专利名称：一种内置pvc管增强方钢管混凝土组合柱的制作方法
技术领域：
本发明属方钢管混凝土组合柱和PVC管混凝土及其组合结构柱、特别是一种内置PVC管增强方钢管混凝土组合柱。
背景技术：
随着现代高层、大跨及重载结构的发展，由钢结构和混凝土结构组合而成的“钢-混凝土组合结构”由于兼具二者共同的优点，得到了越来越广泛的应用。钢管混凝土组合柱作为组合结构的一种，因其内浇的混凝土被外部钢管所包围，有效约束其横向发展，极大提高了柱子本身的承载能力，并且截面的高配钢率使得该类组合柱具有良好的抗震性能。科学研究与工程实践已表明方钢管混凝土组合柱的各项受力性能较圆钢管混凝土组合柱的差，这不仅体现在方钢管与混凝土界面之间的粘结性能，而且还涉及到轴压承载力等方面。究其原因在于圆钢管与方钢管对核心混凝土的约束机理不尽相同前者因其截面对称轴为直径，同一截面上圆钢管沿各横向变形相同，由此使得混凝土受压横向膨胀后能被均匀约束，约束效果好；而方钢管截面的约束主要集中在四个角部，核心混凝土受压横向变形后挤推方钢管，其每边中部钢板产生弯曲变形，约束能力下降，整体受力性能便不如圆钢管混凝土好。考虑到梁柱节点施工的简便，方钢管混凝土柱比圆钢管混凝土柱在节点处理上具有相对较大的优势，便于梁柱的连接。为了兼顾方钢管混凝土柱的承载能力、施工性能以及综合建设成本，改善并提高其约束机理成为扩大方钢管混凝土组合柱推广应用的关键所在。为了降低造价和节约钢材，国家相关部门很早便提出了 “以塑代钢”的政策，鼓励建设单位大力发展塑料管材用于土建工程中。聚氯乙烯(PVC)管材普遍应用于雨(落)水管以及地下排污水管等设施中。由于其具有质轻、价廉、抗腐蚀性好等特性，PVC管的应用范围将会越来越广泛。与钢管混凝土相似，将混凝土和PVC管材相结合，从而构成PVC管混凝土，部分或全部代替钢管混凝土，可以达到节约钢材、降低综合造价的目的。鉴于此，有必要设计一种新的构件组合方法，将PVC管混凝土与方钢管混凝土组合柱有效地结合，以此达到提高柱子的承载力，节约建设成本的目的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种内置PVC管增强方钢管混凝土组合柱，采用管中套管的增强技术，通过合理匹配PVC管管径，达到强有力约束方钢管管内部分混凝土，提高核心混凝土的整体约束效果，增强组合柱的承载性能。本发明以如下技术方案解决上述技术问题—种内置PVC管增强方钢管混凝土组合柱，包括一根PVC圆形塑料管材、一根方钢管和混凝土，内浇灌有混凝土的PVC圆形塑料管嵌装于方钢管截面的中心，在组合柱截面的剩余空间内浇筑混凝土，形成管中有管的双套管多约束混凝土组合柱。
浇筑的混凝土为普通混凝土，其配制方法同我国相关规范标准。PVC圆形塑料管与方钢管的几何中心重合于一点。本发明的技术方案相对于现有技术具有如下优点I) PVC套管技术的应用，可改善方钢管对内部混凝土的约束效果；2)PVC套管技术与方钢管联合约束内在混凝土，可形成多重约束机制，进一步增强组合柱的轴向压缩能力；3)在满足承载能力需求的前提下，可减少钢材的使用，降低造价。本发明的组合柱具有改善方钢管混凝土柱综合性能的优点方钢管的约束能力次于圆钢管，其约束行为大多体现在四个角部，中间钢板参与整体约束的贡献度不大，通过增设PVC圆管，多重约束效应可使其内部分混凝土的约束效果得到改善，以此增强柱的轴向压缩能力；其次，在满足承载能力及抗震性能的需求下，通过使用价格低廉的PVC塑料管材，柱截面尺寸可大大减小，从而增加建筑空间的使用率，减少钢材的消耗和降低综合造价。
