專利名稱：一種高抗震輕質(zhì)高強(qiáng)鋼筋混凝土柱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混凝土建筑領(lǐng)域，具體涉及一種高抗震輕質(zhì)高強(qiáng)鋼筋混凝土柱。
背景技術(shù)：
建筑物抗震性能主要取決于結(jié)構(gòu)吸收地震能量的能力，這種能力是由其承載力和變形能力的乘積決定的。承載力較低，但具有較大延性的結(jié)構(gòu)，所能吸收的能量多雖然較早出現(xiàn)損壞，但能經(jīng)受住較大的變形，避免倒塌；反之，承載力較高、變形能力低的脆性結(jié)構(gòu)， 吸收能量有限，一旦遭遇到超過(guò)設(shè)計(jì)水平的地震作用，很容易發(fā)生脆性破壞而突然倒塌，違背了建筑規(guī)范中“大震不倒”的設(shè)計(jì)原則。分體柱技術(shù)是采用隔板將整截面柱劈分成4根等截面柱并分開(kāi)配筋的方法。研究結(jié)果表明，分體柱雖使構(gòu)件的抗彎承載力稍有降低，但抗剪承載力基本不變，且構(gòu)件的變形能力和延性均得到顯著提高，其破壞形態(tài)由剪切型轉(zhuǎn)化為彎曲型，實(shí)現(xiàn)了短柱變“長(zhǎng)”柱的設(shè)想，很好地改善了短柱的抗震性能。然而傳統(tǒng)形式的分體柱中各單元柱之間缺乏聯(lián)系，受地震作用時(shí)各單元柱容易解體外鼓，承載力較差，不能很好地提高建筑物的抗震性能。另外，地震作用和建筑的上部結(jié)構(gòu)的自重成正比，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)采用輕集料混凝土后，由于整個(gè)結(jié)構(gòu)體系自重的下降，將降低水平地震作用。同時(shí)，由于輕集料混凝土的彈性模量較低，結(jié)構(gòu)自振周期變長(zhǎng)，變形能力增強(qiáng)，結(jié)構(gòu)破壞時(shí)將能消耗更多的變形能。因此，輕集料混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能較好。然而到目前為止，含輕集料的混凝土大多被用在梁、板等構(gòu)件，以及用于橋面鋪裝，用于承重結(jié)構(gòu)的研究較少。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)這一問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種變形能力強(qiáng)、具有抗震性能的高抗震輕質(zhì)高強(qiáng)鋼筋混凝土柱。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種高抗震輕質(zhì)高強(qiáng)鋼筋混凝土柱，其特征是它由綁扎鋼筋籠后澆注混凝土而成；所述的鋼筋籠由4個(gè)等截面的分體箍筋、中心定位箍筋及縱筋組成，相鄰兩個(gè)分體箍筋的外肢間距為25-200mm ；中心定位箍筋與4個(gè)等截面的分體箍筋的各肢箍筋交錯(cuò)排列、部分重疊，各分體箍筋和定位箍筋內(nèi)側(cè)設(shè)置數(shù)根縱筋(所述數(shù)根為2-20根，以適當(dāng)間隔距離)，分體箍筋與定位箍筋的重疊部分設(shè)置至少有 1根縱筋，分體箍筋和定位箍筋均由縱筋固定(綁扎或焊接)成一體；澆注混凝土后，4個(gè)等截面分體箍筋及內(nèi)側(cè)縱筋形成4個(gè)等截面單元柱，中心定位箍筋將4個(gè)單元柱聯(lián)系在一起；所述的混凝土包括以下原料水、水泥、礦物摻合料、輕集料、碎石、砂、減水劑，每立方米混凝土中各原料的重量為水130 180kg、水泥160 500kg、礦物摻合料50 250kg、輕集料100 400kg、碎石300 900kg、砂650 850kg、減水劑4 15kg。所述的分體箍筋為矩形閉合箍筋、矩形螺旋箍筋、圓形閉合箍筋或圓形螺旋箍筋。所述的中心定位箍筋為矩形閉合箍筋、矩形螺旋箍筋、圓形閉合箍筋或圓形螺旋箍筋。所述的輕集料為粒徑為5 15mm、表觀密度1200 1500kg/m3、筒壓強(qiáng)度彡8MPa 的頁(yè)巖陶粒、粘土陶?；蚍勖夯姨樟?。所述的礦物摻合料為粉煤灰、礦粉或硅灰中的任意一種或任意二種以上的混合， 任意二種以上混合時(shí)為任意配比。