專利名稱：纖維復(fù)合材料薄壁鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及增強型鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)， 一種可替代鋼管混凝土用于新建工程、加固改 造工程；特別適用于多層建筑、小高層建筑、會展中心、體育場和工業(yè)廠房的承重構(gòu)件、支 撐和屋架構(gòu)件，屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
冷彎薄壁型鋼是通過冷彎成型技術(shù)將薄壁鋼板制成圓形、方形、矩形和各種開口截面形 式的冷彎型鋼，廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外多層住宅、工業(yè)廠房和會展中心等。由于冷彎薄壁型鋼存 在有易發(fā)生局部屈曲，臨界屈曲應(yīng)力低等缺點，極大地限制了其應(yīng)用范圍。在冷彎薄壁鋼管 內(nèi)澆筑混凝土可以增強其局部穩(wěn)定承載力，從而改善其受力性能，充分發(fā)揮薄鋼和混凝土兩 種材料的優(yōu)點。鋼管對混凝土的約束作用使混凝土處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，從而提高混凝土強度 和改善其塑性和韌性；混凝土的存在可以避免或延緩冷彎薄壁鋼管發(fā)生局部屈曲，可以保證 其性能的充分發(fā)揮，提高冷彎薄壁鋼管混凝土柱的整體承載力，大大改善其塑性和韌性，同 時免除施工模板，減少用鋼量，節(jié)約工程造價。
冷彎薄壁鋼管混凝土是指在冷彎薄壁鋼管內(nèi)填充混凝土而形成的構(gòu)件，其中冷彎薄壁鋼 管是指壁厚小于4mm的圓形、方形和矩形鋼管，或通過壁厚小于4mm的C型、L型等冷彎 薄壁型鋼材組合而成的矩形鋼管。冷彎薄壁鋼管混凝土在長期自然環(huán)境和使用環(huán)境的雙重作 用下會受到不同程度的損傷，如物理老化、化學(xué)腐蝕等，同時火災(zāi)、水災(zāi)和地震等災(zāi)害對這 類結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞時有發(fā)生，這些都會嚴(yán)重降低冷彎薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的安全性、耐久 性和適用性，降低其使用壽命。
在實際工程中，由于設(shè)計、施工錯誤和材料質(zhì)量問題造成工程事故，或己建結(jié)構(gòu)的技術(shù) 改造，需要提高結(jié)構(gòu)承載力和剛度，改變其結(jié)構(gòu)使用功能。這些原因?qū)е履壳昂芏嗬鋸澅”?鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在受力性能、承載力和剛度等方面不能很好地滿足安全和使用要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種可用于新建工程、加固改造 工程；特別適用于多層建筑、小高層建筑、會展中心、體育場和工業(yè)廠房的承重構(gòu)件、支撐 和屋架構(gòu)件的纖維復(fù)合材料薄壁鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)，以期獲得良好的受力性能，優(yōu)越的耐 腐蝕性，減輕構(gòu)件自重，提高施工操作的快捷程度，減少結(jié)構(gòu)用鋼量。
本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案
本發(fā)明纖維復(fù)合材料薄壁鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點是在冷彎薄壁鋼管內(nèi)澆筑混 凝土，形成薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，在薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的外表面，以浸有纖維粘結(jié)劑的纖維復(fù)合材料布纏繞在鋼管外周形成固結(jié)的纖維復(fù)合材料外包層。
本發(fā)明纖維復(fù)合材料薄壁鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點也在于冷彎薄壁鋼管的橫截 面為圓管、不帶肋矩形管、帶雙邊對稱肋矩形管、帶四邊肋矩形管、帶十字肋矩形管、或帶 有凸肋的矩型管。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在-
1、 本發(fā)明不僅充分體現(xiàn)了纖維復(fù)合材料、冷彎薄壁鋼管和混凝土各自的優(yōu)勢，更充分 發(fā)揮了其間相互作用所帶來的有益效果，由纖維復(fù)合材料為冷彎薄壁鋼管提供緊箍力，其間
的共同作用明顯改善結(jié)構(gòu)的受力性能、提高冷彎薄壁鋼管混凝土構(gòu)件的承載力和剛度，防止 鋼管被腐蝕，具有良好的受力性能、優(yōu)越的耐腐蝕性，構(gòu)件自重輕，施工操作簡便，可減少 結(jié)構(gòu)用鋼量，降低工程造價。
2、 本發(fā)明可替代鋼管混凝土用于新建工程、加固改造工程；特別適用于多層建筑、小
高層建筑、會展中心、體育場和工業(yè)廠房的承重構(gòu)件、支撐構(gòu)件、桁架構(gòu)件和屋架構(gòu)件。


圖l (a)為本發(fā)明纖維復(fù)合材料矩形薄壁鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)示意圖1 (b)、圖1 (C)、圖1 (d)、圖1 (e)和圖1 (f)分別為釆用不同肋形式的矩形薄
壁鋼管的本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖1 (g)、圖1 (h)、圖1 (i)、圖1 (j)和圖1 (k)分別具有不同肋形式的矩形薄壁鋼
管示意圖。
