10设在方钢管30内，外部混凝土 20填充在方钢管30和圆FRP管I之间。
[0061]外层方钢管30的设置，提高了采用圆FRP约束混凝土核心增强的混凝土结构100的刚度、耗能能力，改变了 FRP约束混凝土脆性破坏模式，有利于抗震设计。由此，采用圆FRP约束混凝土核心增强的混凝土结构100保证了高承载力、高延性、抗震强、重量轻等优异特性。对于这种截面，圆FRP约束混凝土核心10的布置，可以大幅提高柱截面受压承载力，提高延性，使内置的圆FRP约束混凝土核心10成为低成本的高性能构件，获得了较高的技术经济效益。
[0062]将外层方钢管30设置成方形，采用圆FRP约束混凝土核心增强的混凝土结构100整体外形为方形柱，则便于节点连接，方便工程施工。这里，节点指的是结构件的连接点，由于混凝土结构100为方形柱，将方形柱与工程上其他结构件如梁、墙体、楼板等进行连接更加容易，施工难度降低。
[0063]在第三实施例中，圆FRP约束混凝土核心10为至少一个，图4所示示例中圆FRP约束混凝土核心10为一个，当然，当应用于大截面尺寸的构件时，圆FRP约束混凝土核心10可为多个。
[0064]第四实施例
[0065]如图5所示，第三实施例为多腔钢管约束的混凝土柱100c，即采用圆FRP约束混凝土核心增强的混凝土结构100还包括多腔钢管50，多腔钢管50具有多个空腔，每个空腔内设有至少一个圆FRP约束混凝土核心10，每个空腔的内壁和圆FRP管I之间填充有外部混凝土 20。
[0066]在超高层结构中，常采用多腔钢管约束的混凝土柱100c，由于钢材易屈服，通过在每腔内设置至少一个圆FRP约束混凝土核心10，不仅可以提高柱截面受压承载力，而且提尚钢防屈曲能力，从而提尚结构延性和抗震能力。
[0067]第五实施例
[0068]如图6所示，第五实施例为一种形式的钢筋混凝土柱100b，即采用圆FRP约束混凝土核心增强的混凝土结构100还包括纵向钢筋40，纵向钢筋40分布在圆FRP约束混凝土核心10的外侧，纵向钢筋40内嵌在外部混凝土 20内。这里，纵向钢筋40沿平行于圆FRP约束混凝土核心10的延伸方向设置。圆FRP约束混凝土核心10主要提供受压承载力，而纵向钢筋40主要提供受拉承载力，达到提高混凝土结构100的压承载力和增强延性的目的，而且由于圆FRP管I对核心混凝土 2的约束，提高了钢筋混凝土柱10b在高轴压比受压时的整体性，从而有利于提高其抗震性能。
[0069]在该实施例中，如图6所示，圆FRP约束混凝土核心10的几何中心与外部混凝土20的几何中心重合，圆FRP约束混凝土核心10的直径大于纵向钢筋40的直径。
[0070]第六实施例
[0071]如图7所示，该实施例为另一种形式的钢筋混凝土柱100b。具体地，采用圆FRP约束混凝土核心增强的混凝土结构100包括多个箍筋60和纵向钢筋40，每个箍筋60形成为环形，多个箍筋60在纵向上间隔分布，纵向钢筋40和至少一个圆FRP约束混凝土核心10设在箍筋60内，多个箍筋60、纵向钢筋40和圆FRP约束混凝土核心10构成钢筋笼200，外部混凝土 20填充在包含多个箍筋60的截面内。
[0072]在该实施例中，圆FRP约束混凝土核心10与部分受压纵向钢筋40的作用相同，也可以说，在钢筋混凝土柱10b中，圆FRP约束混凝土核心10替换了部分受压纵向钢筋40，从而提高了降低了钢筋混凝土柱10b的部分截面受压承载力和延性。
[0073]具体地，相邻的两个圆FRP约束混凝土核心10之间至少间隔一个纵向钢筋40。在该实施例中，圆FRP约束混凝土核心10的直径大体等于纵向钢筋40的直径，多个箍筋60和纵向钢筋40离散地固定在箍筋60的内侧。
