一种叠合柱及其制作方法与流程

本发明涉及用于承重的长条形结构建筑物技术领域，更具体地，涉及一种叠合柱及其制作方法。

背景技术：

目前，随着我国建筑工业和建筑技术的发展，土地资源面积的减少，高层建筑、超高层建筑越来越多的走进了现代人的生活。钢筋混凝土柱作为一种支柱、桥墩或基础柱，得到了广泛的应用。

近几年，随着高层、超高层建筑的发展，传统普通混凝土柱的承载能力和抗震性能已远远不能满足实际需求。高强混凝土作为一种新的建筑材料，具有抗压强度高、抗变形能力强、耐久性好的优点，被广泛的应用在主要竖向承重构件柱的制作中。应用高强混凝土可减小柱截面尺寸，减轻自重，提高经济效益。但高强混凝土与普通混凝土相比较，高强混凝土的延性较差，阻碍了其推广应用。为了改善高强混凝土的抗拉性能差、延性差等缺点，通过在混凝土中掺加钢纤维以改善混凝土性能，发展出钢纤维混凝土。钢纤维混凝土可以大幅提高混凝土抗拉强度，其主要特点是可以有效提高混凝土的延性，从而可以控制裂缝的开展，但是对于抗压强度的提高有限。

高强钢筋具有强度高，节约钢材使用量，经济性好的优点，是与高强高性能混凝土相匹配的理想材料。然而高强钢筋与普通钢筋相比，受腐蚀后其强度损失大，对结构的安全性带来较大影响。

现有钢筋混凝土柱的制作方法主要有两种，一种为全现浇式钢筋混凝土柱，该种柱整体性能好，但施工周期长，模板使用量大，难以满足绿色建筑的要求。另一种为全装配式混凝土柱，该种柱采用全预制构件，施工周期短，但其梁柱节点位置薄弱，造成结构整体性差。而且，现有混凝土柱变形能力较差，变形后难以恢复，混凝土损伤较大。

因此，亟需发明一种工艺简单、抗压强度高、延性好且结构安全性能高的高恢复性半装配式叠合柱。

技术实现要素：

本发明提供一种工艺简单、抗压强度高、延性好、结构安全性能高且兼具高恢复性的半装配式叠合柱及其制作方法，以解决上现有钢筋混凝土柱抗压能力差、延性差且结构安全性能不高、变形后恢复性差的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种叠合柱，包括高强混凝土芯和预制的钢纤维混凝土管，所述高强混凝土芯现浇筑于所述钢纤维混凝土管内；所述钢纤维混凝土管内镶嵌有箍筋和纵向受力钢筋，所述箍筋用于捆扎固定所述纵向受力钢筋，且所述纵向受力钢筋表面涂覆有防锈涂层。

