本發(fā)明屬于土木工程，涉及一種分段拼接式ecc模殼型鋼混凝土巨柱及其施工方法。

背景技術(shù)：

1、型鋼混凝土巨柱多作為主要受力構(gòu)件用在重載結(jié)構(gòu)的底層或低層，例如超高層建筑、大跨橋梁墩柱等。型鋼混凝土巨柱施工傳統(tǒng)采用大面積支模拆模和鋼筋綁扎的復(fù)雜工藝，施工工序繁瑣，勞動(dòng)密集程度大，耗時(shí)耗力，并且模板難以回收利用。此外，普通混凝土保護(hù)層受力性能差，耐久性差，極端荷載和惡劣環(huán)境下難以長期維持構(gòu)件的正常服役。

2、近些年，在土木工程領(lǐng)域，纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料(engineered?cementitiouscomposites,ecc)逐漸發(fā)展起來，這是一種特殊類型的高性能纖維增強(qiáng)混凝土復(fù)合材料，具有超高韌性、多縫開裂、自愈合等優(yōu)點(diǎn)。但是，ecc材料成本高，大面積使用會(huì)大幅增加工程造價(jià)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：本發(fā)明的第一目的是提供一種耐久性好、成本低的分段拼接式ecc模殼型鋼混凝土巨柱；本發(fā)明的第二目的是提供一種效率高的分段拼接式ecc模殼型鋼混凝土巨柱的施工方法。

2、技術(shù)方案：本發(fā)明所述的分段拼接式ecc模殼型鋼混凝土巨柱，包括型鋼芯柱，型鋼芯柱外自下而上交替布設(shè)有ecc模殼和鋼套筒，ecc模殼頂部和底部沿著周向錨固有若干螺桿，鋼套筒截面呈槽鋼形狀，其頂部和底部設(shè)置有若干供螺桿穿過的螺栓孔，ecc模殼和鋼套筒通過螺桿配合螺母固定；型鋼芯柱的四個(gè)翼緣板外表面均設(shè)置有帶孔鋼板以及帶合頁可開合的鋼筋桁架，ecc模殼內(nèi)壁錨固有若干鋼筋平鉤，用于當(dāng)鋼筋桁架向外展開時(shí)，掛住相應(yīng)的鋼筋桁架，實(shí)現(xiàn)型鋼芯柱與ecc模殼之間水平方向上的連接；鋼套筒內(nèi)壁對應(yīng)于帶孔鋼板的位置設(shè)置有帶孔連接板，帶孔連接板與帶孔鋼板通過螺栓和螺母成對固定，實(shí)現(xiàn)型鋼芯柱與鋼套筒之間水平方向上的連接；型鋼芯柱、ecc模殼和鋼套筒圍合形成的空腔內(nèi)澆筑混凝土，ecc模殼及鋼套筒作為永久模板；鋼套筒的腹板與ecc模殼的外壁平齊，以使巨柱外立面平整。

3、進(jìn)一步地，ecc模殼頂部和底部的螺桿為預(yù)埋螺桿。

4、進(jìn)一步地，各翼緣板外表面設(shè)置的帶孔鋼板數(shù)量為多個(gè)，間隔設(shè)置。

5、進(jìn)一步地，帶孔鋼板焊接固定在翼緣板外表面。

6、進(jìn)一步地，鋼筋桁架呈波浪形，通過多個(gè)合頁豎向設(shè)置于翼緣板外表面，ecc模殼內(nèi)壁對應(yīng)于鋼筋桁架每一個(gè)向外凸起的位置均錨固有鋼筋平鉤。

7、進(jìn)一步地，鋼筋平鉤具有與鋼筋桁架掛接位置相匹配的長度及角度。

8、進(jìn)一步地，合頁焊接固定在翼緣板外表面。

9、進(jìn)一步地，鋼套筒內(nèi)部沿周向設(shè)置有若干加勁板，以增強(qiáng)鋼套筒剛度。

10、本發(fā)明所述的分段拼接式ecc模殼型鋼混凝土巨柱的施工方法，包括：

11、(1)在型鋼芯柱各翼緣板外表面焊接帶孔鋼板以及帶合頁的鋼筋桁架，鋼筋桁架初始貼合翼緣板外表面，以便ecc模殼穿過型鋼芯柱；

12、(2)將工廠預(yù)制的ecc模殼通過吊裝設(shè)備自上而下穿過型鋼芯柱，待吊裝好后，將各翼緣板外表面的鋼筋桁架向外展開，使得鋼筋桁架與相應(yīng)的鋼筋平鉤掛接，完成ecc模殼和型鋼芯柱在水平方向上的連接；

