本发明涉及组合结构技术领域，具体涉及一种高强钢管内置高强灌浆料和碳纤维组合柱结构及制作方法。
背景技术：
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随着社会的发展，出现了越来越多的高层、超高层和大跨度建筑。这种建筑，由于柱子承受的轴向和偏心荷载较大，因此需要柱子有很强的抗压和抗弯能能力，同时，柱子的截面和重量越小越好，柱子的截面越小，占用的空间越小，建筑上可获得更多的使用空间，柱子的重量越小，结构的自重越小，结构受到的地震作用越小，对提高结构的安全性越有利。采用高强柱，可同时满足上述要求。因此，研发高强柱，一直是建筑领域的重要方向之一。
因此，提出一种轻质、高抗压和高抗弯能力的高强钢管内置高强灌浆料和碳纤维组合柱结构及制作方法，以满足人们的使用需求。
技术实现要素：
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本发明的目的是提供一种具有轻质、高抗压和高抗弯能力的高强钢管内置高强灌浆料和碳纤维组合柱结构及制作方法，更好的满足实际高层、超高层建筑结构和大跨度结构工程设计施工的需要。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供的高强钢管内置高强灌浆料和碳纤维组合柱结构，包括高强钢管，所述高强钢管内部设置有高强型钢，在所述高强钢管及高强型钢之间围设有碳纤维布，所述高强钢管内部灌装有高强混凝土。
所述高强钢管横截面为方形，或者为圆形。
所述高强型钢为高强工字型型钢，或者为高强环形型钢。
所述高强环形型钢横截面为圆形或者方形。
所述高强环形型钢内部灌装有高强灌浆料。
所述碳纤维布在所述高强钢管及高强型钢之间围设呈矩形框。
所述高强工字型型钢的横截面面积大于整个高强钢管的横截面面积的25％。
所述高强环形型钢的横截面面积大于整个高强钢管的横截面面积的35％。
上述高强钢管内置高强灌浆料和碳纤维组合柱结构的制作方法，具体步骤如下：
步骤一：首先预制高强钢管及高强型钢
所述高强钢管横截面为方形或者圆形，所述高强型钢为高强工字型型钢或者高强环形型钢；
步骤二：预定高强钢管和高强型钢的安装位置
在作业台座上标示出所述高强钢管及所述高强型钢的安装位置；
步骤三：安装碳纤维布
将所述碳纤维布在进行作业的台座上围设为一圈，并将所述碳纤维布的下端固定于台座上，所述碳纤维布布置在所述高强型钢与所述高强钢管标示的位置之间的区域；
步骤四：吊装高强型钢
将所述高强型钢吊装至步骤二中台座上标示的高强型钢的安装位置，并进行固定，同时将碳纤维布的上端临时固定于所述高强型钢的上端；
步骤五：吊装高强钢管
将所述高强钢管吊装至步骤二中台座上标示的高强钢管的安装位置，并进行固定；
步骤六：灌注高强混凝土
将所述碳纤维布的上端拉直，使所述碳纤维布呈绷紧状态，向所述高强钢管和所述高强型钢之间灌注高强混凝土，待高强混凝土凝固即可。
所述步骤一中，预制的所述高强型钢为高强环形型钢，在步骤六中，在所述高强钢管和所述高强型钢之间灌注的高强混凝土凝固后，再向所述高强型钢内部灌注高强灌浆料，待高强灌浆料凝固即可。
本发明高强钢管内置高强灌浆料和碳纤维组合柱结构及制作方法的有益效果：本发明的结构在高强钢管内部嵌装高强型钢，在高强钢管和高强型钢之间布设碳纤维布，再向高强钢管中灌注高强混凝土，向高强型钢中灌注高强灌浆料，组合柱的抗拉由抗拉强度很高的碳纤维布、高强钢管和高强型钢共同承受，组合柱的抗压主要通过高强钢管、高强型钢、高强混凝土和高强灌浆料共同承受，使得组合柱具有很强的抗弯和抗压性能，采用本发明的组合柱结构可有效减小高层、超高层及大跨度结构的柱截面尺寸，从而减小组合柱柱体的重量及其占用的使用空间，减轻整体结构的地震作用。
附图说明：
图1为本发明高强钢管内置高强灌浆料和碳纤维组合柱结构实施例一的结构示意图；
