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【发明授权】一种装配式FRP管混凝土-FRP螺旋线圈混凝土组合柱_南京工程学院_201910132241.4 

申请/专利权人:南京工程学院

申请日:2019-02-22

公开(公告)日:2021-05-04

公开(公告)号:CN109797909B

主分类号:E04C3/36(20060101)

分类号:E04C3/36(20060101);E04B1/21(20060101);E04G21/02(20060101)

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2021.05.04#授权;2019.06.18#实质审查的生效;2019.05.24#公开

摘要:本发明公开了一种装配式FRP管混凝土‑FRP螺旋线圈混凝土组合柱,包括FRP管、浇注套管、FRP螺旋线圈、多组槽式预埋件、连接件、FRP盘以及混凝土。中间FRP螺旋线圈混凝土柱内预埋槽式预埋件,槽式预埋件一端连有连接件,连接件插入上方及下方FRP混凝土柱浇筑套管中,通过往FRP盘浇筑套管中浇筑混凝土浆,直至混凝土浆溢满槽式预埋件,FRP螺旋线圈混凝土柱与FRP混凝土柱连接完成后,用螺栓将FRP底盘固定在中间FRP螺旋线圈混凝土柱的上下表面。本发明可运用于建筑工程领域中混凝土柱的连接,可以有效提高装配式建筑中不同柱体连接处及整体结构的强度,提高减震性能与抗腐蚀性能。

主权项:1.一种装配式FRP管混凝土-FRP螺旋线圈混凝土组合柱,其特征在于,包括:FRP管,所述FRP管由上层FRP管1、中层FRP管2以及下层FRP管3组成,上层FRP管1与下层FRP管3大小相等,中层FRP管2的半径大于上层FRP管1与下层FRP管3的半径;浇注套管4,所述浇注套管4位于上层FRP管1与下层FRP管3内,与上层FRP管1与下层FRP管3共轴线设置;FRP螺旋线圈5,所述FRP螺旋线圈5置于中层FRP管2内,与中层FRP管2共轴线设置;多组槽式预埋件6,多组槽式预埋件6均匀置于中层FRP管2内,沿中层FRP管2上下两个端面周向对称设置,并由所述FRP螺旋线圈5进行固定;连接件7,所述连接件7个数与槽式预埋件6相对应,连接件7的一端与槽式预埋件6固定连接,另一端插入所述浇注套管4内,将上层FRP管1与下层FRP管3固定连接于中层FRP管2的上下两端;FRP盘8,所述FRP盘8固定连接于中层FRP管2的上下两个端面;混凝土9,所述混凝土9浇注填充于各FRP管内部,上层FRP管1与下层FRP管3形成FRP混凝土柱,中层FRP管2形成FRP螺旋线圈混凝土柱,上中下三层依次连接形成混凝土组合柱。