13、(3)將工廠預(yù)制的鋼套筒通過吊裝設(shè)備自上而下穿過型鋼芯柱，搭接在ecc模殼的頂部，ecc模殼頂部的螺桿穿過鋼套筒底部的螺栓孔，擰緊螺桿端部的螺母，實(shí)現(xiàn)鋼套筒和ecc模殼的連接；

14、再將鋼套筒內(nèi)壁的帶孔連接板與帶孔鋼板通過螺栓和螺母成對固定，實(shí)現(xiàn)鋼套筒和型鋼芯柱的連接；

15、(4)將預(yù)制的ecc模殼通過吊裝設(shè)備自上而下穿過型鋼芯柱，ecc模殼底部的螺桿穿過鋼套筒頂部的螺栓孔，擰緊螺桿端部的螺母，實(shí)現(xiàn)鋼套筒和ecc模殼的連接；

16、(5)重復(fù)步驟(3)和(4)，直至ecc模殼和鋼套筒的數(shù)量達(dá)到設(shè)計(jì)數(shù)量；最后澆筑混凝土，待混凝土凝固后完成施工。

17、進(jìn)一步地，ecc模殼和鋼套筒的數(shù)量及高度根據(jù)型鋼混凝土巨柱的高度、實(shí)際施工條件及運(yùn)輸條件確定。

18、有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)：

19、(1)在型鋼混凝土巨柱受力最為薄弱的保護(hù)層采用ecc模殼和鋼套筒，一方面整體式ecc模殼和鋼套筒作為永久模板與內(nèi)部型鋼芯柱圍成柱形空腔，方便澆筑混凝土；另一方面也作為柱子的保護(hù)層參與服役期的受力，ecc模殼能夠充分發(fā)揮ecc材料的優(yōu)越性能，克服普通混凝土保護(hù)層容易剝落、脆性顯著的缺點(diǎn)，提高柱子在惡劣環(huán)境下的耐久性能及受力性能；因僅局部使用ecc材料，從而不會(huì)顯著增加工程造價(jià)。

20、(2)ecc模殼和鋼套筒由工廠預(yù)制并進(jìn)行現(xiàn)場分段拼接，ecc模殼和鋼套筒通過螺柱、螺母固定，ecc模殼和型鋼芯柱通過鋼筋平鉤鉤住帶合頁可開合的鋼筋桁架，鋼套筒和型鋼芯柱通過帶孔連接板與帶孔鋼板成對螺栓連接，從而現(xiàn)場無需支設(shè)任何模板，大大減少了現(xiàn)場施工過程中支模拆模的施工時(shí)間，提高了施工效率。

21、(3)本發(fā)明的型鋼混凝土巨柱結(jié)構(gòu)，截面方向保證了所有構(gòu)件的有效連接，保證了各部分協(xié)同工作；長度方向保證了ecc模殼和鋼套筒的有效連接，外立面平整，采用螺栓連接不會(huì)形成受力薄弱區(qū)，且連接處無任何濕作業(yè)，連接處和空腔內(nèi)混凝土澆筑一體成型；翼緣上多個(gè)高度焊接帶合頁可開合的鋼筋桁架，可以實(shí)現(xiàn)ecc模殼與型鋼芯柱的多點(diǎn)連接，提高了構(gòu)件的整體性。