圖2 (a)為本發(fā)明纖維復(fù)合材料圓型薄壁鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2 (b)為圖2 (a)的橫斷面結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2 (c)為圖2 (a)所示橫斷面結(jié)構(gòu)的圓型薄壁鋼管示意圖。 圖中標(biāo)號l纖維復(fù)合材料外包層、2薄壁鋼管、3混凝土、 4肋。 以下通過具體實施方式
，并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
具體實施例方式
參見圖1 (a)，設(shè)置矩形薄壁鋼管2，在冷彎薄壁鋼管2內(nèi)澆筑混凝土3，形成薄壁鋼 管混凝土結(jié)構(gòu)，在薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的外表面，以浸有纖維粘結(jié)劑的纖維復(fù)合材料布纏繞 在鋼管外周形成固結(jié)的纖維復(fù)合材料外包層1。
具體實施中，矩形冷彎薄壁鋼管2的橫截面可以為圖2 (b)、圖2 (g)所示的不帶肋矩 形管；圖2 (c)、圖2 (h)所示的帶雙邊對稱肋4的矩形管；圖2 (d)、圖2 (i)所示的帶 有四邊肋4的矩形管；圖2 (e)、圖2 (j)所示的帶有十字肋4的矩形管；或圖2 (f)、圖2 (k)所示的帶有凸形肋4的矩型管。
不同的實施方式如圖2 (a)、圖2 (b)、圖2 (c)所示，設(shè)置圓形薄壁鋼管2，同樣在冷彎薄壁鋼管2內(nèi)澆筑混凝土3，形成薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，在薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的外表 面，以浸有纖維粘結(jié)劑的纖維復(fù)合材料纏繞在鋼管外周形成固結(jié)的纖維復(fù)合材料外包層1。實施過程中，首先將冷彎薄壁鋼管2安裝就位，在鋼管2內(nèi)澆筑混凝土3，經(jīng)養(yǎng)護后清 理鋼管的外表面，再使用纖維粘結(jié)劑將纖維復(fù)合材料布l纏繞在鋼管的外圍，固結(jié)后即形成 纖維復(fù)合材料薄壁鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)。本實施例采用冷彎薄壁鋼管為壁厚小于4mm的圓形、方形和矩形鋼管，或者是由壁厚 小于4mm的C型、L型等冷彎薄壁型鋼材組合而成的矩形鋼管；纖維復(fù)合材料FRP可以是 玻璃纖維復(fù)合材料GFRP、碳纖維復(fù)合材料CFRP、芳綸纖維復(fù)合材料AFRP等；混凝土可 以是普通混凝土或抗壓強度在80 120MPa的高強混凝土和自密實混凝土。纖維復(fù)合材料FRP粘貼厚度為0.2 1.0mm，密度為1.25~2.1g/cm3。具體實施中，首先對冷彎薄壁鋼管的外壁除銹，用酒精或丙酮除污。在5'C 38'C的環(huán) 境溫度下備環(huán)氧樹脂，根據(jù)所需尺寸裁剪FRP纖維布，使用環(huán)氧樹脂均勻涂濕所裁剪的FRP 纖維布，并同時在鋼管混凝土的管壁外表面涂刷環(huán)氧樹脂；隨后，將FRP纖維布平整地貼 壁纏繞在管壁外表面；纏繞時，纖維布之間緯向(即非主纖維方向)拼接不得小于10mm ， 徑向(即主纖維方向)搭接長度不得小于150mm ，搭接位置須交錯布置；使用滾筒反復(fù)沿 纖維方向滾壓，去處氣泡，并使粘結(jié)膠充分浸透纖維布；之后，使用刮板刮涂纖維布表層堆 積的粘結(jié)膠，使之均勻；粘結(jié)膠自然干燥后形成固結(jié)的纖維復(fù)合材料外包層。多層粘貼可以 重復(fù)上述過程，但需要待纖維布表面指觸干燥時，方可進行下一層的粘貼。
權(quán)利要求
1、纖維復(fù)合材料薄壁鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)，其特征是在冷彎薄壁鋼管(2)內(nèi)澆筑混凝土(3)，形成薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，在所述薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的外表面，以浸有纖維粘結(jié)劑的纖維復(fù)合材料布纏繞在鋼管外周形成固結(jié)的纖維復(fù)合材料外包層(1)。
2 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維復(fù)合材料薄壁鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)，其特征是所述冷彎 薄壁鋼管(2)的橫截面為圓管、不帶肋矩形管、帶雙邊對稱肋矩形管、帶四邊肋矩形管、 帶十字肋矩形管、或帶有凸肋的矩型管。
全文摘要
纖維復(fù)合材料薄壁鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)，其特征是在冷彎薄壁鋼管內(nèi)澆筑混凝土，形成薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，在薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的外表面，以浸有纖維粘結(jié)劑的纖維復(fù)合材料布纏繞在鋼管外周形成固結(jié)的纖維復(fù)合材料外包層。本發(fā)明結(jié)構(gòu)具有良好的受力性能和優(yōu)越的耐腐蝕性，構(gòu)件自重輕，施工操作簡便快捷，減少結(jié)構(gòu)用鋼量；可用于新建工程和加固改造工程的承重構(gòu)件、支撐構(gòu)件、桁架構(gòu)件和屋架構(gòu)件。
文檔編號E04C3/00GK101328752SQ20081012334
公開日2008年12月24日 申請日期2008年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月23日
發(fā)明者夏竟成, 王靜峰, 雷愛君, 鵬 高 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)