全文数据:一种装配式FRP管混凝土-FRP螺旋线圈混凝土组合柱技术领域本发明涉及装配式建筑结构及FRP混凝土组合柱技术领域,特别是一种装配式FRP管混凝土-FRP螺旋线圈混凝土组合柱。背景技术钢结构混凝土虽广泛运用于建筑工程领域,但在高腐蚀环境下,例如沿海地区,高温地区,钢结构混凝土易与空气中的水,氧气发生化学反应,又具有易受腐蚀的特点,影响结构的耐久性,造成大量经济损失。因此,用FRP结构来取代部分钢结构建筑是较好的选择。装配式建筑正逐步取代传统建筑的发展方向,其施工工期短,工厂化程度高等优点一直被人们所推崇。但现有的装配式技术中存在柱体结构无法形成统一体系的问题,使得装配式建筑中连接构件不够可靠而且易形成裂缝,连接形式也难以满足装配式建筑更高要求的使用功能。发明内容本发明的目的在于针对上述问题,提供一种装配式FRP管混凝土-FRP螺旋线圈混凝土组合柱,可起到加固,减震,耐腐蚀等作用,内置槽式预埋件及FRP螺旋线圈连接不同混凝土柱体,可显著提高连接处强度,有效提升建筑质量。本发明是通过以下技术方案实现的:一种装配式FRP管混凝土-FRP螺旋线圈混凝土组合柱,包括:FRP管,所述FRP管由上层FRP管、中层FRP管以及下层FRP管组成,上层FRP管与下层FRP管大小相等,中层FRP管的半径大于上层FRP管与下层FRP管的半径;浇注套管,所述浇注套管位于上层FRP管与下层FRP管内,与上层FRP管与下层FRP管共轴线设置;FRP螺旋线圈,所述FRP螺旋线圈置于中层FRP管内,与中层FRP管内共轴线设置;多组槽式预埋件,多组槽式预埋件均匀置于中层FRP管内,沿中层FRP管上下两个端面周向对称设置,并由所述FRP螺旋线圈进行固定;连接件,所述连接件个数与槽式预埋件相对应,连接件的一端与槽式预埋件固定连接,另一端插入所述浇注套管内,将上层FRP管与下层FRP管固定连接于中层FRP管的上下两端;FRP盘,所述FRP盘固定连接于中层FRP管的上下两个端面;混凝土,所述混凝土浇注填充于各FRP管内部,上层FRP管与下层FRP管形成FRP混凝土柱,中层FRP管形成FRP螺旋线圈混凝土柱,上中下三层依次连接形成混凝土组合柱。本发明进一步解决的技术方案是,所述浇注套管设有两组,分别预埋于上层FRP管的底部和下层FRP管的顶部;所述浇注套管呈“米”字型结构,其中心位于上层FRP管和下层FRP管的中心轴上,以中心为起点均匀向四周延伸出8个横向注浆通道,横向注浆通道向上倾斜,横向注浆通道的端部与上层FRP管和下层FRP管的侧壁连接;每根横向注浆通道上靠近端部的位置均设有一个与其垂直的纵向套管,所述纵向套管的设置方向指向中层FRP管的方向,用于连接件的插入。本发明进一步解决的技术方案是,所述浇注套管的横向注浆通道与水平面的夹角为15°。本发明进一步解决的技术方案是,所述上层FRP管与下层FRP管的侧壁上均匀设有注浆口,所述注浆口与横向注浆通道的端部重合,用于混凝土的浇注。本发明进一步解决的技术方案是,所述槽式预埋件设有16组,沿中层FRP管上下两个端面分别设有8组,所述8组槽式预埋件沿中层FRP管的端面周向均匀设置,与浇注套管的8个纵向套管相对应。本发明进一步解决的技术方案是,所述槽式预埋件为长方体结构,槽式预埋件的上表面设有槽口,所述连接件的一端置于槽口中进行固定连接,槽式预埋件的上表面还设有用于与FRP盘进行固定连接的螺栓;槽式预埋件的下表面设有若干与表面垂直的锚筋,所述锚筋在下表面横向并列设置,中层FRP管上端面与下端面设置的槽式预埋件的锚筋对称设置并固定于所述FRP螺旋线圈上;所述槽式预埋件的两端端口设有与端口等大的矩形挡板。