一种新型frp管-轻质混凝土-型钢组合构件的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及建筑材料及建筑结构领域，尤其涉及一种新型FRP管-轻质混凝土 -型钢组合构件。
【背景技术】
[0002]绿色纤维复合材料(FRP)是一种新型的高性能材料，它具有轻质、高强、耐腐蚀、绝缘、隔热等众多优点。现有技术中，将FRP材料应用在新型组合结构上的越来越多，但是现阶段的FRP-混凝土组合构件都是针对普通混凝土，其具有自重大的缺点，没有充分发挥FRP材料轻质的优势。
[0003]轻质混凝土为由轻骨料配制的重量小于1950Kg/m3的混凝土。现国内轻质混凝土主要用于围护、保温构件或者是板等对受力要求不高的构件。鉴于轻质混凝土强度低、延性差等缺陷，目前很少用于土木工程结构中的主要承重构件，其轻质的特性在土木工程结构中未得到充分的利用。
[0004]本实用新型结合FRP与轻质混凝土的优越特性，充分发挥两种的轻质特性，开发一种新型FRP管-轻质混凝土 -型钢组合构件，将轻质混凝土、FRP材料应用于结构功能材料中，实现建筑结构的轻质、高强、高延性和高耐久性，是结构体系的一次重大革新，具有重要的工程意义。
【实用新型内容】
[0005]鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种新型FRP管-轻质混凝土 -型钢组合构件，旨在解决现有的建筑材料存在的自重大、抗震性能、耐腐蚀性能都有待提高的问题，同时推广FRP、轻质混凝土在结构工程的应用，以真正意义地实现结构承重构件的轻质、高强、高延性和高耐久性。
[0006]本实用新型的技术方案如下:
[0007]一种新型FRP管-轻质混凝土 -型钢组合构件，其中，包括外部的FRP管以及内部的轻质混凝土，所述FRP管将轻质混凝土包裹，以对轻质混凝土提供环向约束。
[0008]所述的新型FRP管-轻质混凝土 -型钢组合构件，其中，在所述轻质混凝土中布置有钢管。
[0009]所述的新型FRP管-轻质混凝土 -型钢组合构件，其中，在所述轻质混凝土中布置有型钢。
[0010]所述的新型FRP管-轻质混凝土 -型钢组合构件，其中，所述钢管偏心放置，并在所述钢管四周布置有螺钉。
[0011 ] 所述的新型FRP管-轻质混凝土 -型钢组合构件，其中，在所述轻质混凝土中布置有钢筋或FRP筋。
[0012]所述的新型FRP管-轻质混凝土 -型钢组合构件，其中，所述型钢为工字型型钢、H形型钢或十字形型钢。
[0013]所述的新型FRP管-轻质混凝土 -型钢组合构件，其中，所述钢管为矩形钢管、正方形钢管或圆形钢管。
[0014]所述的新型FRP管-轻质混凝土 -型钢组合构件，其中，所述FRP管为矩形FRP管、正方形FRP管或圆形FRP管。
[0015]有益效果:本实用新型可大幅降低混凝土承重结构的自重，显著地提高轻质混凝土组合结构的各项性能，提升组合结构的抗震性能和耐腐蚀性，且施工方便快捷，可有效推广轻质混凝土、FRP材料在土木工程承重结构的应用。可用作梁和柱等承重构件，应用于大型工业建筑和民用建筑。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型第一实施例的截面示意图。
[0017]图2为本实用新型第二实施例的截面示意图。
[0018]图3为本实用新型第三实施例的截面示意图。
[0019]图4为本实用新型第四实施例的截面示意图。
[0020]图5为本实用新型第五实施例的截面示意图。
[0021]图6为本实用新型第六实施例的截面示意图。
[0022]图7为本实用新型第七实施例的截面示意图。
[0023]图8为本实用新型第八实施例的截面示意图。
[0024]图9为本实用新型第九实施例的截面示意图。