图2为本发明高强钢管内置高强灌浆料和碳纤维组合柱结构实施例二的结构示意图；
图3为本发明高强钢管内置高强灌浆料和碳纤维组合柱结构实施例三的结构示意图；
图4为本发明高强钢管内置高强灌浆料和碳纤维组合柱结构实施例四的结构示意图；
图5为本发明高强钢管内置高强灌浆料和碳纤维组合柱结构实施例五的结构示意图；
图6为本发明高强钢管内置高强灌浆料和碳纤维组合柱结构实施例六的结构示意图；
图中：1-高强钢管，11-高强方钢管，12-高强圆钢管，2-高强型钢，21-高强工字型型钢，22-高强圆环形型钢，23-高强矩环形型钢，3-碳纤维布，4-高强混凝土，5-高强灌浆料。
具体实施方式：
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
根据图1～图6所示，本发明提供的高强钢管内置高强灌浆料和碳纤维组合柱结构，包括高强钢管1，所述高强钢管1横截面为方形，或者为圆形，所述高强钢管1内部设置有高强型钢2，所述高强型钢2为高强工字型型钢21，或者为高强环形型钢，且所述高强环形型钢为横截面为圆形的高强圆环形型钢22，或者是横截面为方形的高强矩环形型钢23，在所述高强钢管1及高强型钢2之间围设有碳纤维布3，所述碳纤维布3在所述高强钢管1及高强型钢2之间围设呈矩形框，所述高强钢管1内部灌装有高强混凝土4。
进一步地，当所述高强型钢2为高强工字型型钢21时，所述高强工字型型钢21的横截面面积大于整个高强钢管1的横截面面积的25％。
进一步地，当所述高强型钢2为高强圆环形型钢22或者高强矩环形型钢23时，所述高强圆环形型钢22或者高强矩环形型钢23内部灌装有高强灌浆料5，且所述高强圆环形型钢22或者高强矩环形型钢23的横截面面积大于整个高强钢管1的横截面面积的35％。
上述高强钢管内置高强灌浆料和碳纤维组合柱结构的制作方法，具体步骤如下：
步骤一：首先预制高强钢管1及高强型钢2
所述高强钢管1横截面为方形或者圆形，所述高强型钢2为高强工字型型钢21或者高强环形型钢，所述高强环形型钢为高强圆环形型钢22或者高强矩环形型钢23；
步骤二：预定高强钢管1和高强型钢2的安装位置
在作业台座上标示出所述高强钢管1及所述高强型钢2的安装位置；
步骤三：安装碳纤维布3
将所述碳纤维布3在进行作业的台座上围设为一圈，并将所述碳纤维布3的下端固定于台座上，所述碳纤维布3布置在所述高强型钢2与所述高强钢管1标示的位置之间的区域；
步骤四：吊装高强型钢2
将所述高强型钢2吊装至步骤二中台座上标示的高强型钢2的安装位置，并进行固定，同时将碳纤维布3的上端临时固定于所述高强型钢2的上端；
步骤五：吊装高强钢管1
将所述高强钢管1吊装至步骤二中台座上标示的高强钢管1的安装位置，并进行固定；
步骤六：灌注高强混凝土4
将所述碳纤维布3的上端拉直，使所述碳纤维布3呈绷紧状态，向所述高强钢管1和所述高强型钢2之间灌注高强混凝土4，待高强混凝土4凝固即可，当在所述步骤一中预制的所述高强型钢2为高强圆环形型钢22或者高强矩环形型钢23时，需在所述高强钢管1和所述高强圆环形型钢22或者高强矩环形型钢23之间灌注的高强混凝土4凝固后，再向所述高强圆环形型钢22或者高强矩环形型钢23内部灌注高强灌浆料5，待高强灌浆料5凝固即可。
下面结合附图详细描述本发明的高强钢管内置高强灌浆料和碳纤维组合柱结构的六个具体实施例：
实施例一：
根据图1所示，本发明提供的高强钢管内置高强灌浆料和碳纤维组合柱结构，包括横截面为方形的高强方钢管11，所述高强方钢管11内部设置有高强工字型型钢21，在所述高强方钢管11及高强工字型型钢21之间围设有碳纤维布3，所述碳纤维布3在所述高强方钢管11及高强工字型型钢21之间围设呈矩形框，在所述高强方钢管11内部灌装有高强混凝土4，所述高强工字型型钢21的横截面面积大于整个高强方钢管11的横截面面积的25％。
实施例二：