本发明进一步解决的技术方案是,所述FRP盘为中空圆盘结构,表面设有用于螺栓连接的预留孔,圆盘外圈的半径与中层FRP管的半径相同,内部中空圆形的半径与略大于上层FRP管与下层FRP管的半径;FRP盘穿过所述上层FRP管与下层FRP管,通过螺栓连接于中层FRP管上下两个端面上。本发明进一步解决的技术方案是,所述FRP螺旋线圈的螺距为60mm。本发明的有益效果为:1.本发明通过将FRP螺旋线圈混凝土柱柱体的连接件插入到与之相邻的FRP混凝土柱的浇筑套管中,实现上下柱体的连接,通过注浆口往注浆通道中注入混凝土浆,直至恰好溢满槽式预埋件,可以显著提高相邻混凝土柱的连接强度。2.本发明的FRP螺旋线圈混凝土柱及FRP混凝土柱外部均包裹FRP管,FRP螺旋线圈混凝土柱内部放置有FRP螺旋线圈,FRP螺旋线圈混凝土柱上下表面固定有FRP底盘,可显著提高该组合柱的抗腐蚀性能,提高减震性能。附图说明图1为本发明混凝土柱的整体图。图2为本发明浇注套管结构示意图。图3为本发明混凝土柱的截面图。图4为本发明槽式预埋件结构示意图。图5为本发明FRP螺旋线圈结构示意图。图6为本发明混凝土柱的俯视图。图中序号,1-上层FRP管、2-中层FRP管、3-下层FRP管、4-浇注套管、5-FRP螺旋线圈、6-槽式预埋件、7-连接件、8-FRP盘、9-混凝土、10-注浆口、41-横向注浆通道、42-纵向套管、61-槽口、62-螺栓、63-锚筋、64-矩形挡板。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明的发明内容作进一步地说明。参见图1-6所示的一种装配式FRP管混凝土-FRP螺旋线圈混凝土组合柱,包括:FRP管、浇注套管4、FRP螺旋线圈5、多组槽式预埋件6、连接件7、FRP盘8以及混凝土9;其中,所述FRP管由上层FRP管1、中层FRP管2以及下层FRP管3组成,上层FRP管1与下层FRP管3大小相等,中层FRP管2的半径大于上层FRP管1与下层FRP管3的半径;所述浇注套管4位于上层FRP管1与下层FRP管3内,与上层FRP管1与下层FRP管3共轴线设置;所述FRP螺旋线圈5置于中层FRP管2内,与中层FRP管2内共轴线设置;多组槽式预埋件6均匀置于中层FRP管2内,沿中层FRP管2上下两个端面周向对称设置,并由所述FRP螺旋线圈5进行固定;所述连接件7个数与槽式预埋件6相对应,连接件7的一端与槽式预埋件6固定连接,另一端插入所述浇注套管4内,将上层FRP管1与下层FRP管3固定连接于中层FRP管2的上下两端;所述FRP盘8固定连接于中层FRP管2的上下两个端面;所述混凝土9浇注填充于各FRP管内部,上层FRP管1与下层FRP管3形成FRP混凝土柱,中层FRP管2形成FRP螺旋线圈混凝土柱,上中下三层依次连接形成混凝土组合柱。本实施例中,参见图2,所述浇注套管4设有两组,分别预埋于上层FRP管1的底部和下层FRP管3的顶部;所述浇注套管4呈“米”字型结构,其中心位于上层FRP管1和下层FRP管3的中心轴上,以中心为起点均匀向四周延伸出8个横向注浆通道41,横向注浆通道41向上倾斜,与水平面的夹角为15°,横向注浆通道41的端部与上层FRP管1和下层FRP管3的侧壁连接,在上层FRP管1与下层FRP管3的侧壁上均匀设有注浆口10,注浆口10沿着FRP管一周均匀设置,与FRP管内的横向注浆通道41的端部重合,用于混凝土9的浇注以密实加固;每根横向注浆通道41上靠近端部的位置均设有一个与其垂直的纵向套管42,所述纵向套管42的设置方向一致,均指向中层FRP管2的方向,恰好用于连接件7的插入。