高抗震性能、变形能力和承载力强、轻质的特点。
文档编号E04B1/98GK102561595SQ20121000200
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月5日 优先权日2012年1月5日
发明者付军, 吴静, 周孝军, 王发洲, 胡曙光 申请人:武汉理工大学