[0074]综上，根据本发明实施例的采用圆FRP约束混凝土核心增强的混凝土结构100，可实施性强，且可利用新型可持续发展材料来节约成本，获得了低成本、高性能的混凝土结构。
[0075]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0076]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
【主权项】
1.一种采用圆FRP约束混凝土核心增强的混凝土结构，其特征在于，包括:外部混凝土和至少一个圆FRP约束混凝土核心，每个所述圆FRP约束混凝土核心包括: 圆FRP管，所述圆FRP管的横截面形成为圆形，所述外部混凝土浇筑在所述圆FRP管的外表面上，所述圆FRP管的纤维缠绕方向为环向或近似于环向； 核心混凝土，所述核心混凝土填充在所述圆FRP管内，所述核心混凝土为环境友好型混凝土或者普通混凝土。
2.根据权利要求1所述的采用圆FRP约束混凝土核心增强的混凝土结构，其特征在于，所述圆FRP约束混凝土核心为一个，且所述圆FRP约束混凝土核心的几何中心与所述外部混凝土的几何中心重合。
3.根据权利要求1所述的采用圆FRP约束混凝土核心增强的混凝土结构，其特征在于，所述圆FRP约束混凝土核心为多个，所述多个圆FRP约束混凝土核心的几何中心位于同一圆上，所述圆的圆心与所述外部混凝土的几何中心重合，且所述多个圆FRP约束混凝土核心绕上述圆均匀间隔分布。
4.根据权利要求1所述的采用圆FRP约束混凝土核心增强的混凝土结构，其特征在于，还包括中空的方钢管，所述方钢管的横截面形成为方形，所述至少一个圆FRP约束混凝土核心设在所述方钢管内，所述外部混凝土填充在所述方钢管和所述圆FRP管之间。
5.根据权利要求1所述的采用圆FRP约束混凝土核心增强的混凝土结构，其特征在于，还包括多腔钢管，所述多腔钢管具有多个空腔，每个所述空腔内设有至少一个圆FRP约束混凝土核心，每个所述空腔的内壁和所述圆FRP管之间填充有所述外部混凝土。
6.根据权利要求1所述的采用圆FRP约束混凝土核心增强的混凝土结构，其特征在于，还包括纵向钢筋，所述纵向钢筋分布在所述圆FRP约束混凝土核心的外侧，所述纵向钢筋内嵌在所述外部混凝土内。
7.根据权利要求1所述的采用圆FRP约束混凝土核心增强的混凝土结构，其特征在于，还包括多个箍筋和纵向钢筋，每个所述箍筋形成为环形，所述多个箍筋在纵向上间隔分布，所述纵向钢筋和所述至少一个圆FRP约束混凝土核心设在所述箍筋内，所述多个箍筋、纵向钢筋和所述圆FRP约束混凝土核心构成钢筋笼，所述外部混凝土填充在所述多个箍筋内。
【专利摘要】本发明公开了一种采用圆FRP约束混凝土核心增强的混凝土结构，包括：外部混凝土和至少一个圆FRP约束混凝土核心，每个圆FRP约束混凝土核心包括：圆FRP管和核心混凝土，圆FRP管的横截面形成为圆形，外部混凝土浇筑在圆FRP管的外表面上，圆FRP管的纤维缠绕方向为环向或近似于环向，核心混凝土填充在圆FRP管内，核心混凝土为环境友好型混凝土或者普通混凝土。根据本发明的混凝土结构，利用了新型可持续发展材料来节约成本，保证了混凝土结构具有高承载力、强抗震性、重量轻等特点。由于圆FRP约束混凝土核心构造简单并且当由工厂预制时，降低了施工难度，且可获得较高的技术经济效益，可用于超高层、大跨桥梁等工程结构中。
【IPC分类】E04C3-34, E01D19-02
【公开号】CN104594186
【申请号】CN201510039276
【发明人】冯鹏, 程实
【申请人】清华大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月27日