【具体实施方式】
[0025]本实用新型提供一种新型FRP管-轻质混凝土 -型钢组合构件，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0026]本实用新型所提供的一种新型FRP管-轻质混凝土 -型钢组合构件第一实施例，如图1所示，其包括外部的FRP管100以及内部的轻质混凝土 200，所述FRP管100将轻质混凝土 200包裹，以对轻质混凝土 200提供环向约束。其实质是FRP管-轻质混凝土构件。
[0027]上述第一实施例是属于一种比较基础的结构，主要由FRP管100和轻质混凝土 200构成，其外部的FRP管100可以为第一实施例的圆形FRP管，也可以是如图2所示的第二实施例的矩形FRP管，当然也可以是正方形FRP管或者其他改进的形状，以适应不同工程的需求，同时方便结构布置、梁柱节点的设计与施工。外部的FRP管100将轻质混凝土 200包裹起来，从而提供了环向约束，增强了轻质混凝土 200的抗压性能和延性。并且由于轻质混凝土 200被耐腐蚀的FRP管100包裹起来，所以耐久性更强。
[0028]根据结构受力要求，可在内部的轻质混凝土 200中布置钢筋或FRP筋(210)，以进一步提升其作为梁构件的受弯承载力。
[0029]作为本实用新型更优选实施例，如图3所示，本实用新型新型FRP管-轻质混凝土 -型钢组合构件包括外部的FRP管100以及内部的轻质混凝土 200，所述FRP管100将轻质混凝土 200包裹，以对轻质混凝土 200提供环向约束，除此之外，在所述轻质混凝土 200中布置有钢管300。这种构件可在第一和第二实施例的基础上进一步减小构件自重，同时确保构件的承载力与抗震性能。其外部的FRP管100可以为如图3所示的圆形FRP管，也可是如图4所示的矩形FRP管，也可以是正方形FRP管。内部的钢管300可以为如图3所示的圆形钢管，也可是如图4所示的矩形钢管，或者是正方形钢管，以适应不同工程的需求。此种组合柱的结构其力学性能更优，钢管300的向外变形被轻质混凝土 200及FRP管100有效约束，而外层的FRP管100主要包含环向纤维，对于受弯构件亦可包含竖向纤维，但不存在屈曲问题。外层的FRP管100和内层的钢管300对中间的轻质混凝土 200起约束作用，使核心轻质混凝土 200处于三向受压状态，从而提高核心轻质混凝土 200的抗压强度和变形能力，并且提高构件的整体延性。同时，在第三实施例中，可通过改变其内径(图中钢管300)与外径(图中FRP管100)的比值，从而改变构件的力学性能，根据不同工程需求，优化组合构件的截面组成。
[0030]另外，在本实施例中，在钢管300外还可增加螺钉来增强钢管和轻质混凝土的界面粘结，以确保轻质混凝土与钢管的共同工作，作为梁构件，具体可在钢管外表面焊接螺钉，使钢管外表面粗糙，增加剪切键，从而提高粘结性，以确保轻质混凝土与钢管的共同工作，也可根据承载力要求增加钢筋或FRP筋。
[0031]作为本实用新型更优选实施例，如图5所示，本实用新型新型FRP管-轻质混凝土 -型钢组合构件包括外部的FRP管100以及内部的轻质混凝土 200，除此之外，在所述轻质混凝土 200中布置有型钢400，以进一步显著提升构件的承载力与抗震性能。这种构件由于型钢的存在，可充分发挥钢材、FRP管和轻质混凝土三种材料性能优势的基础上，大幅提高整个构件的承载力与延性，而无需加大柱截面尺寸，可以作为超高层建筑结构中的竖向压弯构件，其外部的FRP管100可以为矩形FRP管、正方形FRP管或圆形FRP管。内部的型钢可以为如图5所示的工字型型钢，也可是如图7所示的H形型钢，或者如图6所示的十字形型钢，以适应不同工程的需求。