图1为一种内置PVC管增强方钢管混凝土组合柱的横截面示意图；图2为图1的内置PVC管增强方钢管混凝土组合柱的各组合部件的空间示意图。图中1-PVC圆形塑料管、方钢管2、混凝土 3。
具体实施例方式PVC管为采用聚氯乙烯(Poly Vinyl Chloride)作为材质的圆形管材,其材料具有加工性能好、制造成本低、耐腐蚀、绝缘等良好特性，还有相对优良的几何稳定性和较好的物理力学性能，其拉伸屈服强度> 40MPa，弹性模量约为2749MPa。本发明的内置PVC管增强方钢管混凝土组合柱，外形与原有的方钢管混凝土一样，其实质为在截面中部增加一根PVC圆形塑料管。当作为小高层或高层建筑的底层柱或底下几层柱时，因上部传来的荷载(包括弯矩、剪力和轴力)较大，特别是轴向力对柱截面尺寸的影响，以及为了满足建筑结构抗震所需的轴压比限值的要求，必须要求柱截面具有极高的承载能力。提高承载力的有效手段是通过扩大PVC管管径，增大PVC管混凝土截面与组合柱全截面的面积比。当组合柱为建筑的上部结构柱时，由于上部荷载相对较小，考虑到适当节约混凝土材料和降低施工成本，可沿建筑高度方向适当减小柱截面尺寸，可通过下述手段来满足承载力要求1)当较多地减小柱截面尺寸时，可增大PVC管混凝土截面比例；2)同时减小柱全截面几何尺寸时，各部分截面比例可保持不变。或为了考虑施工方便，在不改变柱截面尺寸的前提下，可通过缩小PVC管管径的办法来适当降低截面的承载力。内置PVC管增强方钢管混凝土组合柱的施工工艺有两种方式1、先在PVC圆形塑料管I内浇灌混凝土 3形成PVC管混凝土，该小柱的制作可在施工现场进行或专业化企业生产。为了提高施工进度和加快混凝土的配制、浇筑及养护的可靠性，实行专业化生产可有效保证其结构的强度。然后将PVC管混凝土小柱嵌装于方钢管截面的中心，在组合柱全截面的剩余空间内浇筑混凝土 3，从而形成内置PVC管增强方钢管混凝土组合柱.。或i1、将PVC圆形塑料管I嵌装于方钢管截面的中心，再向PVC管内及组合柱的全部剩余空间内浇筑混凝土 3，从而形成内置PVC管增强方钢管混凝土组合柱。
权利要求
1.一种内置PVC管增强方钢管混凝土组合柱，其特征是包括一根PVC圆形塑料管、一根方钢管和混凝土，内浇灌有混凝土的PVC圆形塑料管嵌装于方钢管截面的中心，在组合柱截面的剩余空间内浇筑混凝土，形成管中有管的双套管多约束混凝土组合柱。
2.如权利要求1所述的内置PVC管增强方钢管混凝土组合柱，其特征是浇筑的混凝土为普通混凝土，其配制方法同我国相关规范标准。
3.如权利要求1所述的内置PVC管增强方钢管混凝土组合柱，其特征是PVC圆形塑料管与方钢管的几何中心重合于一点。
全文摘要
一种内置PVC管增强方钢管混凝土组合柱，包括一根PVC圆形塑料管材、一根方钢管和混凝土，内浇灌有混凝土的PVC圆形塑料管嵌装于方钢管截面的中心，在组合柱截面的剩余空间内浇筑混凝土，形成管中有管的双套管多约束混凝土组合柱。本发明的组合柱具有改善方钢管混凝土柱综合性能的优点通过增设PVC圆管，多重约束效应可使其内部分混凝土的约束效果得到改善，以此增强柱的轴向压缩能力；其次，在满足承载能力及抗震性能的需求下，通过使用价格低廉的PVC塑料管材，柱截面尺寸可大大减小，从而增加建筑空间的使用率，减少钢材的消耗和降低综合造价。
文档编号E04C3/34GK103015631SQ20121053858
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月13日 优先权日2012年12月13日
发明者陈宗平, 徐金俊, 薛建阳 申请人:广西大学