一种带超短栓钉及双层高强螺旋箍筋的叠合柱及施工方法技术

一种带超短栓钉及双层高强螺旋箍筋的叠合柱，由预制超高性能混凝土外壳与现浇混凝土组成，预制超高性能混凝土外壳为由超高性能混凝土浇筑成的长直中空结构，在其内部沿长度方向设置有高强型钢，在高强型钢翼缘外侧沿长度方向分布有若干超短栓钉，高强型钢相邻翼缘之间以沿长度方向的花纹钢板连接，超短栓钉位于超高性能混凝土中，超高性能混凝土中还设置有沿长度方向设置的若干纵筋、沿纵筋内侧缠绕的内层高强螺旋箍筋和沿纵筋外侧缠绕的外层高强螺旋箍筋，现浇混凝土浇筑于预制超高性能混凝土外壳的中空部分。本发明专利技术还提供了其施工方法，本发明专利技术抗震及耐火性能优良、预制部分运输吊装轻便、施工质量好、设计灵活、可差异化使用混凝土、成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种带超短栓钉及双层高强螺旋箍筋的叠合柱及施工方法
本专利技术属于建筑
，特别涉及一种带超短栓钉及双层高强螺旋箍筋的叠合柱及施工方法。
技术介绍
国内外大量相关研究及工程实践表明，型钢混凝土结构截面形式复杂、节点处钢筋网密集，这就导致其现场施工工序多、施工周期长、且施工成本高。全预制装配型钢混凝土结构可较好地弥补型钢混凝土在施工方面的部分问题，但由于型钢混凝土构件的截面和自重往往较大，具有较高的运输及现场吊装连接难度；同时全预制装配型钢混凝土结构中除钢筋、型钢需要很好连接外，预制构件之间的混凝土界面连接也很重要和复杂，界面连接质量和与之密切相关的构件整体性能不易保证，抗震性能、抗渗性能较差。随着相关建筑材料生产工艺的提高，高强度、超高性能材料在我国高层、超高层建筑中被广泛使用。将高强钢、超高性能混凝土应用于型钢混凝土柱将大幅提高其极限承载力，可显著减小构件的截面尺寸和自重，进而降低成本、减少建筑材料消耗，具有较好的社会经济效益。但是一方面活性粉末混凝土致密的微观结构会在高温时阻碍内部水蒸气的迁徙，火灾下活性粉末混凝土的各项性能尤其是高温爆裂和力学强度的劣化将会使结构的性能大大削弱，造成结构损坏甚至倒塌；另一方面，钢材的材料力学性能在火灾下会严重退化，尤其是高强钢的退化更为明显。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种带超短栓钉及双层高强螺旋箍筋的叠合柱及施工方法，保留了上述结构的优点，同时解决了上述结构的不足，具有抗震及耐火性能优良、预制部分运输吊装轻便、施工质量好、设计灵活、可差异化使用混凝土、成本低廉等多方面显著优势。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种带超短栓钉及双层高强螺旋箍筋的叠合柱，由预制超高性能混凝土外壳1与现浇混凝土9组成，其中所述预制超高性能混凝土外壳1为由超高性能混凝土8浇筑成的长直中空结构，在所述长直中空结构的内部沿长度方向设置有高强型钢2，在高强型钢2翼缘外侧沿长度方向分布有若干超短栓钉3，高强型钢2相邻翼缘之间以沿长度方向的花纹钢板4连接，所述超短栓钉3位于所述超高性能混凝土8中，所述超高性能混凝土8中还设置有沿长度方向设置的若干纵筋5、沿纵筋5内侧缠绕的内层高强螺旋箍筋6和沿纵筋5外侧缠绕的外层高强螺旋箍筋7，所述现浇混凝土9浇筑于预制超高性能混凝土外壳1的中空部分。各所述超短栓钉3均垂直焊接于高强型钢2翼缘的外侧，各所述花纹钢板4焊接在高强型钢2的相邻翼缘上，所述内层高强螺旋箍筋6绑扎在纵筋5的内侧，所述外层高强螺旋箍筋7绑扎在纵筋5的外侧。所述高强型钢2、超短栓钉3、花纹钢板4、纵筋5、内层高强螺旋箍筋6、外层高强螺旋箍筋7和超高性能混凝土8均为预制部分，所述现浇混凝土9为现浇部分所述高强型钢2与纵筋5在长度方向上，两端伸出预制超高性能混凝土外壳1。所述高强型钢2为十字形型钢，花纹钢板4与高强型钢2组成一个含有四个独立空间的钢构，实现超高性能混凝土8与现浇混凝土9不同批次浇筑。所述高强型钢2采用板厚为9mm～12mm的高强钢板焊接而成。所述内层高强螺旋箍筋6、外层高强螺旋箍筋7所采用的钢筋直径为6mm～8mm，屈服强度大于600MPa且箍筋间距为50mm～120mm。所述现浇混凝土9为普通硅酸盐混凝土、高强混凝土、再生混凝土或轻骨料混凝土。