[0032]同样，在本实施例中，外部的FRP管100对轻质混凝土 200可提供环向约束，使内部轻质混凝土 200处于三向受压状态，同时有外部FRP管100的保护，内部的轻质混凝土200和型钢400耐久性增强，可忽略结构外界腐蚀环境对结构耐久性的影响。
[0033]作为本实用新型更优选的实施例，与上述实施例不同的是，在所述轻质混凝土中布置有钢管300。同时所述钢管300在轻质混凝土 200中偏心放置，如图8和图9所示，以增加受压区的混凝土厚度，提高抗压强度，且由于钢管300偏心放置，能够更好地在受压区利用FRP管100与钢管300优越的抗拉性能。由于在上述构件中，距离中心轴越近则受力越小，所以在钢管300的偏心放置能够在优化结构中受力性能的同时能节约材料，减小构件自重。另外还可在所述钢管300四周增加螺钉310 (可焊接在钢管300外表面)，以增强钢管300和轻质混凝土 200的界面粘结。该构件主要作为建筑结构的受弯构件，如梁。
[0034]在上述各实施例中，所述轻质混凝土 200为陶粒等轻质骨料配置而成的混凝土，干表观密度小于1950Kg/m3的混凝土，并且重量越轻越好，进一步可采用环保型轻骨料，例如城市淤泥、废弃陶瓷、废弃玻璃制备的轻骨料，实现建筑材料的环保与可持续发展。此外，所述轻质混凝土 200亦可为由轻质砂与轻质骨料配置而成的混凝土。
[0035]综上所述，本实用新型可大幅降低混凝土承重结构的自重，显著地提高轻质混凝土组合结构的各项性能，提升组合结构的抗震性能和耐腐蚀性，且施工方便快捷，可有效推广轻质混凝土、FRP材料在土木工程承重结构的应用。本实用新型的新型FRP管-型钢-轻质混凝土组合构件可用作梁和柱等承重构件，应用在大型工业建筑和民用建筑上。
[0036] 应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种新型FRP管-轻质混凝土 -型钢组合构件，其特征在于，包括外部的FRP管以及内部的轻质混凝土，所述FRP管将轻质混凝土包裹，以对轻质混凝土提供环向约束。
2.根据权利要求1所述的新型FRP管-轻质混凝土-型钢组合构件，其特征在于，在所述轻质混凝土中布置有钢管。
3.根据权利要求1所述的新型FRP管-轻质混凝土-型钢组合构件，其特征在于，在所述轻质混凝土中布置有型钢。
4.根据权利要求2所述的新型FRP管-轻质混凝土-型钢组合构件，其特征在于，所述钢管偏心放置，并在所述钢管四周布置有螺钉。
5.根据权利要求1至4任一所述的新型FRP管-轻质混凝土-型钢组合构件，其特征在于，在所述轻质混凝土中布置有钢筋或FRP筋。
6.根据权利要求3所述的新型FRP管-轻质混凝土-型钢组合构件，其特征在于，所述型钢为工字型型钢、H形型钢或十字形型钢。
7.根据权利要求2所述的新型FRP管-轻质混凝土-型钢组合构件，其特征在于，所述钢管为矩形钢管、正方形钢管或圆形钢管。
8.根据权利要求1所述的新型FRP管-轻质混凝土-型钢组合构件，其特征在于，所述FRP管为矩形FRP管、正方形FRP管或圆形FRP管。
【专利摘要】本实用新型公开一种新型FRP管-轻质混凝土-型钢组合构件，其中，包括外部的FRP管以及内部的轻质混凝土，所述FRP管将轻质混凝土包裹，以对轻质混凝土提供环向约束。本实用新型可大幅降低混凝土组合结构的自重，提高轻质混凝土组合结构的静力性能，提高抗震性能和耐腐蚀性能，且施工方便快捷。可用作梁和柱等承重构件，应用于大型工业建筑和民用建筑。
【IPC分类】E04C3-30, E04C3-29
【公开号】CN204282645
【申请号】CN201420742086
【发明人】周英武, 刘晓敏, 隋莉莉, 邢峰
【申请人】深圳大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月2日