本实施例中,参见图4,所述槽式预埋件6设有16组,沿中层FRP管2上下两个端面分别设有8组,所述8组槽式预埋件6沿中层FRP管2的端面周向均匀设置,与浇注套管的8个纵向套管42相对应。优选地,所述槽式预埋件6为长方体结构,槽式预埋件6的上表面设有槽口61,所述连接件7的一端置于槽口61中进行固定连接,槽式预埋件6的上表面还设有用于与FRP盘8进行固定连接的螺栓62;槽式预埋件6的下表面设有若干与表面垂直的锚筋63,所述锚筋63在下表面横向并列设置,中层FRP管2上端面与下端面设置的槽式预埋件的锚筋63对称设置并固定于所述FRP螺旋线圈5上;所述槽式预埋件6的两端端口设有与端口等大的矩形挡板64,有利于柱体的连接及加固。本实施例中,参见图6,所述FRP盘8为中空圆盘结构,表面设有用于螺栓连接的预留孔,圆盘外圈的半径与中层FRP管2的半径相同,内部中空圆形的半径与略大于上层FRP管1与下层FRP管3的半径;FRP盘8穿过所述上层FRP管1与下层FRP管3,通过螺栓62连接于中层FRP管2上下两个端面上,以增强FRP螺旋线圈混凝土的抗腐蚀性能。本实施例中,参见图5,所述FRP螺旋线圈5的螺距为60mm。本发明具体的制备过程如下:一、先进行中间的FRP螺旋线圈混凝土柱的施工,该FRP螺旋线圈混凝土柱分为两个阶段施工及浇筑:1)第一阶段,在中层FRP管2底部预定的位置预埋8个槽式预埋件6,在FRP管中放入FRP螺旋线圈5,并将底层预埋的槽式预埋件6上的锚筋63固定于FRP螺旋线圈5上,将该试件置于浇筑模板上,浇筑第一层混凝土,该层混凝土为底层预埋有预埋件的混凝土,第一层混凝土浇筑至顶层的槽式预埋件预定位置下方时,停止浇筑;2)第二阶段,在中层FRP管2底部预定的位置预埋8个与底部对应的槽式预埋件6,并将槽式预埋件6的锚筋63固定在FRP螺旋线圈5上,开始浇筑第二层混凝土,该层混凝土为顶层预埋有预埋件的混凝土,边浇筑边用振捣棒振捣,并且浇筑速度不宜过快,以防止出现空洞等缺陷,随时观察混凝土的密实度,混凝土浇筑完成后,应将管口封闭,防止油,水等杂物落入,直至养护成型。二、进行上方FRP混凝土柱的施工,将浇筑套管7置于上层FRP管1的底部,浇筑套管横向浇筑通道41的孔洞应该与上层FRP管1上预留的注浆口10重合,从上方向上层FRP管1中浇筑混凝土9,边浇筑边用振捣棒振捣,并且浇筑速度不宜过快,以防止出现空洞等缺陷,随时观察混凝土的密实度,混凝土浇筑完成后,应将管口封闭,防止油,水等杂物落入,直至养护成型。三、固定上方FRP混凝土柱与中间FRP螺旋线圈混凝土柱,选择相应长度的连接件7通过槽口61固定连接在每个槽式预埋件6上,将浇筑完成的FRP混凝土柱浇筑套管上的纵向套管42套于连接件7上,固定位置后,通过注浆口10往横向浇筑通道41中浇筑混凝土浆,直至槽式预埋件中有混凝土浆流出且恰好溢满槽式预埋件时停止,依次在每个浇筑管道中依次灌浆,直至浇筑管道以及槽式预埋件中被混凝土浆全部灌满且无空隙,停止灌浆。四、步骤三中的FRP混凝土柱和中间FRP螺旋线圈混凝土柱固定完成且养护成型后,将FRP底盘8用螺栓62固定在中间FRP螺旋线圈混凝土上表面。五、下方FRP混凝土柱的施工则重复上述步骤二到四即可,最后制备形成本发明所述的装配式FRP管混凝土-FRP螺旋线圈混凝土组合柱。以上所述的仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。