所述超高性能混凝土8为强度等级大于120MPa的掺钢纤维的活性粉末混凝土、掺聚丙烯纤维的活性粉末混凝土或混掺钢纤维和聚丙烯纤维的活性粉末混凝土，且超高性能混凝土8所采用的混凝土强度等级大于现浇混凝土9所采用的混凝土强度等级。本专利技术还提供了所述带超短栓钉及双层高强螺旋箍筋的叠合柱的施工方法，步骤如下：1、在工厂，将高强钢板切割焊接成十字形高强型钢2，将超短栓钉3焊接布置于高强型钢2翼缘的外侧，并将花纹钢板4焊接在相邻的高强型钢2翼缘上，与十字形高强型钢2组成含有四个密闭空间的钢构；将内层高强螺旋箍筋6绑扎在纵筋5内侧，再在纵筋5外侧绑扎外层高强螺旋箍筋7，内外两层箍筋交叉布置与纵筋5形成“双层交叉高强螺旋箍筋网”；将十字形高强型钢2置于双层交叉高强螺旋箍筋网内部预定位置后浇筑超高性能混凝土8形成预制超高性能混凝土外壳1，完成预制部分的制作；2、在施工现场，将预制超高性能混凝土外壳1两端外露的高强型钢2、纵筋5与组合梁、柱或钢梁、柱直接连接，或与混凝土梁、柱过渡连接；3、在施工现场，向预制超高性能混凝土外壳1内的高强型钢2中浇筑现浇混凝土9完成叠合柱的制作。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：在施工方面：1)施工简便、预制部分运输吊装轻便。型钢超高性能混凝土叠合柱的预制超高性能混凝土外壳包括高强型钢、高强型钢翼缘外侧的超短栓钉、柱中纵筋、柱中内外双层高强螺旋箍筋以及超高性能混凝土，该预制外壳均在工厂预制生产完成。在施工现场，将高强型钢、纵筋的两端与组合梁、柱或钢梁、柱直接连接(或与混凝土梁、柱过渡连接)，再将高强型钢和超高性能混凝土所组成的空心区域内浇筑现浇混凝土即可完成型钢超高性能混凝土叠合柱的施工安装。与传统型钢混凝土结构施工安装相比，型钢超高性能混凝土叠合柱的预制外壳相当于现浇混凝土的模板，现场省去了安装内部型钢骨架、绑扎钢筋骨架、安装临时支撑、支模板、拆模板等多道工序。经合理优化设计，后叠合部分的施工将不占主导工期，现场施工工序、施工材料和施工工时均将大幅减少。同时，型钢超高性能混凝土叠合柱在运输、吊装过程中现浇部分的空心区域将很大程度上减轻构件自重，使型钢超高性能混凝土叠合柱在运输、吊装过程中更轻便。2)施工质量好。在传统型钢混凝土柱施工中，由于型钢混凝土柱施工工序多、施工难度大，常出现型钢混凝土柱中混凝土振捣差、混凝土强度不足和柱中钢筋错位等质量问题，施工质量不易控制。而在型钢超高性能混凝土叠合柱中，型钢超高性能混凝土叠合柱的预制外壳为工厂预制，混凝土浇筑振捣方便并且可采用蒸汽标准养护，混凝土施工质量易于控制。另外，如前所述，型钢超高性能混凝土叠合柱与组合梁柱、钢梁柱以及混凝土梁柱连接时，采用的是现浇湿连接的方式，这种连接形式相较于全预制装配型钢混凝土结构可以保证钢筋、型钢之间很好连接，使结构的整体性得到保证；同时型钢节点较钢筋混凝土节点延展性要高，这就增强了结构的抗震性能、抗屈服能力以及刚度。这种节点形式可以有效的保证施工质量，并且型钢节点较高的刚度及承载力，可以减小构件截面。因此，本专利技术应用于高层建筑中，可以增加层高，发展潜力巨大。在设计方面：3)设计灵活。为提高型钢超高性能混凝土叠合柱在施工阶段的刚度、抗裂性能、轴压承载能力、偏压承载能力，其预制部分采用高强型钢和带双层高强螺旋箍筋的超高性能混凝土。由于混凝土强度本身较高，同时在高强螺旋箍筋网的约束作用下，预制超高性能混凝土外壳的刚度、承载能力可得到较好保证和提高。同时，为防止高强型钢与混凝土之间出现滑移裂缝，还将超短栓钉焊接布置在高强型钢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带超短栓钉及双层高强螺旋箍筋的叠合柱，其特征在于，由预制超高性能混凝土外壳(1)与现浇混凝土(9)组成，其中所述预制超高性能混凝土外壳(1)为由超高性能混凝土(8)浇筑成的长直中空结构，在所述长直中空结构的内部沿长度方向设置有高强型钢(2)，在高强型钢(2)翼缘外侧沿长度方向分布有若干超短栓钉(3)，高强型钢(2)相邻翼缘之间以沿长度方向的花纹钢板(4)连接，所述超短栓钉(3)位于所述超高性能混凝土(8)中，所述超高性能混凝土(8)中还设置有沿长度方向设置的若干纵筋(5)、沿纵筋(5)内侧缠绕的内层高强螺旋箍筋(6)和沿纵筋(5)外侧缠绕的外层高强螺旋箍筋(7)，所述现浇混凝土(9)浇筑于预制超高性能混凝土外壳(1)的中空部分。/n