在上述方案基础上优选，所述钢纤维混凝土管的截面呈多边形，并在该钢纤维混凝土管的边角处设有加强筋，所述加强筋嵌入式设置在所述混凝土管内。

在上述方案基础上优选，所述加强筋的截面呈三角形。

在上述方案基础上优选，所述加强筋表面涂覆有防锈涂层。

在上述方案基础上优选，所述钢纤维混凝土管的内表面设有若干凹槽，所述高强混凝土芯表面嵌入式填充于所述凹槽内。

本发明还提供了一种叠合柱的制作方法，包括以下步骤：

s1.对所述纵向受力钢筋表面进行涂覆防锈漆，通过箍筋对纵向受力钢筋绑扎形成内设容置腔的钢筋网；

s2.在所述钢筋网的内表面和外表面分别搭架模板，并模板所形成的空间内浇筑钢纤维混凝土，以形成钢纤维混凝土管；

s3.对多个所述步骤s2加工后的钢纤维混凝土管进行现场装配，向所述钢纤维混凝土管内现场浇筑高强混凝土，以在所述钢纤维混凝土管内形成高强混凝土芯。

在上述方案基础上优选，所述步骤s1还包括：将所述钢筋网的截面加工呈多边形，并在所述钢筋网的边角处设有加强筋，所述加强筋通过所述箍筋以固定。

在上述方案基础上优选，所述加强筋的截面呈三角形。

在上述方案基础上优选，在所述步骤s2后还包括，对步骤s2获取的所述钢纤维混凝土管的外表面打磨，并对所述钢纤维混凝土管的内表面加工凹槽。

本发明的一种叠合柱及其制作方法，其中，本发明的叠合柱在合柱受到偏心压力时，高强混凝土芯承受主要轴力，以发挥其抗压强度的特点，同时，利用设置在高强混凝土芯外的钢纤维混凝土管，提高叠合柱的受侧抗拉强度，从而以避免高强混凝土芯过早出现裂缝，缓解由于裂缝发展而造成的纵向钢筋腐蚀的问题，保护受侧拉纵向钢筋，改善叠合柱的整体延伸性，以达到提高其抗震性能，最大程度发挥钢纤维混凝土的延伸性。

本发明在纵向受力钢筋表面设有防锈涂层，利用该防锈涂层不仅可以提高纵向受力钢筋的防腐蚀能力，避免其在受腐蚀后强度下降的问题，而且，由于该防锈涂层，纵向受力钢筋与钢纤维混凝土管之间的黏结作用力小于纵向受力钢筋直接与钢纤维混凝土管之间的黏结作用力，使纵向受力钢筋与钢纤维混凝土管之间形成了弱黏结。在叠合柱遭遇地震或者受到外界大的作用力而产生较大变形时，由于纵向受力钢筋与钢纤维混凝土管之间的粘结力小，从而使纵向受力钢筋的变形相对独立，一方面减少了钢纤维混凝土管受拉变形，延缓混凝土的开裂，另一方面纵向受力钢筋由于约束变小，其变形能力得以充分发挥，在地震后或变形减小后其恢复能力显著，易于修理，节约资源。

作为本发明的另一优点在于，本发明通过采用钢纤维混凝土管以替代现有的普通混凝土管，以提高其抗拉强度，并配合在钢纤维混凝土管内表面设置凹槽，利用凹槽以加强钢纤维混凝土管与高强混凝土芯之间的粘结强度，从而以提高其整体性。

作为本发明的另一优点在于，本发明高强混凝土芯对钢纤维混凝土管具有约束作用，形成了类似钢管混凝土柱的结构，使内部高强混凝土芯进一步提高了抗压强度，且与钢管混凝土柱相比，由于采用的是钢纤维混凝土管保护内部受力钢筋，本发明叠合柱的耐火性能强于钢管混凝土柱。

附图说明

图1为本发明的钢纤维混凝土管的截面图；

图2为本发明的叠合柱的截面图；

图3为本发明的叠合柱的俯视图；

图4为本发明的叠合柱的制作方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

请参阅图1，并结合图2和图3所示，本发明提供了一种叠合柱，包括高强混凝土芯10和预制的钢纤维混凝土管20，高强混凝土芯10现浇筑于钢纤维混凝土管20内；钢纤维混凝土管20内镶嵌有箍筋21和纵向受力钢筋22，箍筋21用于捆扎固定所述受力钢筋，且纵向受力钢筋22表面涂覆有防锈涂层。

本发明的叠合柱采用的是高强混凝土芯10与钢纤维混凝土管20结合的结构设计，利用叠合柱在合柱受到偏心压力时，高强混凝土芯10承受主要轴力，以发挥其抗压强度的特点，同时，利用设置在高强混凝土芯10外的钢纤维混凝土管20，提高叠合柱的受侧抗拉强度，从而以避免高强混凝土芯10过早出现裂缝，缓解由于裂缝发展而造成的纵向钢筋腐蚀的问题，保护受侧拉纵向钢筋，改善叠合柱的整体延伸性，以达到提高其抗震性能，最大程度发挥钢纤维混凝土的延伸性。