权利要求:1.一种装配式FRP管混凝土-FRP螺旋线圈混凝土组合柱,其特征在于,包括:FRP管,所述FRP管由上层FRP管1、中层FRP管2以及下层FRP管3组成,上层FRP管1与下层FRP管3大小相等,中层FRP管2的半径大于上层FRP管1与下层FRP管3的半径;浇注套管4,所述浇注套管4位于上层FRP管1与下层FRP管3内,与上层FRP管1与下层FRP管3共轴线设置;FRP螺旋线圈5,所述FRP螺旋线圈5置于中层FRP管2内,与中层FRP管2内共轴线设置;多组槽式预埋件6,多组槽式预埋件6均匀置于中层FRP管2内,沿中层FRP管2上下两个端面周向对称设置,并由所述FRP螺旋线圈5进行固定;连接件7,所述连接件7个数与槽式预埋件6相对应,连接件7的一端与槽式预埋件6固定连接,另一端插入所述浇注套管4内,将上层FRP管1与下层FRP管3固定连接于中层FRP管2的上下两端;FRP盘8,所述FRP盘8固定连接于中层FRP管2的上下两个端面;混凝土9,所述混凝土9浇注填充于各FRP管内部,上层FRP管1与下层FRP管3形成FRP混凝土柱,中层FRP管2形成FRP螺旋线圈混凝土柱,上中下三层依次连接形成混凝土组合柱。2.根据权利要求1所述的一种装配式FRP管混凝土-FRP螺旋线圈混凝土组合柱,其特征在于:所述浇注套管4设有两组,分别预埋于上层FRP管1的底部和下层FRP管3的顶部;所述浇注套管4呈“米”字型结构,其中心位于上层FRP管1和下层FRP管3的中心轴上,以中心为起点均匀向四周延伸出8个横向注浆通道41,横向注浆通道41向上倾斜,横向注浆通道41的端部与上层FRP管1和下层FRP管3的侧壁连接;每根横向注浆通道41上靠近端部的位置均设有一个与其垂直的纵向套管42,所述纵向套管42的设置方向指向中层FRP管2的方向,用于连接件7的插入。3.根据权利要求2所述的一种装配式FRP管混凝土-FRP螺旋线圈混凝土组合柱,其特征在于:所述浇注套管的横向注浆通道41与水平面的夹角为15°。4.根据权利要求2所述的一种装配式FRP管混凝土-FRP螺旋线圈混凝土组合柱,其特征在于:所述上层FRP管1与下层FRP管3的侧壁上均匀设有注浆口10,所述注浆口10与横向注浆通道41的端部重合,用于混凝土9的浇注。5.根据权利要求2所述的一种装配式FRP管混凝土-FRP螺旋线圈混凝土组合柱,其特征在于:所述槽式预埋件6设有16组,沿中层FRP管2上下两个端面分别设有8组,所述8组槽式预埋件6沿中层FRP管2的端面周向均匀设置,与浇注套管的8个纵向套管42相对应。6.根据权利要求5所述的一种装配式FRP管混凝土-FRP螺旋线圈混凝土组合柱,其特征在于:所述槽式预埋件6为长方体结构,槽式预埋件6的上表面设有槽口61,所述连接件7的一端置于槽口61中进行固定连接,槽式预埋件6的上表面还设有用于与FRP盘8进行固定连接的螺栓62;槽式预埋件6的下表面设有若干与表面垂直的锚筋63,所述锚筋63在下表面横向并列设置,中层FRP管2上端面与下端面设置的槽式预埋件的锚筋63对称设置并固定于所述FRP螺旋线圈5上;所述槽式预埋件6的两端端口设有与端口等大的矩形挡板64。7.根据权利要求6所述的一种装配式FRP管混凝土-FRP螺旋线圈混凝土组合柱,其特征在于:所述FRP盘8为中空圆盘结构,表面设有用于螺栓连接的预留孔,圆盘外圈的半径与中层FRP管2的半径相同,内部中空圆形的半径与略大于上层FRP管1与下层FRP管3的半径;FRP盘8穿过所述上层FRP管1与下层FRP管3,通过螺栓62连接于中层FRP管2上下两个端面上。8.根据权利要求1所述的一种装配式FRP管混凝土-FRP螺旋线圈混凝土组合柱,其特征在于:所述FRP螺旋线圈5的螺距为60mm。

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