【技术特征摘要】
1.一种带超短栓钉及双层高强螺旋箍筋的叠合柱，其特征在于，由预制超高性能混凝土外壳(1)与现浇混凝土(9)组成，其中所述预制超高性能混凝土外壳(1)为由超高性能混凝土(8)浇筑成的长直中空结构，在所述长直中空结构的内部沿长度方向设置有高强型钢(2)，在高强型钢(2)翼缘外侧沿长度方向分布有若干超短栓钉(3)，高强型钢(2)相邻翼缘之间以沿长度方向的花纹钢板(4)连接，所述超短栓钉(3)位于所述超高性能混凝土(8)中，所述超高性能混凝土(8)中还设置有沿长度方向设置的若干纵筋(5)、沿纵筋(5)内侧缠绕的内层高强螺旋箍筋(6)和沿纵筋(5)外侧缠绕的外层高强螺旋箍筋(7)，所述现浇混凝土(9)浇筑于预制超高性能混凝土外壳(1)的中空部分。


2.根据权利要求1所述带超短栓钉及双层高强螺旋箍筋的叠合柱，其特征在于，各所述超短栓钉(3)均垂直焊接于高强型钢(2)翼缘的外侧，各所述花纹钢板(4)焊接在高强型钢(2)的相邻翼缘上，所述内层高强螺旋箍筋(6)绑扎在纵筋(5)的内侧，所述外层高强螺旋箍筋(7)绑扎在纵筋(5)的外侧。


3.根据权利要求1所述带超短栓钉及双层高强螺旋箍筋的叠合柱，其特征在于，所述高强型钢(2)、超短栓钉(3)、花纹钢板(4)、纵筋(5)、内层高强螺旋箍筋(6)、外层高强螺旋箍筋(7)和超高性能混凝土(8)均为预制部分，所述现浇混凝土(9)为现浇部分。


4.根据权利要求1所述带超短栓钉及双层高强螺旋箍筋的叠合柱，其特征在于，所述高强型钢(2)与纵筋(5)在长度方向上，两端伸出预制超高性能混凝土外壳(1)。


5.根据权利要求1所述带超短栓钉及双层高强螺旋箍筋的叠合柱，其特征在于，所述高强型钢(2)为十字形型钢，花纹钢板(4)与高强型钢(2)组成一个含有四个独立空间的钢构，实现超高性能混凝土(8)与现浇混凝土(9)不同批次浇筑。


6.根据权利要求1或5所述带超短栓钉及双层高强螺旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨勇，杨政，薛亦聪，冯世强，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61