所述的混凝土的原料還包括纖維。所述的纖維為聚丙烯纖維，每立方米混凝土中纖維用量為1. 0 1. 5kgo所述的纖維為鋼纖維，每立方米混凝土中纖維用量為40 160kg。所述的高抗震輕質(zhì)高強(qiáng)鋼筋混凝土柱的截面為矩形或圓形。上述一種高抗震輕質(zhì)高強(qiáng)鋼筋混凝土柱的制備方法，它包括如下步驟1)綁扎鋼筋籠；2)支護(hù)混凝土澆筑模板；3)配制混凝土 ；4)澆注混凝土 ；6)脫模；5)養(yǎng)護(hù)；既得高抗震輕質(zhì)高強(qiáng)鋼筋混凝土柱。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，與傳統(tǒng)分體柱相比，本發(fā)明在各單元柱之間建立聯(lián)系，使各單元柱在地震作用下相互制約，相互牽引，在提高柱變形能力的同時(shí)保證其承載力；采用輕集料混凝土，可降低結(jié)構(gòu)自重，減小水平地震作用力，因此本發(fā)明具有高抗震性能、變形能力和承載力強(qiáng)、輕質(zhì)的特點(diǎn)；同時(shí)該發(fā)明施工省時(shí)、方便。


圖1為矩形螺旋分體箍筋和中心圓形螺旋定位箍筋矩形截面柱配筋圖；圖2為矩形螺旋分體箍筋和中心矩形閉合定位箍筋矩形截面柱配筋圖；圖3為圓形閉合分體箍筋和中心圓形螺旋定位箍筋矩形截面柱配筋圖；圖4為圓形螺旋分體箍筋和中心矩形螺旋定位箍筋矩形截面柱配筋圖；圖5為圓形螺旋分體箍筋和中心矩形閉合定位箍筋圓形截面柱配筋圖；圖6為圓形螺旋分體箍筋和中心圓形螺旋定位箍筋圓形截面柱配筋圖。圖1-6中標(biāo)記說(shuō)明1-混凝土，2-分體箍筋，3-中心定位箍筋，4_縱筋。圖7為試驗(yàn)加載裝置圖。圖7中標(biāo)記說(shuō)明5-試件，6-拉壓千斤頂，7-傳感器，8-反力架，9-豎向千斤頂， 10-球鉸，11-滑動(dòng)小車，12-柱基，13-地錨螺栓。圖8為高抗震輕質(zhì)高強(qiáng)鋼筋混凝土柱的偽靜力試驗(yàn)“荷載-位移”滯回曲線圖8中(a)圖為實(shí)施例1 “荷載-位移”滯回曲線，(b)圖為實(shí)施例2 “荷載-位移”滯回曲線，(c)圖為實(shí)施例3 “荷載-位移”滯回曲線。圖9為圖6中鋼筋籠的立體圖。
具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。實(shí)施例1 一種高抗震輕質(zhì)高強(qiáng)鋼筋混凝土柱，如附圖1所示，柱的截面為矩形，尺寸為 450mmX 450mm，柱高1100mm。它由綁扎鋼筋籠后澆注混凝土而成；所述的鋼筋籠由4個(gè)等截面的分體箍筋、中心定位箍筋及縱筋組成，分體箍筋為矩形螺旋分體箍筋，中心定位箍筋為中心圓形螺旋定位箍筋；相鄰兩個(gè)分體箍筋的外肢間距為30mm ；中心定位箍筋與4個(gè)等截面的分體箍筋的各肢箍筋交錯(cuò)排列、部分重疊，各分體箍筋內(nèi)側(cè)設(shè)置12根縱筋，中心定位箍筋與分體箍筋的重疊部分設(shè)置3根縱筋；分體箍筋的邊長(zhǎng)為190mm，箍筋間距為70mm ；中心定位箍筋的直徑為200mm，箍筋間距為45mm。縱筋采用直徑為12mm的HRB400級(jí)螺紋鋼筋，箍筋采用直徑為8mm的HPB235級(jí)光圓鋼筋；分體箍筋和定位箍筋均與縱筋固定(綁扎或焊接)成一體；澆注混凝土后，4個(gè)等截面分體箍筋及內(nèi)側(cè)縱筋形成4個(gè)等截面單元柱， 中心定位箍筋將4個(gè)單元柱聯(lián)系在一起。所用混凝土的各原料配合比如表1中實(shí)施例1所示，其中所述的輕集料為粒徑為 5 15mm、表觀密度為1300kg/m3、筒壓強(qiáng)度為8MPa的粘土陶粒。碎石為5_30mm的連續(xù)級(jí)配、壓碎值為9.4%。砂為河砂，細(xì)度模數(shù)為2. 6，含泥量1.5%。減水劑為聚羧酸系減水劑， 含固量為20wt%，減水率為25%。上述一種高抗震輕質(zhì)高強(qiáng)鋼筋混凝土柱的制備方法，它包括如下步驟1)按上述配筋形式綁扎鋼筋籠；幻支護(hù)混凝土澆筑模板；幻配制混凝土 ；4)澆注混凝土 ；6)脫模；5) 養(yǎng)護(hù)；既得高抗震輕質(zhì)高強(qiáng)鋼筋混凝土柱。澆注混凝土后，4個(gè)等截面分體箍筋及內(nèi)側(cè)縱筋形成4個(gè)等截面單元柱，中心定位箍筋將4個(gè)單元柱聯(lián)系在一起。表1混凝土原材料配合比(kg/m3)及性能