与此同时，本发明的高强混凝土芯10对钢纤维混凝土管20具有约束作用，形成了类似钢管混凝土柱的结构，使内部高强混凝土芯10进一步提高了抗压强度，且与钢管混凝土柱相比，由于采用的是钢纤维混凝土管20保护内部受力钢筋，本发明叠合柱的耐火性能强于钢管混凝土柱。

而与传统全现浇结构的叠合柱相比较，本发明采用的预制加现场浇筑的半装配式加工工艺，一方面，由于钢纤维混凝土管20可根据实际情况灵活设计，在工厂内预制完成，不仅可减少施工现场湿作业，与预制梁构件配套使用，可以显著加快施工进程，而且，外部钢纤维混凝土管20可以作为内部高强混凝土模板，减少模板使用，节约资源；另一方面，本通过将多个钢纤维混凝土管20现场拼接后，再同时对其进行现场浇筑高强混凝土芯10。

本发明在纵向受力钢筋22表面设有防锈涂层，利用该防锈涂层不仅可以提高纵向受力钢筋22的防腐蚀能力，避免其在受腐蚀后强度下降的问题，而且，由于该防锈涂层，纵向受力钢筋22与钢纤维混凝土管20之间的黏结作用力小于纵向受力钢筋22直接与钢纤维混凝土管20之间的黏结作用力，是纵向受力钢筋22与钢纤维混凝土管20之间形成了弱黏结。在叠合柱遭遇地震或者受到外界大的作用力而产生较大变形时，由于纵向受力钢筋22与钢纤维混凝土管20之间的粘结力小，从而使纵向受力钢筋22的变形相对独立，一方面减少了钢纤维混凝土管20受拉变形，延缓混凝土的开裂，另一方面纵向受力钢筋22由于约束变小，其变形能力得以充分发挥，在地震后或变形减小后其恢复能力显著，易于修理，节约资源。

其中，本发明的钢纤维混凝土管20是根据所需叠合柱的尺寸设计而成的，且其可选用c40—c50普通强度或c60级以上高强钢纤维混凝土制作而成。值得说明的是，为保证纵向受力钢筋22有足够的保护层厚度钢纤维混凝土管20最薄处应大于100mm。

作为本发明的另一优选实施方案，本发明在钢纤维混凝土管20的内表面设有若干凹槽25，高强混凝土芯10现浇筑于钢纤维混凝土管20内，并使得高强混凝土芯10表面嵌入式填充于所述凹槽25内，利用凹槽25以加强钢纤维混凝土管20与高强混凝土芯10之间的粘结强度，从而可有效提高钢纤维混凝土管20之间的连接作用力。

作为本发明的其中一个优选实施例，本发明钢纤维混凝土管20的截面呈多边形，并在该钢纤维混凝土管20的边角处设有加强筋24，加强筋24嵌入式设置在混凝土管内。使用过程中，利用该加强筋24的强度大于钢纤维混凝土管20的强度，可有效的避免钢纤维混凝土管20在运输吊装过程中角部受损的问题，提高叠合柱在使用过程中的强度。优选的是，本发明的加强筋24的截面呈三角形，利用三角形的稳定性，进一步提高加强筋24的强度，以提高叠合柱的强度。

