CN110056089A - 一种钢管约束竹-混凝土组合构件 - Google Patents
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Abstract
一种钢管约束竹‑混凝土组合构件，包括核心竹材、夹层混凝土、钢管和外防护层，其特征在于所述的一个以上的核心竹材置于钢管内部，核心竹材的横截面尺寸小于钢管的横截面尺寸，其长度与钢管相同，夹层混凝土密实填充于钢管和核心竹材组成的间隙空腔内，四周完全包裹核心竹材，外防护层涂覆固化在钢管的外表面，形成钢管约束竹‑混凝土组合构件。本发明结构简单新颖，轻质高强，具有良好的承载能力和变形能力，钢管和夹层混凝土的约束能够有效的延缓竹材受压破坏，克服了市场上大量使用的矩形竹材的美观和造型问题，适用范围广，且竹材绿色环保，资源可再生，符合可持续发展，具有可观的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于土木工程建筑结构技术领域，具体涉及一种组合构件，尤其是一种钢管约束竹-混凝土组合构件。
背景技术
近年来，建筑业的可持续发展引起了越来越广泛的关注，同时各国对环境保护的重视程度也不断增加，全球木材供应逐渐降低，竹资源的合理利用与开发越来越受到重视，竹产品正在成为发达国家和地区的重要消费品之一。竹材具有资源丰富、成材快、材性优良等特点，是一种优质的绿色生态建筑材料，是自然界中效能最高的材料之一，其经过重组冷压或热压形成的重组竹等产品被广泛应用于建筑及结构用材，抗拉强度和抗压强度均远远超过普通木材。
而今市场上生产的竹材重组材、竹材层积材、竹材集成材以棱柱体为主，对于圆柱体等异形体甚少，远远不能够满足建筑结构中各种截面形式梁、柱等的需求，且竹材在轴向受压后易发生压溃破坏，压屈破坏和劈裂破坏等，单独使用这类竹材作为承重构件难以满足设计综合性能要求。如中国专利CN 208618658 U公开了一种重组竹空心构件，重组竹构件筒外形呈矩形体长条状，其中部固定设置的一根内置管，内置管的截面根据重组竹构件筒的截面进行设置，重组竹构件筒截面为正方形，对应的内置管截面为圆形或正方形，该构件材料为纯竹材，无论是作为受压或者受弯构件时均易发生劈裂或竹纤维断裂破坏，延性不足，且棱柱体的外观单一，不能满足特殊建筑场合的需求。
钢管约束混凝土构件的研究已有百年历史，在结构行业也被广泛使用，核心混凝土的存在防止钢管受压时向内屈曲，钢管的存在约束混凝土横向变形，两者优劣互补，表现出良好的承载能力和变形能力等特性。如中国专利CN 106760214 A公开了一种八边形圆截面实心钢管混凝土构件，钢管横截面外边缘呈八边形，内边缘呈圆形，钢管内部浇筑混凝土，钢管的圆形内表面可以对混凝土产生理想的约束效果，该钢管混凝土构件虽然具有极高的受压性能，但是其混凝土材料消耗大，构件自重大。
发明内容
本发明的目的是提供一种钢管约束-竹混凝土组合构件，核心竹材和钢管组成的空腔内填充微膨胀混凝土，结构简单新颖，减少了混凝土的用量，轻质高强，同时钢管和混凝土约束了核心竹材，提高了结构的承载能力和变形能力，钢管和夹层混凝土的约束能够有效的延缓竹材受压破坏，克服了市场上矩形竹材使用的美观造型问题，钢管的横截面形状多变，可以满足市场上各类截面形式的梁柱，适用范围广，且竹材绿色环保，资源可再生，符合可持续发展，具有可观的经济效益。
本发明的技术方案为：一种钢管约束竹-混凝土组合构件，包括核心竹材、夹层混凝土、钢管和外防护层，其特征在于所述的一个以上的核心竹材置于钢管内部，核心竹材的横截面尺寸小于钢管的横截面尺寸，其长度与钢管相同，夹层混凝土密实填充于钢管和核心竹材组成的间隙空腔内，四周完全包裹核心竹材，外防护层涂覆固化在钢管的外表面，形成钢管约束竹-混凝土组合构件。
所述的核心竹材的截面形状与钢管的截面形状任意。
所述的核心竹材为两个以上，各个核心竹材之间及其与钢管之间设有间隙空腔。
所述的核心竹材的是竹材重组材、竹材层积材、竹材集成材中的一种。
所述的夹层混凝土为自密实微膨胀混凝土，膨胀率为0.01％～0.04％。
所述的外防护层是油漆、环氧树脂、沥青、水泥基复合材料和不饱和聚脂树脂中的一种。
在钢管约束竹-混凝土组合构件实施时，根据设计要求以及核心竹材的横截面尺寸制作钢管，钢管的横截面尺寸大于核心竹材的横截面尺寸，且两者高度一致，将核心竹材置于钢管内部，以钢管为外部模板，在钢管与核心竹材形成的空腔内持续稳定地浇筑夹层混凝土，夹层混凝土为微膨胀混凝土，保证填充密实，避免气泡产生，夹层混凝土在钢管和核心竹材之间以及多个核心竹材之间形成一个预挤压力，最后在钢管外表面涂覆一层以上的外防护层，完成一种钢管约束竹-混凝土组合构件。
本发明的有益效果如下：