權(quán)利要求
1.一種高抗震輕質(zhì)高強(qiáng)鋼筋混凝土柱，其特征是它由綁扎鋼筋籠后澆注混凝土而成； 所述的鋼筋籠由4個(gè)等截面的分體箍筋、中心定位箍筋及縱筋組成，相鄰兩個(gè)分體箍筋的外肢間距為25-200mm ；中心定位箍筋與4個(gè)等截面的分體箍筋的各肢箍筋部分重疊，各分體箍筋和定位箍筋內(nèi)側(cè)設(shè)置數(shù)根縱筋，分體箍筋與定位箍筋的重疊部分內(nèi)設(shè)置至少有1根縱筋，分體箍筋和定位箍筋均由縱筋固定成一體；所述的混凝土包括以下原料水、水泥、礦物摻合料、輕集料、碎石、砂、減水劑，每立方米混凝土中各原料的重量為水130 180kg、水泥160 500kg、礦物摻合料50 250kg、 輕集料100 400kg、碎石300 900kg、砂650 850kg、減水劑4 15kg。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高抗震輕質(zhì)高強(qiáng)鋼筋混凝土柱，其特征是所述的分體箍筋為矩形閉合箍筋、矩形螺旋箍筋、圓形閉合箍筋或圓形螺旋箍筋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高抗震輕質(zhì)高強(qiáng)鋼筋混凝土柱，其特征是所述的中心定位箍筋為矩形閉合箍筋、矩形螺旋箍筋、圓形閉合箍筋或圓形螺旋箍筋。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高抗震輕質(zhì)高強(qiáng)鋼筋混凝土柱，其特征是所述的輕集料為粒徑為5 15mm、表觀密度1200 1500kg/m3、筒壓強(qiáng)度彡8MPa的頁(yè)巖陶粒、粘土陶?；蚍勖夯姨樟?。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高抗震輕質(zhì)高強(qiáng)鋼筋混凝土柱，其特征是所述的礦物摻合料為粉煤灰、礦粉或硅灰中的任意一種或任意二種以上的混合，任意二種以上混合時(shí)為任意配比。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高抗震輕質(zhì)高強(qiáng)鋼筋混凝土柱，其特征是所述的混凝土的原料還包括纖維；所述的纖維為聚丙烯纖維時(shí)，每立方米混凝土中纖維用量為1.0 1. 5kg ；所述的纖維為鋼纖維時(shí)，每立方米混凝土中纖維用量為40 160kg。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高抗震輕質(zhì)高強(qiáng)鋼筋混凝土柱。一種高抗震輕質(zhì)高強(qiáng)鋼筋混凝土柱，其特征是它由綁扎鋼筋籠后澆注混凝土而成；所述的鋼筋籠由4個(gè)等截面的分體箍筋、中心定位箍筋及縱筋組成，相鄰兩個(gè)分體箍筋的外肢間距為25-200mm；中心定位箍筋與4個(gè)等截面的分體箍筋的各肢箍筋部分重疊，各分體箍筋和定位箍筋內(nèi)側(cè)設(shè)置數(shù)根縱筋，分體箍筋與定位箍筋的重疊部分內(nèi)設(shè)置至少有1根縱筋，分體箍筋和定位箍筋均由縱筋固定成一體；所述的混凝土中各原料的重量為水130～180kg/m3、水泥160～500kg/m3、礦物摻合料50～250kg/m3、輕集料100～400kg/m3、碎石300～900kg/m3、砂650～850kg/m3、減水劑4～15kg/m3。本發(fā)明具有高抗震性能、變形能力和承載力強(qiáng)、輕質(zhì)的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)E04B1/98GK102561595SQ20121000200
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月5日
發(fā)明者付軍, 吳靜, 周孝軍, 王發(fā)洲, 胡曙光 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)