作为本发明的另外一个优选实施例，本发明的加强筋24表面涂覆有防锈涂层，从而有效避免加强筋24表面因受到腐蚀而导致其强度受到影响。

需要说明的是，本发明的加强筋24可以是利用钢筋绑扎呈三角形截面的柱状结构，也可以是利用钢筋相互焊接成三角形截面的柱状结构，也可以是截面呈三角形的钢筋柱。

请继续参阅图4所示，本发明还提供了一种叠合柱的制作方法，包括以下步骤：

s1.对所述纵向受力钢筋22表面进行涂覆防锈漆，通过箍筋21对纵向受力钢筋22绑扎形成内设容置腔的钢筋网；

s2.在所述钢筋网的内表面和外表面分别搭架模板，并模板所形成的空间内浇筑钢纤维混凝土，以形成钢纤维混凝土管20；

s3.对多个所述步骤s2加工后的钢纤维混凝土管20进行现场装配，向所述钢纤维混凝土管20内现场浇筑高强混凝土，以在所述钢纤维混凝土管20内形成高强混凝土芯10。

本发明叠合柱的制造过程中采用的是高强混凝土芯10与钢纤维混凝土管20结合的结构设计，利用叠合柱在合柱受到偏心压力时，高强混凝土芯10承受主要轴力，以发挥其抗压强度的特点，同时，利用设置在高强混凝土芯10外的钢纤维混凝土管20，提高叠合柱的受侧抗拉强度，从而以避免高强混凝土芯10过早出现裂缝，缓解由于裂缝发展而造成的纵向钢筋腐蚀的问题，保护受侧拉纵向钢筋，改善叠合柱的整体延伸性，以达到提高其抗震性能，最大程度发挥钢纤维混凝土的延伸性。

与此同时，本发明的高强混凝土芯10对钢纤维混凝土管20具有约束作用，形成了类似钢管混凝土柱的结构，使内部高强混凝土芯10进一步提高了抗压强度，且与钢管混凝土柱相比，由于采用的是钢纤维混凝土管20保护内部受力钢筋，本发明叠合柱的耐火性能强于钢管混凝土柱。

而与传统全现浇结构的叠合柱相比较，本发明采用的预制加现场浇筑的加工工艺，一方面，由于钢纤维混凝土管20可根据实际情况灵活设计，在工厂内预制完成，不仅可减少施工现场湿作业，与预制梁构件配套使用，可以显著加快施工进程，而且，外部钢纤维混凝土管20可以作为内部高强混凝土模板，减少模板使用，节约资源.

其中，本发明的钢纤维混凝土管20是根据所需叠合柱的尺寸设计而成的，且其可选用c40—c50普通强度或c60级以上高强钢纤维混凝土制作而成。值得说明的是，为保证纵向受力钢筋22有足够的保护层厚度钢纤维混凝土管20最薄处应大于100mm。

本发明的一种叠合柱在制作过程中，由于在纵向受力钢筋22表面涂覆防锈漆，利用该防锈漆不仅可以提高纵向受力钢筋22的防腐蚀能力，避免其在受腐蚀后强度下降的问题，而且，由于该防锈涂层，纵向受力钢筋22与钢纤维混凝土管20之间的黏结作用力小于纵向受力钢筋22直接与钢纤维混凝土管20之间的黏结作用力，是纵向受力钢筋22与钢纤维混凝土管20之间形成了弱黏结。在叠合柱遭遇地震或者受到外界大的作用力而产生较大变形时，由于纵向受力钢筋22与钢纤维混凝土管20之间的粘结力小，从而使纵向受力钢筋22的变形相对独立，一方面减少了钢纤维混凝土管20受拉变形，延缓混凝土的开裂，另一方面纵向受力钢筋22由于约束变小，其变形能力得以充分发挥，在地震后或变形减小后其恢复能力显著，易于修理，节约资源。

作为本发明的另外一个优选实施例，在步骤s1还包括，将钢筋网的截面加工呈多边形，并在钢筋网的边角处设有加强筋24，加强筋24通过箍筋21以固定。优选的是，该加强筋24的截面呈三角形。本发明利用该加强筋24的强度大于钢纤维混凝土管20的强度，可有效的避免钢纤维混凝土管20在运输吊装过程中角部受损的问题，提高叠合柱在使用过程中的强度。优选的，在步骤s1前，对加强筋24表面均匀涂覆防锈漆。

作为本发明的其中一个优选实施例，本发明步骤s2后，还包括对步骤s2获取的钢纤维混凝土管20的外表面打磨，并对钢纤维混凝土管20的内表面加工凹槽25，利用凹槽25以加强钢纤维混凝土管20与高强混凝土芯10之间的粘结强度，从而可有效提高钢纤维混凝土管20之间的连接作用力。

最后，本申请的结构和方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。