22、(4)本發(fā)明可根據(jù)實(shí)際運(yùn)輸及安裝條件，調(diào)整ecc模殼和鋼套筒的數(shù)量及尺寸等，不受巨柱的高度限制。

技術(shù)特征：

1.一種分段拼接式ecc模殼型鋼混凝土巨柱，其特征在于，包括型鋼芯柱(1)，型鋼芯柱(1)外自下而上交替布設(shè)有ecc模殼(2)和鋼套筒(3)，ecc模殼(2)頂部和底部沿著周向錨固有若干螺桿(8)，鋼套筒(3)截面呈槽鋼形狀，其頂部和底部設(shè)置有若干供螺桿(8)穿過的螺栓孔(10)，ecc模殼(2)和鋼套筒(3)通過螺桿(8)配合螺母(9)固定；型鋼芯柱(1)的四個(gè)翼緣板外表面均設(shè)置有帶孔鋼板(13)以及帶合頁(5)可開合的鋼筋桁架(4)，ecc模殼(2)內(nèi)壁錨固有若干鋼筋平鉤(6)，用于當(dāng)鋼筋桁架(4)向外展開時(shí)，掛住相應(yīng)的鋼筋桁架(4)，實(shí)現(xiàn)型鋼芯柱(1)與ecc模殼(2)之間水平方向上的連接；鋼套筒(3)內(nèi)壁對應(yīng)于帶孔鋼板(13)的位置設(shè)置有帶孔連接板(11)，帶孔連接板(11)與帶孔鋼板(13)通過螺栓(7)和螺母(9)成對固定，實(shí)現(xiàn)型鋼芯柱(1)與鋼套筒(3)之間水平方向上的連接；型鋼芯柱(1)、ecc模殼(2)和鋼套筒(3)圍合形成的空腔內(nèi)澆筑混凝土(14)，ecc模殼(2)及鋼套筒(3)作為永久模板；鋼套筒(3)的腹板與ecc模殼(2)的外壁平齊，以使巨柱外立面平整。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分段拼接式ecc模殼型鋼混凝土巨柱，其特征在于，ecc模殼(2)頂部和底部的螺桿(8)為預(yù)埋螺桿。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分段拼接式ecc模殼型鋼混凝土巨柱，其特征在于，各翼緣板外表面設(shè)置的帶孔鋼板(13)數(shù)量為多個(gè)，間隔設(shè)置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的分段拼接式ecc模殼型鋼混凝土巨柱，其特征在于，帶孔鋼板(13)焊接固定在翼緣板外表面。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分段拼接式ecc模殼型鋼混凝土巨柱，其特征在于，鋼筋桁架(4)呈波浪形，通過多個(gè)合頁(5)豎向設(shè)置于翼緣板外表面，ecc模殼(2)內(nèi)壁對應(yīng)于鋼筋桁架(4)每一個(gè)向外凸起的位置均錨固有鋼筋平鉤(6)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分段拼接式ecc模殼型鋼混凝土巨柱，其特征在于，鋼筋平鉤(6)具有與鋼筋桁架(4)掛接位置相匹配的長度及角度。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分段拼接式ecc模殼型鋼混凝土巨柱，其特征在于，合頁(5)焊接固定在翼緣板外表面。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分段拼接式ecc模殼型鋼混凝土巨柱，其特征在于，鋼套筒(3)內(nèi)部沿周向設(shè)置有若干加勁板(12)。

9.一種權(quán)利要求1所述的分段拼接式ecc模殼型鋼混凝土巨柱的施工方法，其特征在于，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的分段拼接式ecc模殼型鋼混凝土巨柱的施工方法，其特征在于，ecc模殼(2)和鋼套筒(3)的數(shù)量及高度根據(jù)型鋼混凝土巨柱的高度、實(shí)際施工條件及運(yùn)輸條件確定。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種分段拼接式ECC模殼型鋼混凝土巨柱及其施工方法，所述型鋼混凝土巨柱包括型鋼芯柱，型鋼芯柱外自下而上交替布設(shè)有ECC模殼和鋼套筒；ECC模殼和鋼套筒通過螺柱、螺母固定，ECC模殼和型鋼芯柱通過鋼筋平鉤鉤住帶合頁可開合的鋼筋桁架，鋼套筒和型鋼芯柱通過帶孔連接板與帶孔鋼板成對螺栓連接；ECC模殼和鋼套筒作為型鋼混凝土巨柱的永久模板，外立面平整，與型鋼芯柱圍合形成方形柱狀空腔結(jié)構(gòu)，空腔結(jié)構(gòu)內(nèi)澆筑混凝土，待混凝土凝固后完成施工，ECC模殼、鋼套筒及現(xiàn)澆混凝土協(xié)同受力。本發(fā)明提供的型鋼混凝土巨柱耐久性好、成本低，并且施工效率高。

技術(shù)研發(fā)人員：賴柄霖,周翔,墨澤,范圣剛,張銘揚(yáng),楊一川,趙笑
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6