根据图2所示，本发明提供的高强钢管内置高强灌浆料和碳纤维组合柱结构，包括横截面为圆形的高强圆钢管12，所述高强圆钢管12内部设置有高强工字型型钢21，在所述高强圆钢管12及高强工字型型钢21之间围设有碳纤维布3，所述碳纤维布3在所述高强圆钢管12及高强工字型型钢21之间围设呈矩形框，在所述高强圆钢管12内部灌装有高强混凝土4，所述高强工字型型钢21的横截面面积大于整个高强圆钢管12的横截面面积的25％。
实施例三：
根据图3所示，本发明提供的高强钢管内置高强灌浆料和碳纤维组合柱结构，包括横截面为方形的高强方钢管11，所述高强方钢管11内部设置有横截面为圆形的高强圆环形型钢22，在所述高强方钢管11及高强圆环形型钢22之间围设有碳纤维布3，所述碳纤维布3在所述高强方钢管11及高强圆环形型钢22之间围设呈矩形框，在所述高强方钢管11内部灌装有高强混凝土4，所述高强圆环形型钢22部灌装有高强灌浆料5，所述高强圆环形型钢22的横截面面积大于整个高强方钢管11的横截面面积的35％。
实施例四：
根据图4所示，本发明提供的高强钢管内置高强灌浆料和碳纤维组合柱结构，包括横截面为圆形的高强圆钢管12，所述高强圆钢管12内部设置有横截面为圆形的高强圆环形型钢22，在所述高强圆钢管12及高强圆环形型钢22之间围设有碳纤维布3，所述碳纤维布3在所述高强圆钢管12及高强圆环形型钢22之间围设呈矩形框，在所述高强圆钢管12内部灌装有高强混凝土4，所述高强圆环形型钢22部灌装有高强灌浆料5，所述高强圆环形型钢22的横截面面积大于整个高强圆钢管12的横截面面积的35％。
实施例五：
根据图5所示，本发明提供的高强钢管内置高强灌浆料和碳纤维组合柱结构，包括横截面为方形的高强方钢管11，所述高强方钢管11内部设置有横截面为矩形的高强矩环形型钢23，在所述高强方钢管11及高强矩环形型钢23之间围设有碳纤维布3，所述碳纤维布3在所述高强方钢管11及高强矩环形型钢23之间围设呈矩形框，在所述高强方钢管11内部灌装有高强混凝土4，所述高强矩环形型钢23部灌装有高强灌浆料5，所述高强矩环形型钢23的横截面面积大于整个高强方钢管11的横截面面积的35％。
实施例六：
根据图6所示，本发明提供的高强钢管内置高强灌浆料和碳纤维组合柱结构，包括横截面为圆形的高强圆钢管12，所述高强圆钢管12内部设置有横截面为矩形的高强矩环形型钢23，在所述高强圆钢管12及高强矩环形型钢23之间围设有碳纤维布3，所述碳纤维布3在所述高强圆钢管12及高强矩环形型钢23之间围设呈矩形框，在所述高强圆钢管12内部灌装有高强混凝土4，所述高强矩环形型钢23部灌装有高强灌浆料5，所述高强矩环形型钢23的横截面面积大于整个高强圆钢管12的横截面面积的35％。
以上实施例中高强方钢管11、高强圆钢管12、高强工字型型钢21、高强圆环形型钢22和高强矩环形型钢23均为低合金高强度结构钢，其具体采用q420-q690钢，屈服强度420mpa-690mpa，高强灌浆料5为cgmjm-ⅵ，其抗压强度100mpa-120mpa，碳纤维布3为ⅱ-300，抗拉强度3000mpa，高强混凝土4强度等级为c60，轴心抗压强度38.5mpa。
制备得到的高强钢管内置高强灌浆料和碳纤维组合柱结构中，通过试验测得高强灌浆料5部分抗压强度为150mpa-180mpa，高强混凝土4部分轴心抗压强度在50mpa以上，碳纤维布3的抗拉强度在3000mpa以上，高强钢管1及高强型钢2抗压强度大于等于420mpa，组合柱整体的抗压强度为60mpa-440mpa，单侧抗拉强度大于等于420mpa，即可知，组合柱的整体抗压强度可达到一般钢管混凝土组合柱强度3倍以上，且组合柱中高强混凝土的横截面面积可以减小到普通钢管中混凝土横截面积的1/3以上，组合柱的抗弯强度，可达到一般钢管混凝土的柱的2倍以上，性能得到显著提升。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。