(1)一种钢管约束竹-混凝土组合构件，主要由钢管、夹层混凝土和核心竹材组成，充分发挥了各组成材料的特性，减少了混凝土的用量，核心竹材较混凝土轻质环保，混凝土在三向受压下表现出良好的承载能力，钢管对核心竹材和混凝土提供持续的环向约束，尤其是对核心竹材提供有效的约束，可避免核心竹材的受压破坏过早。
(2)一种钢管约束竹-混凝土组合构件，钢管具有较大的纵向刚度，可以直接作为浇筑时的模板，节省了模板制作成本和工期，具有较好的经济效益，夹层混凝土采用微膨胀混凝土，在钢管和核心竹材之间以及多个核心竹材之间产生预挤压力，提高了三者组合构件的整体性。
(3)一种钢管约束竹-混凝土组合构件，本发明解决了市场上绝大多数棱柱体重组竹、层积竹材的使用局限性，钢管截面形式多样，可以满足市场上各类截面形式的梁柱构件，并保持了竹材的绿色环保性，适用范围广。
附图说明：
图1是一种圆形截面钢管约束竹-混凝土组合构件示意图；
图2是一种圆形截面钢管约束竹-混凝土组合构件结构分解示意图；
图3是一种倒圆角矩形截面钢管约束竹-混凝土组合构件示意图；
图4是一种倒圆角矩形截面钢管约束竹-混凝土组合构件结构分解示意图；
图5是一种椭圆形截面钢管约束竹-混凝土组合构件示意图。
图6是一种椭圆形截面钢管约束竹-混凝土组合构件结构分解示意图
图7是一种圆形截面钢管约束竹-混凝土组合构件横截面示意图
图8是一种倒圆角矩形截面钢管约束竹-混凝土组合构件横截面示意图
图9是一种椭圆形截面钢管约束竹-混凝土组合构件横截面示意图
图10是一种两个核心竹材组成的钢管约束竹-混凝土组合构件横截面示意图
在所有附图中，1为核心竹材；2为夹层混凝土；3为钢管；4为外防护层。
具体实施方式：
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。本发明提供一种钢管约束竹-混凝土组合构件，包括核心竹材1、夹层混凝土2、钢管3和外防护层4，其特征在于所述的一个以上的核心竹材1置于钢管3内部，核心竹材1的横截面尺寸小于钢管3的横截面尺寸，其长度与钢管3相同，夹层混凝土2密实填充于钢管3和核心竹材1组成的间隙空腔内，四周完全包裹核心竹材1，外防护层4涂覆固化在钢管3的外表面，形成钢管约束竹-混凝土组合构件。其实施具体包括下述步骤：
首先根据设计要求，选择符合规定的尺寸的核心竹材1，对核心竹材1四周表面沿纵向作简单的凿毛处理，接着根据核心竹材1的横截面尺寸，选择高度与核心竹材1一致，且横截面尺寸大于核心竹材1的钢管3，对钢管3内外进行除锈处理，然后将核心竹材1置于钢管3内部，紧接着在钢管3与核心竹材1之间及多个心竹材1之间形成的空腔内缓慢持续地浇筑夹层混凝土2，浇筑过程避免气泡产生，待夹层混凝土2形成强度后，最后在钢管3外表面涂覆一层以上外防护层4，完成一种钢管约束竹-混凝土组合构件。
所述的核心竹材1的截面形状与钢管3的截面形状任意。
所述的核心竹材1为两个以上，各个核心竹材1之间及其与钢管3之间设有间隙空腔。
所述的核心竹材1的是竹材重组材、竹材层积材、竹材集成材中的一种。
所述的夹层混凝土2为自密实微膨胀混凝土，膨胀率为0.01％～0.04％。
所述的外防护层4是油漆、环氧树脂、沥青、水泥基复合材料和不饱和聚脂树脂中的一种。
Claims (6)
1.一种钢管约束竹-混凝土组合构件，包括核心竹材(1)、夹层混凝土(2)、钢管(3)和外防护层(4)，其特征在于所述的一个以上的核心竹材(1)置于钢管(3)内部，核心竹材(1)的横截面尺寸小于钢管(3)的横截面尺寸，其长度与钢管(3)相同，夹层混凝土(2)密实填充于钢管(3)和核心竹材(1)组成的间隙空腔内，四周完全包裹核心竹材(1)，外防护层(4)涂覆固化在钢管(3)的外表面，形成钢管约束竹-混凝土组合构件。
2.根据权利要求1所述的一种钢管约束竹-混凝土组合构件，其特征在于所述的核心竹材(1)的截面形状与钢管(3)的截面形状任意。
3.根据权利要求1所述的一种钢管约束竹-混凝土组合构件，其特征在于所述的核心竹材(1)为两个以上，各个核心竹材(1)之间及其与钢管(3)之间设有间隙空腔。
4.根据权利要求1所述的一种钢管约束竹-混凝土组合构件，其特征在于所述的核心竹材(1)的是竹材重组材、竹材层积材、竹材集成材中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种钢管约束竹-混凝土组合构件，其特征在于所述的夹层混凝土(2)为自密实微膨胀混凝土，膨胀率为0.01％～0.04％。
6.根据权利要求1所述的一种钢管约束竹-混凝土组合构件，其特征在于所述的外防护层(4)是油漆、环氧树脂、沥青、水泥基复合材料和不饱和聚脂树脂中的一种。
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